Autor: rk

Boeing 747-100

Boeing 747-100
Entwicklungsgeschichte Boeing 747-100
1963 führte die US Air Force eine Anzahl von Studien zum strategischen Lufttransport im Rahmen ihres globalen Engagements durch, wobei man schnell zu dem Ergebnis kam, dass selbst der gerade in der Einführung befindliche Großtransporter Boeing C-141 Starlifter von seiner Kapazität her zu klein war, denn es gab viele große Nachschubgüter und Waffensysteme, die damit nicht transportiert werden konnten. Also musste ein neues, riesiges Transportflugzeug entwickelt werden, zumal die Russen mit der An-22 mit einer Nutzlastkapazität von etwa 80.000 kg seit Anfang der Sechziger ein solches Flugzeug schon kurz vor der Serienfertigung hatten. Im Vergleich dazu konnte die C-141 nur 41.220 kg transportieren. So kam es im März 1964 zu der CX-HLS Forderung, die ein Flugzeug mit einer Nutzlast von 81.600 kg, einer Geschwindigkeit von 805 km/h und einer Reichweite von 9.250 km mit 52.200 kg Nutzlast forderte. Als Antrieb waren vier TL-Triebwerke vorgesehen, die ebenfalls neu zu entwickeln waren. Am 18. Mai 1964 wurde dann die entsprechende Ausschreibung an Boeing, Douglas, General Dynamics, Lockheed und Martin Marietta vergeben, während die Triebwerksausschreibung an General Electric, Pratt & Whitney und Curtiss-Wright ging. Boeing, Douglas und Lockheed reichten ihre Vorprojekte ein, ebenso wie General Electric und Pratt & Whitney. Nach eingehender Prüfung entschied man sich dann 1965 für die Entwürfe von Lockheed und Pratt & Whitney, damit war der Auftrag für den neuen Großraumtransporter C-5 Galaxy vergeben. Boeing hatte aber schon bevor man im Wettbewerb um die C-5 unterlegen war, eine Anfrage von Pan American erhalten, die ein Verkehrsflugzeug der doppelten Kapazität der Boeing 707 forderte. Gleichzeitig sollte das neue Modell leicht in ein Frachtflugzeug umzubauen sein, da man spätestens Ende der siebziger Jahre den Passagiertransport von Überschallflugzeugen übernommen sah. Nach mehreren Untersuchungen entschied man sich bei Boeing zu einem nahezu runden Rumpfquerschnitt von 6,75 m, was eine Kabinenbreite von 6,13 m ermöglichte. Im vorderen Rumpfbereich dickte man den Rumpf auf, so dass der typische Buckel entstand. Am 13.April 1966 bestellte dann Pan American 25 Maschinen, die nun Boeing 747 genannt wurden, zu einem Paketpreis von 525 Millionen US-$, es folgten Japan Air Lines mit 10 Maschinen und die Lufthansa mit vorerst drei Bestellungen. Zum Entwicklungschef der 747 wurde Joe Sutter, den man eigentlich gerade mit der Entwicklung der 737 beauftragt hatte, ernannt, aber für das größte zivile Flugzeugprojekt der Welt, immerhin betrug die Gesamtinvestitionssumme seitens Boeing etwa 60 Milliarden US Dollar, war der beste Mann notwendig, wenn es erfolgreich sein sollte.
Konstruktionsmerkmale der Boeing 747-100
Es gab eigentlich keine Erfahrung beim Bau eines so großen Verkehrsflugzeuges, aerodynamisch hatte man sich stark an die erfolgreiche 707 angelehnt, aber mit einer reinen geometrischen Vergrößerung konnte die neue Aufgabe nicht gelöst werden, so dass Rumpf, Tragflächen und Fahrwerk völlig neu konzipiert werden mussten. Ebenso betrat Pratt & Whitney mit der Entwicklung der JT9D Triebwerke technisches Neuland. Der Rumpf sollte im vorderen Bereich doppelstöckig ausgelegt werden, im oberen Deck brachte man das Flugdeck unter, das für zwei Piloten, einen Navigator und den Bordingenieur ausgelegt war, des weiteren eine separate, relativ kleine Kabine mit drei Fenstern je Seite, die dem Begleitpersonal vorbehalten sein sollte, aber später in eine Lounge mit Cocktailbar für die Passagiere umgewandelt wurde. Durch diese Auslegung erhielt die 747 ihren typischen Buckel. Der Passagierraum mit den gigantischen Abmessungen von 6,13 m Kabinenbreite und 2,54 m Höhe bei einer Länge von 57 m sprengte alles bisher dagewesene. Trotzdem war der Rumpf im Grunde eine konventionelle Halbschalenkonstruktion in Ganzmetallbauweise aus Längs- und Querspanten, die mit der selbsttragenden Außenhaut vernietet sind. Das Hauptdeck trennt den Passgierraum vom darunter befindlichen Frachtraum, der durch die klappbare Rumpfnase direkt beladen werden kann. In der Dreiklassenbestuhlung brachte man 366 Passagiere unter, während in der Einklassenbestuhlung maximal 452 Passagiere befördert werden konnten. Diese Ausführung diente als Basismodell für alle späteren Baureihen. Die Sitzanordnung bestand im Allgemeinen aus drei Reihen mit je drei Sitzplätzen und zwei Gängen dazwischen. Im Rumpfheck befindet sich das Hilfsaggregat für den Betrieb der Klimaanlage am Boden und für die Stromerzeugung. Die Tragflächen sind aus formgebenden Katenholmen in Ganzmetallbauweise mit tragender Außenhaut aufgebaut. Sie verfügen über je drei Krügerklappen mit Faltnasen an den Vorderkanten und insgesamt neun VCFs (Variable Camber Flaps). Diese krümmungsvariablen Klappen ähneln zwar herkömmlichen Klappen, konnten aber hydraulisch über ein Drehgestänge nach vorn und nach unten ausgefahren werden und ermöglichen durch die dadurch entstandene Wölbung fast optimale Auftriebswirkung bei extremen Kurvenflügen. Auf der Tragflächenoberseite sind je sechs Spoiler in Aluminiumwabenbauweise angebracht, von denen die vier äußeren zum Drehen um die Längsachse verstärkend verwendet werden können. Die beiden inneren Hauptspoiler schalten bei der Landung den Restauftrieb aus und verstärken die Bremswirkung. An den Hinterkanten sind große 3-fach Fowler Spaltklappen, die einzeln auf Schienen aus hochfesten Stahl geführt werden, als Hochauftriebshilfen montiert. Hinter den inneren Triebwerken, wo ein Klappenbau unmöglich ist, wurden an der Flügelhinterkante Hochgeschwindigkeits-Querruder angebracht. Alle Klappen und Ruder werden hydraulisch betätigt. An kurzen Pylonen sind die vier Triebwerke unter den Tragflächen aufgehängt. Die Triebwerksentwicklung bei Pratt& Whitney verlief ebenfalls zügig und ohne größere Probleme, so dass es zu keinem Zeitverzug kam. Die Probleme kamen dann doch noch, als man merkte, dass die Triebwerksgehäuse bei Dauertests sich so stark verformten, dass die Turbinenfächer daran scheuerten. Das Problem wurde schließlich durch eine stabilere Neukonstruktion der Aufhängung und der Verstärkung des Turbinengehäuses gelöst. Bei der Entwicklung des Fahrwerks mußte man auch Neuland begehen, noch nie mußte ein so schweres Verkehrsflugzeug bewegt werden. Nach mehreren Studien entschied man sich für ein zwillingsbereiftes, lenkbares Bugrad und ein Hauptfahrwerk, das aus vier Hauptstreben mit je einem vierrädrigen Fahrwerkskasten besteht. Zwei Fahrwerke fahren nach vorn in den Rumpf ein und zwei seitlich in die Flügelwurzeln, liegen aber alle in einem großen gemeinsamen Raum im Unterrumpf. Die Räder waren von Anfang an schlauchlos bereift. Scheibenbremsen und Öldämpfung übernahm man von der 707. Das Leitwerk ist eine Ganzmetallkonstruktion und nimmt im Höhenleitwerk einen zusätzlichen Tank auf (HST -Horizontal Stabilizer Tank), der, neben der zusätzlichen Kraftstoffmenge, während des Starts die Schwerpunktlage des Flugzeuges verbessern hilft. Zur Reduzierung von Flattererscheinungen am Leitwerk wurden dort zusätzliche Gewichte aus abgereicherten Uran eingebaut, was zu heftigen Diskussionen mit den Kunden führte, bis man um 1980 diese Gewichte dann durch Wolframplatten ersetzte. Der Anstellwinkel der Höhenflossen ist verstellbar, sie verfügen über keine Trimmklappen.
Bau, Erprobung und Linieneinführung der Boeing 747-100
Um das Riesenflugzeug überhaupt montieren zu können, baute man in Everett die größte Flugzeugfertigungshalle der Welt. Gleichzeitig wurde ein gewaltiges Rekrutierungsprogramm angeschoben, das die Gesamtbelegschaft von Boeing auf über 105.000 Beschäftigte anwachsen ließ, mehr als man im zweiten Weltkrieg beschäftigt hatte. Damals waren es maximal 60.000 Mitarbeiter. Von Anfang an hatte man eine große Anzahl von Zulieferern mit ins Boot genommen, so liefert Northrop die Hauptrumpfteile, Fairchild Republic zum Beispiel die Klappen, Querruder, Spoiler und Rippen. Bei der Größe der Bauteile war höchste Präzision und Genauigkeit gefordert, so erfolgte in Everett die Montage auf Luftkissen, die in Verbindung mit einem glatten Betonboden milimetergenau bewegt werden konnten. Nach dem Baubeginn des ersten Prototyps Ship RA001 im Herbst 1967 konnte am 30.September 1968 der feierliche Roll-out des inzwischen als 747-100 bezeichneten Flugzeugs in Everett begangen werden. Die rot-weiß lackierte Maschine trug die Kennung N7470. Zu diesem Zeitpunkt lagen bereits 158 Festbestellungen von 26 Fluggesellschaften vor. Nach Absolvierung des Bodenprogramms startete sie am 9.Februar 1969 zu ihrem zweieinhalbstündigen Erstflug, der ohne Probleme verlief. An der weiteren Flugerprobung nahmen insgesamt drei Maschinen teil, so dass bereits am 18. Dezember 1969 die Musterzulassung durch die FAA erteilt wurde. Am 05. Januar 1970 erfolgte die feierliche Übergabe an den Erstkunden PanAm, der dann am 21.Januar 1970 auf der Strecke New York-London den Liniendienst mit der 747-100 begann. Bald erhielten die Maschinen den liebvollen Spitznamen ?Jumbo?.
Am 3.Mai 1970 übernahm die Lufthansa ihre erste 747-100 und begann ab Ende Mai sie auf der Strecke Frankfurt ?New York einzusetzen. Die letzte 747-100 wurde am 2.Juli 1976 an Pan Am ausgeliefert, Insgesamt wurden 167 747-100 gebaut. Hauptbetreiber waren Pan Am mit 33 Maschinen, British Airways und United Airlines mit je18 Maschinen, die Air France und American Airlines mit je16 Maschinen, TWA mit 15 Maschinen. Bei der Lufthansa kamen drei 747-100 zum Einsatz.
Versionen und Auslegungen der Boeing 747-100
Nachdem die ersten Maschinen nur mit Pratt&Whitney JT9D ausgerüstet wurden, wurden später auch General Electric CF6-45 und Rolls Royce RB-211-524 auf Kundenwunsch verwendet. Die erste Ableitung der Basisversion war die 747-100SR (Short Range), eine spezielle Ausführung für Kurzstreckenflüge. Erstkunde war hierfür Japan Airlines, die diese Maschinen im Inlandsluftverkehr einsetzen wollte und dafür ein wesentlich höheres Sitzplatzangebot von maximal 550 Plätzen forderte. Am 30. Oktober 1972 bestellte man dann vier Exemplare. Bei Boeing verstärkte man den Rumpf und reduzierte durch eine geringere Tankkapazität (-20%) die Abflugmasse. Die erste 747-100SR wurde am 26.September 1973 an Japan Airlines übergeben. Weitere Bestellungen kamen von All Nippon Airlines. Am 9. September 1986 wurde die letzte 747-100 SR an Japan Airlines übergeben. Insgesamt wurden 29 Exemplare für die beiden japanischen Gesellschaften gebaut, die die einzigen Betreiber blieben. Nach kurzer Betriebsdauer der ersten 747-100 zeigten sich am Rumpf strukturelle schwächen, die sich in Haarrißbildungen äußerten. Aus diesem Grund begann man bei Boeing mit einer Strukturverstärkung im Rumpfbereich, aber auch Tragflächen und Fahrwerk wurden verstärkt. Die Version erhielt die offizielle Bezeichnung 747-100B Am 1.Juni 1978 bestellte Iran Air die erste 747-100B, die am 2.August 1979 übergeben wurde. Weiter acht Maschinen bestellte Saudi Arabian Airlines, die am 2. April die letzte der insgesamt neun gebauten 747-100B erhielt. Zwei 747-100 (N905NA und N911NA) dienen bei der NASA als Trägerflugzeuge für die Space Shuttles, was natürlich entsprechende Umbauten zur Folge hatte. Die US Air Force beschaffte 19 747-100 und rüstete sie zu Truppentransportern C-19 um. Sie erhielten zusätzliche, größere Frachtluken, einen verstärkten Kabinenboden und ein zusätzliches Ladesystem. Insgesamt stieg durch diese Maßnahmen das Leergewicht um 6.250 kg. Diese Maschinen wurden im regulären Liniendienst bei Pan Am eingesetzt und sollten nur im Krisenfall von der USAF übernommen werden. Die beim libyschen Bombenanschlag über Lockerbie am 21. Dezember 1988 zerstörte Pan Am Jumbo war in Wirklichkeit eine solche C-19. Später, ab 1990, rüstete man verschiedene 747-100 der ersten Stunde zu Frachtflugzeugen 747-100 SF um, bisher insgesamt 56 Exemplare. Die gesamte Kabinenausrüstung wurde entfernt und zwei zusätzliche seitliche Frachtluken angebaut. Bordinterne Frachttransportsysteme wurden eingebaut (Rollböden).
Der Frachtraum im Hauptdeck hat eine Größe von 516 m³, der Frachtraum im Unterflur 147 m³. So kann man insgesamt 30 LD 3 Container und 28 Standardpaletten 2,24m x 3,14 m befördern, was einer maximalen Zuladung von 83.230 kg entspricht. Die Reichweite mit dieser maximalen Zuladung beträgt dann 6.945 km.
Unfälle mit der Boeing 747-100
Durch einen Bedienfehler ging am 20.November 1974 eine 747-130 der Lufthansa in Nairobi (LH-Flug 540) verloren. Dabei verloren 59 Passagiere ihr Leben.
Bei bisher schwersten Unglück der zivilen Luftfahrt am 27.März 1977 auf Teneriffa war eine der am Zusammenstoß beteiligten Maschinen eine 747-121 der Pan Am.
Insgesamt starben bei diesem Unglück 583 Menschen. Am 21.Dezember 1988 raste eine 747-100Sr der Japan Airlines (Flug JAL 123) gegen den Berg Mount Takamagahara. 520 Insassen fanden dabei den Tod. Am 17.Juli 1996 explodierte der fast leere Mitteltank einer 747-131 der TWA (Flug TWA 800) über dem Atlantik. Alle 230 Insassen kamen dabei ums Leben.
Boeing 747-100 Pan Am (Foto: Archiv Eberhard Kranz)
Technische Daten: Boeing 747-100
Land: USA
Verwendung: Langstrecken-Großraum-Verkehrsflugzeug
Triebwerk: vier Zweikreis-Turbinen-Luftstrahltriebwerke Pratt & Whitney JT9D-7A, später wahlweise Rolls Royce RB211-524B2 oder General Electric CF6-45A2
Startleistung JT9D-3A: je 20.412 kp Schub (200,24 kN)
Dauerleistung JT9D-3A: je 14.560 kp Schub (142,8 kN) in 9.200 m
Startleistung RB211-524B2: je 25.345 kp Schub (248,6 kN)
Dauerleistung RB211-524B2: je 19.710 kp Schub (193,35 kN) in 9.620 m
Startleistung CF6-45A2: je 25.508 kp Schub (250,23 kN)
Dauerleistung CF6-45A2: je 19.880 kp Schub (195,0 kN) in 9.620 m
Besatzung: 3 Mann und bis zu 14 Flugbegleiter
Passagiere: 366 Personen in der Dreiklassen-, bis maximal 408 in der Zweiklassen- und maximal 452 in der Einklassenausführung
Erstflug: 9. Februar 1969
Spannweite: 59,64 m
Spannweite des Höhenleitwerks: 15,71 m
Länge: 70,51 m
größte Höhe: 19,33 m
größter Rumpfdurchmesser: 7,85 m
Kabinenlänge: 57,10 m
Kabinenbreite: 6,13 m
Kabinenhöhe: 2,54 m
Spurweite: 13,00 m
Radstand: 28,34 m
Flügelfläche: 510,97 m²
V-Form:
Pfeilung der Flügelvorderkante: 37,5°
Streckung: 6,96
Leermasse: 162.386 kg
Startmasse normal: 286.860 kg
Startmasse maximal: 319.510 kg
Landegewicht maximal: 255.826 kg
Nutzlast: 75.070 kg
Tankinhalt: 101.610 Liter
Flächenbelastung: 625,30 kg/m²
Leistungsbelastung JT9D-3A: 3,91 kg/kp Schub
Leistungsbelastung RB211-524B2: 3,15 kg/kp Schub
Leistungsbelastung CF6-45A2: 3,13 kg/kp Schub
Höchstgeschwindigkeit in 1.500 m NN: 954 km/h (nicht VMO)
Höchstgeschwindigkeit in 9.620 m: 991 km/h
Reisegeschwindigkeit in 11.060 m: 957 km/h
Wirtschaftlichste Reisegeschwindigkeit in 10.670 m: 892 km/h
Startgeschwindigkeit: 288 km/h
Landegeschwindigkeit: 262 km/h
Gipfelhöhe: 12.500 m
Reiseflughöhe normal: 11.060 m
Reiseflughöhe maximal: 12.000 m
Steigleistung: 10,2 m/s
Steigzeit auf 1.000 m: 1, 75 min
Steigzeit auf 5.000 m: 10,5 min
Steigzeit auf 10.000 m: 25,0 min
Reichweite normal: 9.140 km
Reichweite maximal: 9.760 km
Maximale Flugdauer: 13,0 h
Startrollstrecke: 2.332 m
Landerollstrecke: 1.660 m
Text und Technische Daten: Eberhard Kranz

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