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Douglas XB-43 Jetmaster

Douglas XB-43 Jetmaster

Douglas XB-43 Jetmaster (Archiv: Eberhard Kranz)

Die Douglas XB-43 war der erste strahlgetriebene US-amerikanische Bomber, er kam nie über das Prototypstadium hinaus, bildete aber die Grundlage für die nachfolgenden US Bomber.


Entwicklungsgeschichte der Douglas XB-43 Jetmaster


Nachdem der Bau und die Erprobung der beiden Versuchsmuster der B-42 Mixmaster bei Douglas in Santa Monica abgeschlossen war und die Maschinen 1945 von der US Air Force zur weiteren Erprobung übernommen worden waren und es klar war, dass die B-42 nicht in die Serie gehen würde, wollte man bei Douglas die mit der XB-42 gesammelten Erfahrungen weiter benutzen. Durch die enge Zusammenarbeit mit dem Motorenbauer Alison Engine Company, einer General Motors Company, erfuhr man bei Douglas relativ früh, dass bei General Electric parallel zum Bau der englischen Whittle Konstruktion Power Jets Whittle I, später Rolls Royce Welland, einem Strahltriebwerk mit einstufigen Radialverdichter, ein Strahltriebwerk mit Axialverdichter mit der Firmenbezeichnung TG-180 in Entwicklung war. Die Whittle Turbine erhielt später die Bezeichnung J31 und war der Antrieb des ersten Strahlflugzeugs der US Army Air Force, der Bell P-59 Airacomet. Aus dem J31 wurde dann die verbesserte Serienausführung J33 abgeleitet. Das Axialverdichtertriebwerk TG-180 hatte einen elfstufigen Axialverdichter, acht ringförmig angebrachte Brennkammern und eine einstufige Turbine. Der erzielte Schub lag bei dem Versuchsmodell bei 12,67 kN (1.292 kp). Nach weiteren Verbesserungen an Verdichter und Abgasführung wurden die J33 und die J35 verglichen und man sah in dem Axialtriebwerk J35 das deutlich höhere Weiterentwicklungspotential, was zur Serienfertigung des Triebwerks als J35-GE-2 führte. Da General Electric nicht über das Potential der geplanten Serienfertigung verfügte, entschied man, dass der Serienbau bei Alison erfolgen sollte. Die Serienausführung J35-GE-2 leistete jetzt einen Schub von 16,67kN (1.700 kp) und wurde erstmals 1946 bei der neuen Republic XP-84 Thunderjet verwendet. Mit diesen Informationen überprüfte man bei Douglas die Möglichkeiten, ob die B-42 grundsätzlich auf die neuen Strahltriebwerke umrüstbar sei, denn man hatte klar erkannt, die zukünftigen Bombenflugzeuge nur mit Turbinenantrieb eine Chance gegen Turbinenjäger haben würden.

Die B-42 soll mit Strahltriebwerken zur B-43 werden

Schnell war klar, der geräumige Rumpf der B-42 bot Platz genug für den Einbau zweier General Electric Turbinen J35. Douglas schlug deshalb bereits im Oktober 1943 der US Army Air Force die als B-43 bezeichnete strahlgetriebene Ausführung der B-42 vor. Nach Überprüfung der Unterlagen wurde bereits am 31. März 1944 ein Auftrag zum Bau zweier Prototypen der XB-43 erteilt, lange bevor die zu verwendenden Triebwerke J35 als Versuchsmuster fertig gestellt waren. So erhielt Douglas auch nur sehr ungenaue Angaben von General Electric, was Baugrößen, zu erwartende Gewichte und Leistungen der Triebwerke betrafen. Die Fertigstellungstermine und die Auslieferung der Triebwerke an Douglas waren für die zweite Hälfte 1945 vorgesehen. So konnte man auch nur sehr ungenau die zu erwartenden Flugleistungen des neuen Flugzeugs errechnen, man kam bei annähernder Beibehaltung der Abmessungen der B-42 auf eine Leermasse von ungefähr 9.500 kg und eine Abflugmasse von 17.000 kg. Die Bombenlast sollte möglichst der der B-42, also 8.000 pound (3.628 kg), gleichen. Die zu erwartende Höchstgeschwindigkeit errechnete man mit 790 km/h, die Reichweite, bei Beibehaltung der Tankkapazität der B-42, mit etwa 3.600 km. Bei Douglas begann man sofort nach Erhalt des Auftrages mit der Umkonstruktion der B-42.

Die B-42 Bruchzelle soll umgebaut werden

Für den ersten Prototyp wollte man die noch vorhandene statische Bruchzelle der B-42 verwenden, um Zeit zu sparen. Da aber die Rumpfabmasse wegen des Einbaus der beiden TL-Triebwerke und der dafür notwendigen Lufteinläufe nur geringfügig geändert werden mussten, lief der Umbau fast auf eine Neukonstruktion hinaus. Die Anordnung der Lufteinläufe wurde gründlich untersucht, nachdem von Anfang an klar war, dass die Triebwerke im geräumigen Rumpf untergebracht werden sollten. Der erste Vorschlag sah einen zentralen Lufteinlauf im Rumpfbug vor, dies hätte aber bedeutet, dass der Platz des Bombenschützen hätte nach oben verlegt werden müssen. Da trotz der Beanstandungen bei der Erprobung der XB-42, die Lösung der separaten Kabinen für Pilot und Co-Pilot wieder aufgegriffen worden war, wäre der Platz zwischen den beiden separaten Kabinen in einer dritten Kabine gewesen. Allerdings hatte man errechnet, dass durch die relativ langen und gekrümmten Luftzuführungen, die Druckverluste der einströmenden Luft beträchtlich wären. Deshalb verwarf man diese Ausführung und überprüfte eine Anbringung der Lufteinläufe in den Flügelwurzeln, dort wo bei der XB-42 die Kühler gewesen waren. Dies hatte den Vorteil, dass der Platz des Bombenschützen wie bei XB-42 unverändert geblieben wäre. Das Problem der langen und gekrümmten Luftzuführungen wäre aber auch mit diesem Lösungsansatz geblieben. So entschloss man sich zu der radikalsten und gleichzeitig einfachsten Lösung; man brachte die Lufteinläufe seitlich am Rumpf fast auf Höhe der Triebwerke an, sodass die Luftzufuhr direkt über eine kurze Strecke durch einen geraden Luftschacht bewerkstelligt wurde. In die Rumpfseiten wurden je eine rechteckige Lufteintrittsöffnung eingebaut, die die aerodynamische Güte des Rumpfes nicht verletzten.

Hauptkonstruktionsmerkmale der Douglas XB-43 Jetmaster

Der Rumpf in Ganzmetall-Halbschalenbauweise behielt seinen rechteckigen Querschnitt mit stark verrundeten Ecken. Man vergrößerte ihn lediglich von 1,96 m auf 2,08 m in der Breite und von 2,30 m auf 2,66 m in der Höhe. Der Rumpfbug blieb unverändert wie bei der XB-42, als verglaster Arbeitsplatz des Bombenschützen. Pilot und Copilot waren wieder in einzelnen verglasten Kabinen untergebracht, wobei die Kabinendächer absprengbar waren, da für beide Schleudersitze vorgesehen waren. Das Bugrad fuhr ebenfalls wie bei der XB-42 in den Bugradschacht im Rumpfbug hydraulisch ein. Direkt hinter den Kabinen, die durch ein 5,08 mm starkes Brandschott von den im ehemaligen Motorenraum getrennt waren, befanden sich nun die beiden TL-Triebwerke J35 GE-3. Die Luftversorgung erfolgte, wie bereits beschrieben, über gerade Luftschächte, die von den Eintrittsöffnungen an den oberen Rumpfseiten direkt zu den Triebwerken führten. Unterhalb des Motordecks war unverändert der große Bombenschacht untergebracht, der 5,95 m lang und 1,05 m hoch war und durch zwei hydraulisch betätigte Klappen geöffnet werden konnte. Die Hydraulik war verstärkt worden, um das Öffnen und Schließen der Klappen zu beschleunigen. Über dem Bombenschacht befand sich der Kraftstoffverteilungstank mit einem Volumen von 567,8 Litern (150 Gallonen) von dem über elektrisch betriebene Pumpen das Kerosin zu den Triebwerken gefördert wurde. Hinter dem Bombenschacht waren seitlich die Schächte zur Aufnahme des komplizierten Hauptfahrwerks untergebracht. Die Schubrohre liefen parallel bis in das Rumpfheck, wo sie dann direkt nebeneinander lagen. Dadurch trat beim Ausfall eines Triebwerks nur ein sehr geringer asymmetrischer Schub auf. Da die J35 GE-3 Triebwerke auch für die Verwendung eines Nachbrenners ausgelegt waren, bot das Rumpfheck genügend Platz für dessen Einbau. Praktisch wurden aber keine Nachbrenner bei der B-43 nachgerüstet. Die Fahrwerkschächte wurden mit hydraulisch betätigten Klappen nach dem Einziehen verschlossen. Auch hier wurde die Hydraulik entsprechend verstärkt. Dem Fahrwerkschacht folgte im Hinterrumpf ein Kraftstofftank von 567,8 Litern (150 Gallonen), der durch Schotte nach vorn und nach hinten gegen den restlichen Rumpf abgegrenzt war. Die Haupträder mit einem Durchmesser von 3,5 Fuß (1,067 m) besaßen lange Federbeine, die ölhydraulisch gedämpft waren, und hydraulische Bremsen hatten. Durch eine etwas stärkere Abknickung standen die Hauptfahrwerksräder nun fast senkrecht zur Landebahn, dadurch verringerte sich die Spurweite geringfügig von 4,38 auf 4,16 m. Als Bewaffnung hatte man einen mit zwei 12,7 mm Maschinengewehren Browning M2 bestückten ferngesteuerten Heckstand vorgesehen. Die Bedienung sollte der Co-Pilot übernehmen, wobei er durch ein Periskop sehend, die Waffen richten sollte. Der Munitionsvorrat pro Waffe sollte 550 Schuss betragen. Die Bewaffnung wurde weder bei der XB-43 noch bei der YB-43 eingebaut. Die Tragflächen blieben in ihrer grundlegenden Ausführung erhalten. Sie waren entsprechend der NACA Empfehlungen für ein Hochgeschwindigkeitsflugzeug trapezförmig mit symmetrischem Profil geringer Dicke und hoher Streckung (9,00) ausgelegt. Lediglich der vordere Winkel wurde von 9°15’ auf 11°45’ verändert. Der hintere Winkel blieb unverändert. Gleichzeitig vergrößerte man die Spannweite um 19 cm auf 21,69, was einen sehr schlanken Trapezflügel ergab. Um die bei der XB-42 beanstandete Seitenstabilität zu verbessern, erhöhte man die V-Stellung um 30’ auf 5°15’. Die Tragflächen nahmen trotzdem wie bei der XB-42 drei Haupttanks mit einem Gesamtvolumen von 2.271,24 Liter (600 Gallonen) auf. Die Landeklappen verlängerte man von 4,18 m auf 5,46 m, um so der höheren Landegeschwindigkeit des TL-Flugzeugs entgegenzuwirken. Gleichzeitig verkürzte man die Querruder um 74 cm auf 3,64 m. Die Querruder konnten während des Fluges elektrisch getrimmt werden. Durch den Wegfall der Propeller musste das Rumpfheck einschließlich des Leitwerks neu konstruiert werden. Die Seitenleitwerksflosse in Ganzmetallbauweise war leicht trapezförmig ausgelegt und hatte eine beträchtliche Höhe von 3,38 m erhalten. Das Seitenruder war von der Kabine des Piloten aus elektrisch auch im Flug trimmbar. Das einholmige Höhenleitwerk ging oben durch das Rumpfheck und war ebenfalls eine Ganzmetallkonstruktion. Es wies keine V-Stellung auf, also 0 Grad. Die Spannweite hatte man um 72 cm vergrößert und dadurch auch die Ruderflächen vergrößert. Die Höhenruder waren ebenfalls im Flug elektrisch trimmbar. Das Bugrad war nun um 60° schwenkbar, hatte aber keine Bremsen. Es wurde nach hinten in den vorderen Rumpfboden hydraulisch eingezogen. Der Bugradschacht wurde mit zwei hydraulisch betätigten Klappen komplett nach dem Einziehen abgedeckt. Auch hier hatte man die Hydraulik verstärkt.

Flugerprobung der Douglas XB-43 Jetmaster

Der erste Prototyp mit der Werknummer 44-61508 war Ende November 1945 komplett in Santa Monica montiert und wartete auf die Lieferung der Triebwerke, deren Herstellung sich deutlich verzögert hatte. Der zweite Prototyp mit der Werknummer 44-61509, als YB-43 bezeichnet, war ebenfalls fast fertiggestellt. Er unterschied sich vom ersten durch den Wegfall der Verglasung im Rumpfbug. An deren Stelle war eine Sperrholzverkleidung getreten. Lediglich ein großes rechteckiges Fenster auf beiden Seiten des Rumpfbugs erlaubte nun den Bombenschützen Sicht zur Seite und nach schräg unten. Die YB-43 erhielt den Eigennamen Versatile II, während die XB-43 als Jetmaster bezeichnet wurde. Anfang Februar 1946 kamen endlich die Triebwerke in Santa Monica an und wurden sofort von den Douglas- und GE Ingenieuren in die fertige XB-43 eingebaut. Bereits beim ersten Probelauf lösten sich die Verdichterschaufeln eines Triebwerks bei 7.000 U/min und durchschlugen die Triebwerksverkleidung und die Rumpfverkleidung der XB-43. Zum Glück kam es zu keinen Personenschäden. Das sich entzündende Kerosin konnte gelöscht werden. Glücklicherweise hatte GE insgesamt sechs Triebwerke geliefert, sodass das defekte Triebwerk schnell ausgetauscht und der beschädigte Rumpfabschnitt repariert werden konnten. Endlich am 17. Mai 1946 fand dann der Erstflug mit der Besatzung Bob Brush und Russel Thraw in Santa Monica statt. Er dauerte nur acht Minuten, weil die Triebwerke nicht sauber liefen, außerdem stellte man Risse im Plexiglas der Kabinenverkleidungen fest. Der zweite Prototyp startete erst am 13. Mai 1947 zu seinem Erstflug. Bis dahin hatte man die Triebwerke funktionssicher gemacht und einen Intervall von 100 Betriebsstunden erreicht. Beide Maschinen wurden von der US Air Force übernommen und ausgiebig getestet. Einen Folgeauftrag über weitere 13 Nullserien-Maschinen zog man aber zurück. Die erflogenen Leistungen mit 828 km/h waren einfach nicht genügend, um gegen die neuen Strahljäger bestehen zu können. So wurde die North American B-45 zum ersten strahlgetriebenen mittleren Bomber der US Air Force. Beide B-43 wurden bis 1953 bei verschiedensten Tests verwendet. Besonders der große Rumpf erlaubte es, verschiedenste Triebwerke einzubauen und im Flug zu erproben. So baute man auch das später berühmte J47 ein. Man schaltete auch im Flug ein Triebwerk aus und probte den Flug mit nur einem Triebwerk. 1953 wurden dann beide Maschinen schließlich stillgelegt, während die XB-43 unrühmlich als Bodenziel bei Erdkampfausbildung der USAF verwendet wurde und als Schrotthaufen endete, wurde die YB-43 1954 an das Smithsonian Museum übergeben, dort zerlegt und bis 2010 in Suitland, Maryland, zusammen mit der XB-42 in der Paul Gardner Facility eingelagert. Hier befinden sich noch viele einmalige Flugzeuge, die auf ihre Restaurierung warten. 2010 kamen beide Maschinen nach Dayton ins National Museum of the United States Air Force, wo sie restauriert und wieder der Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden sollen.

Was von der B-43 bleibt:

Sie war der erste rein strahlgetriebene Bomber im Einsatz der US Air Force und die mit ihr durchgeführten Versuche hatten einen direkten Einfluss auf die folgenden Modelle und auch für die Weiterentwicklung der amerikanischen Strahltriebwerke.

Technische Daten: Douglas XB-43

Land: USA
Verwendung: Bombenflugzeug

Triebwerk: zwei TL Triebwerke General Electric J35-GE-3 mit elfstufigen Axialverdichter und acht Brennkammern.
Startleistung:  je 16,99 kN (1.733 kp) bei 8.000 U/min
Dauerleistung:  je 15,25 kN (1.555 kp) in 8.000 m  

Baujahr: 1945/46
Erstflug: 17. Mai 1946
Besatzung: 3 Mann (Pilot, Copilot/Navigator, Bombenschütze

Abmessungen:

Spannweite: 21,69 m

Länge: 15,70 m

größte Höhe:  7,39 m

Spannweite Höhenleitwerk: 7,80 m

Wurzeltiefe Höhenleitwerk: 2,08 m

Länge Querruder: 3,64 m

Länge Landeklappen: 5,46 m

größte Rumpfbreite: 2,08 m

größte Rumpfhöhe:  2,66 m

Länge Bombenschacht: 5,96 m

Spurweite: 4,16 m

Flügelfläche: 52,30 m²

V-Form: +5° 15'

Pfeilung der Flügelvorderkante: +11° 45'

Pfeilung der Flügelhinterkante: -2°30'

Streckung: 9,00

Wurzeltiefe: 3,36 m

Reifen: 1067 x 457 mm

Massen:

Leermasse: 9.877 kg

Startmasse normal:  15.494 kg

Startmasse maximal: 17.932 kg

Tankinhalt: Liter 5.678,1 Liter (1.500 Gallonen)

Schmierstofftank: 113,56 Liter (30 Gallonen)

Flächenbelastung: 342,87 kg/m²

Leistungsbelastung: 527,7 kg/kN  (5,17kg/kp)

Leistungen:

Höchstgeschwindigkeit in Bodennähe: 809 km/h

Höchstgeschwindigkeit in 7.000 m: 828 km/h

Reisegeschwindigkeit in  5.000 m: 660 km/h

Landegeschwindigkeit: 150 km/h

Gipfelhöhe: 11.735 m

Steigleistung: 13,4 m/s

Steigzeit auf 1.000 m: 1,5 min

Steigzeit auf 5.000 m: 10 min

Steigzeit auf 10.000 m: 22 min

Reichweite normal: 3.520 km

Reichweite maximal: 4.032 km

Flugdauer: 6 h

Startstrecke: 790 m

Landestrecke. 900 m

Bewaffnung: zwei 12,7 mm Maschinengewehre Browning M2 in einem ferngesteuerten Drehturm im Rumpfheck.
An Unterflügelstationen sollten zusätzlich insgesamt 16 127 mm Luft-Boden-Raketen mitgeführt werden.
Bombenlast: maximal 3.629 kg (8.000 pounds) entweder 4x 2.000 pounds (907,25 kg) oder 8 x 1.000 pounds (453,625 kg) oder  16 x500 pounds (226,813 kg).

Text Eberhard Kranz

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