Sie sehen aus wie Flugzeuge, die ein Ingenieur nach einer sehr langen Nacht auf eine Serviette gezeichnet hat. Manche besitzen absurd lange Nasen, andere winzige Flügel oder bestehen aus Bauteilen verschiedener Kampfjets. Doch genau das ist ihr Zweck: Die sogenannten X-Planes sollen nicht schön sein – sie sollen beweisen, dass etwas funktioniert, was bislang nur in Simulationen und Berechnungen existiert. Doch braucht man solche teuren Experimentalflugzeuge überhaupt noch, wenn Drohnen immer leistungsfähiger werden? Die Antwort der Luftfahrtexperten fällt überraschend deutlich aus.

Die Nase ist derart lang, dass der Pilot die Landebahn vor sich nicht direkt sehen kann.

Das Cockpit sitzt weit hinten. Also blickt der Pilot beim Fliegen auf einen Bildschirm, der von einer Kamera mit Bildern versorgt wird.

Das Fahrwerk stammt aus einem F-16-Kampfjet, Cockpit und Schleudersitz wurden vom Trainingsflugzeug T-38 übernommen, während das Triebwerk aus der F-18-Familie kommt.

Was wie ein gigantischer fliegender Ersatzteilkasten klingt, ist eines der interessantesten Experimentalflugzeuge der Gegenwart:

die NASA X-59.

Und hinter ihrer bizarren Konstruktion steckt ein Problem, an dem die zivile Luftfahrt seit Jahrzehnten scheitert.

Die X-59 soll den Überschallknall entschärfen

Überschallflugzeuge haben einen gewaltigen Nachteil.

Sobald sie die Schallmauer durchbrechen, entstehen Stoßwellen. Am Boden werden diese als Überschallknall wahrgenommen.

Genau dieses Problem schränkte einst auch die Concorde massiv ein. Überschallflüge über bewohnten Gebieten waren vielerorts nicht erlaubt. Damit blieben wichtige und wirtschaftlich attraktive Strecken über Land verschlossen.

Die NASA will nun zeigen, dass es auch anders geht.

Die extrem lange Nase der X-59 soll die entstehenden Stoßwellen so verändern, dass am Boden kein klassischer lauter Überschallknall mehr wahrgenommen wird.

Stattdessen soll das Geräusch nach Vorstellung der Entwickler eher einem dumpfen Hintergrundgeräusch entsprechen.

Programmleiter Peter Coen beschreibt es anschaulich: Es solle ungefähr so klingen, als würde auf der anderen Straßenseite eine Autotür zugeschlagen.

Die NASA lässt das Flugzeug deshalb über ausgewählten amerikanischen Orten mit Überschallgeschwindigkeit fliegen und befragt anschließend die Bevölkerung.

Die entscheidende Frage lautet:

Wie viel Überschallknall akzeptieren Menschen, wenn er regelmäßig über ihren Häusern zu hören ist?

Ein Flugzeug für genau eine Aufgabe

Damit folgt die X-59 einer Philosophie, die fast 80 Jahre alt ist.

X-Flugzeuge sind keine Prototypen zukünftiger Serienmaschinen im klassischen Sinne.

Sie sind fliegende Experimente.

Peter Coen, seit 43 Jahren bei der NASA, beschreibt das Prinzip denkbar einfach: Man definiert ein möglichst kleines technologisches Ziel und konstruiert ein Flugzeug, mit dem genau diese Frage beantwortet werden kann.

Denn jede zusätzliche Aufgabe macht ein Experimentalflugzeug komplizierter – und teurer.

Bei der X-59 lautet die Aufgabe deshalb nicht:

Baut das perfekte Passagierflugzeug der Zukunft.

Sondern:

Findet heraus, ob ein Überschallflugzeug so konstruiert werden kann, dass sein Knall am Boden akzeptabel wird.

Mehr muss die Maschine zunächst nicht beweisen.

Mit einer fliegenden Kugel fing alles an

Die Geschichte dieser Experimentalflugzeuge reicht bis 1947 zurück.

Damals sollte die Bell X-1 eine Frage beantworten, die heute beinahe banal klingt:

Kann ein bemanntes Flugzeug kontrolliert schneller als der Schall fliegen?

Die Ingenieure wussten bereits, dass ein Projektil des Kalibers .50 Überschallgeschwindigkeit erreichen konnte.

Also orientierten sie sich beim Rumpf des Flugzeugs an einer Kugel und montierten Flügel daran.

Testpilot Chuck Yeager durchbrach mit der X-1 schließlich die Schallmauer.

Nur rund zwei Jahrzehnte später folgte ein noch extremeres Fluggerät.

Mit Mach 6,7 bis an den Rand des Weltraums

Die X-15 sah weniger nach Flugzeug und mehr nach Rakete mit kleinen Flügeln aus.

Sie wurde von einem B-52-Bomber in großer Höhe ausgeklinkt und anschließend beschleunigt.

Das Experimentalflugzeug erreichte schließlich Mach 6,7 beziehungsweise rund 4.520 Meilen pro Stunde und flog bis an den Rand des Weltraums.

Die dabei gewonnenen Erkenntnisse waren keineswegs akademische Spielerei.

Unter anderem halfen die Versuche bei der Entwicklung hitzebeständiger Materialien, die später für das Space-Shuttle-Programm wichtig wurden.

Die Geschichte der X-Flugzeuge besteht damit aus Maschinen, die nicht unbedingt selbst in Serie gingen, deren Technologien jedoch später in andere Flugzeuge und Raumfahrzeuge einflossen.

Und dann kamen die Drohnen

Doch inzwischen hat sich die Luftfahrt grundlegend verändert.

Drohnen können Aufgaben übernehmen, für die früher zwingend ein Pilot benötigt wurde.

Der Krieg in der Ukraine hat zusätzlich gezeigt, wie schnell unbemannte Fluggeräte entwickelt, angepasst und in großer Zahl eingesetzt werden können.

Da liegt die Frage nahe:

Warum sollte man einen Menschen in ein teures Experimentalflugzeug setzen, wenn man ihn auch am Boden lassen kann?

Selbst die NASA stellte sich diese Frage bei der X-59.

Eine unbemannte Variante wurde erwogen.

Und dann kam eine Erkenntnis, die zunächst paradox klingt:

Die Drohne wäre nicht unbedingt billiger gewesen.

Ohne Pilot wäre die X-59 möglicherweise komplizierter geworden

Eine unbemannte X-59 hätte schließlich trotzdem mit hoher Geschwindigkeit über bewohnte Gebiete fliegen müssen.

Dafür wäre ein entsprechend zuverlässiges autonomes beziehungsweise ferngesteuertes System erforderlich gewesen.

Dieses hätte entwickelt, getestet und für den Betrieb über Städten abgesichert werden müssen.

Das hätte zusätzliche Kosten und technische Komplexität verursacht.

Hinzu kam ein praktischer Punkt.

Die X-59 musste ohnehin groß genug sein, um beim Durchbrechen der Schallmauer das Verhalten eines größeren Flugzeugs sinnvoll nachzubilden.

Damit war ohnehin genügend Platz für ein Cockpit vorhanden.

Also setzte die NASA einen Menschen hinein.

Trotzdem gehört die Zukunft wohl den unbemannten X-Flugzeugen

Dass die X-59 bemannt ist, bedeutet allerdings nicht, dass die NASA an Piloten grundsätzlich festhält.

Im Gegenteil.

Coen geht davon aus, dass zukünftige X-Flugzeuge wahrscheinlich häufig unbemannt sein werden.

Die Ausnahmen sind entscheidend: Wenn die untersuchte Technologie unmittelbar mit dem Piloten zusammenhängt oder ein bemanntes Flugzeug schlicht kostengünstiger ist, bleibt der Mensch an Bord.

Die NASA besitzt ohnehin Erfahrung mit unbemannten Experimentalflugzeugen.

Bereits 2007 flog die X-48.

Sie untersuchte ein völlig anderes Flugzeugkonzept: Rumpf und Flügel gehen dabei ineinander über und bilden einen gemeinsamen Auftriebskörper.

Das Testflugzeug besaß lediglich rund 20 Fuß Spannweite.

Gerade diese geringe Größe half dabei, das Forschungsprogramm bezahlbar zu halten.

„Drohnen können nicht alles“

Guy Gratton von der britischen Cranfield University hält wenig von der Vorstellung, bemannte Versuchsflugzeuge seien inzwischen überholt.

Der Professor für Flugzeugerprobung kennt die Argumentation: Drohnen hätten gerade im Ukraine-Krieg gezeigt, wozu sie fähig seien.

Doch für ihn gibt es einen entscheidenden Unterschied.

Wer später Menschen transportieren wolle, könne bei der Erprobung nicht beliebig abkürzen.

Gratton sieht den Piloten nicht einfach als Gewicht im Cockpit, das durch Computer ersetzt werden kann.

Er ist selbst ein Messinstrument.

Ein erfahrener Testpilot spürt, hört und erkennt Dinge, die Sensoren möglicherweise anders oder gar nicht erfassen.

Und er kann unmittelbar beschreiben, wie sich ein Flugzeug tatsächlich verhält.

Eine Drohne braucht dafür möglicherweise viermal so viele Menschen am Boden

Auch die Vorstellung vom automatisch billigeren unbemannten Fluggerät hält Gratton für zu einfach.

Nach seiner Erfahrung können bei der Erprobung einer Drohne bis zu viermal so viele Menschen am Boden benötigt werden.

Denn irgendjemand muss die Datenströme überwachen, Systeme kontrollieren und auf Probleme reagieren.

Der Pilot ist dann zwar aus dem Cockpit verschwunden.

Die Personalkosten sind es aber nicht unbedingt.

Sie stehen nur woanders.

Großbritannien baut bereits sein nächstes fliegendes Versuchslabor

Auch Europa hält deshalb an Experimentalflugzeugen fest.

Großbritannien besitzt eine eigene Tradition solcher Technologie-Demonstratoren.

1986 hob dort das Experimental Aircraft Programme, kurz EAP, ab.

Die Maschine erprobte wichtige Technologien, die später in das Eurofighter-Typhoon-Programm einflossen.

Testpilot Chris Yeo sieht darin eine klare Verbindung zur amerikanischen X-Plane-Philosophie.

Berechnungen und Versprechen seien das eine.

Erst wenn ein Entwurf tatsächlich gebaut, geflogen und getestet werde, zeige sich, ob er funktioniert.

Das „X-Plane unserer Generation“

Vier Jahrzehnte später entsteht in Großbritannien bereits das nächste große Experimentalflugzeug.

BAE Systems arbeitet gemeinsam mit rund 100 britischen Zulieferern, darunter Rolls-Royce, an einem neuen Technologie-Demonstrator.

Tony Godbold, der das Projekt bei BAE Systems leitet, bezeichnet die Maschine als das „X-Plane unserer Generation“.

Das Flugzeug soll Technologien erproben, die möglicherweise in das Global Combat Air Programme – GCAP – einfließen.

Großbritannien entwickelt dieses zukünftige Kampfflugzeugsystem gemeinsam mit Italien und Japan. Ein daraus hervorgehender Kampfjet soll in den 2030er-Jahren fliegen.

Der britische Demonstrator soll bereits 2028 in die Luft gehen.

Um Kosten und Entwicklungszeit zu reduzieren, sollen unter anderem vorhandene Triebwerke des Typhoon verwendet werden.

Testpiloten stehen offenbar schon Schlange

Das Projekt sorgt innerhalb einer ausgesprochen kleinen Berufsgruppe für erhebliche Aufmerksamkeit.

In Großbritannien gibt es laut Godbold nur ungefähr 14 entsprechend qualifizierte Hochgeschwindigkeits-Testpiloten.

Fast jeder von ihnen habe die neue Maschine bereits im Simulator ausprobiert.

Das zeigt, dass die Luftfahrtindustrie trotz künstlicher Intelligenz, Simulationen und unbemannter Systeme weiterhin großen Wert auf menschliche Rückmeldungen legt.

Godbold räumt ein, dass sich heute enorm viel am Computer simulieren lässt.

Aber irgendwann komme der Moment, an dem ein reales Flugzeug mit realen Kräften durch reale Luft fliegt.

Dann werde es ernst.

Und genau dann könnten die Erfahrungen eines Testpiloten Erkenntnisse liefern, die eine Simulation vorher nicht gezeigt hat.

Das Experimentalflugzeug hat sogar eine politische Funktion

Beim britischen Projekt kommt noch etwas hinzu.

Ein solches Flugzeug demonstriert nicht nur Technik.

Es demonstriert Entschlossenheit.

Das GCAP-Projekt ist eine internationale Kooperation zwischen Großbritannien, Italien und Japan. Ein tatsächlich fliegender Demonstrator zeigt den Partnern, dass London bereit ist, Geld, Industrie und technisches Know-how in das Programm zu investieren.

Das Experimentalflugzeug wird damit gleichzeitig zur politischen Botschaft:

Wir bauen nicht nur Präsentationen. Wir bauen ein Flugzeug.

Das X-Plane stirbt nicht – es verändert sich

Drohnen werden die Welt der Flugerprobung zweifellos verändern.

Viele zukünftige Experimentalflugzeuge dürften keinen Piloten mehr benötigen. Besonders dort, wo extreme Geschwindigkeiten, riskante Flugzustände oder kleine Demonstratoren getestet werden, spricht vieles für unbemannte Systeme.

Doch daraus folgt nicht automatisch das Ende bemannter Testflugzeuge.

Die entscheidende Frage lautet vielmehr:

Was soll getestet werden – und welche Methode liefert dafür die besten Daten zum vertretbaren Preis?

Manchmal lautet die Antwort Drohne.

Manchmal Simulator.

Und manchmal braucht es weiterhin einen Menschen, der sich in ein Flugzeug mit einer absurd langen Nase setzt, durch die Schallmauer fliegt und anschließend den Ingenieuren erzählt, was tatsächlich passiert ist.

Denn nach fast 80 Jahren gilt für die X-Plane-Philosophie noch immer derselbe Grundsatz:

Am Computer kann eine revolutionäre Idee hervorragend funktionieren. Ob sie wirklich fliegt, erfährt man erst in der Luft.