Am KIT Karlsruhe ist ein Segelflugzeug gestartet, das auf den ersten Blick fast so wirkt, als hätte jemand den Rumpf vergessen. Die Akademische Fliegergruppe am Karlsruher Institut für Technologie hat die AK-X entwickelt und gebaut – einen rückgepfeilten Nurflügel ohne langen Rumpf und ohne klassisches Leitwerk. Am Mittwoch, 30. September 2026, hob das Flugzeug zu seinem ersten Flug ab. Am 8. Oktober teilte die Gruppe den erfolgreichen Test mit.

Mehr als 100 Studierende haben über mehr als 15 Jahre ehrenamtlich und parallel zum Studium an dem Projekt gearbeitet. Die Idee entstand vor rund 15 Jahren; seit Oktober 2010 entwickelt die Akaflieg Karlsruhe die AK-X. Mehrere Generationen hielten das Vorhaben trotz seiner hohen Komplexität am Laufen. Erst wurden vergleichbare Entwürfe mit Modellflugzeugen geprüft und verbessert, denn Nurflügelkonzepte waren zuletzt in den 1990er-Jahren systematisch erforscht worden. Danach entstand das personentragende Einzelstück.

Eine Stunde, viele Prüfungen

Für den Erstflug herrschten gute Sicht und ruhige Luft. Testpilot war Ingmar Mayerbuch, Leiter des Flugbetriebs der DLR-Abteilung für Flugexperimente. Rund eine Stunde lang überprüfte er die Steuerbarkeit bei verschiedenen Geschwindigkeiten und testete mehrere Systeme. Danach landete die AK-X sicher.

Nun beginnt die schrittweise Flugerprobung in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Dabei wollen die Beteiligten wissenschaftliche Erkenntnisse über die Flugmechanik des leitwerkslosen Konzepts gewinnen. Die Versuche sind außerdem für die Einzelstückzulassung durch das Luftfahrt-Bundesamt notwendig. Gemessen werden sollen auch die Flugleistungen, damit sich die Einsparung beim Luftwiderstand gegenüber konventionellen Flugzeugen genau bestimmen lässt.

Das Grundprinzip ist schnell erklärt: Die gesamte Form soll zum Auftrieb beitragen, während der fehlende Rumpf und das fehlende Leitwerk den Luftwiderstand verringern. Das Ziel der Akaflieg lautet, ein leistungsfähiges, gutmütiges und handhabbares Segelflugzeug zu bauen. Die AK-X ist für die Wettbewerbsklasse FAI 15 m ausgelegt und besitzt Winglets mit integrierten Seitenrudern.

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Warum die Flügel nicht einfach Flügel sind

Die vorläufigen technischen Daten lesen sich nüchtern, erzählen aber einiges über den Entwurf: Die Flügelfläche beträgt 10,2 Quadratmeter, die Winglets sind 1,4 Meter hoch, die Pfeilung liegt bei 25 Grad und die V-Form bei 2 Grad. Die maximale Masse beträgt 550 Kilogramm. Als Höchstgeschwindigkeit sind 265 km/h vorgesehen, als Manövergeschwindigkeit 195 km/h.

Gerade die Pfeilung bringt Vorteile und Ärger zugleich. Sie soll eine mit konventionellen Flugzeugen vergleichbare Nickstabilität ermöglichen. Gleichzeitig haben die Außenflügel bei hohen Anstellwinkeln weniger Bodenfreiheit. Außerdem können Flattern und gekoppelte Flügelbiegung und -torsion zum Problem werden. Deshalb entschieden sich die Studierenden für eine Mitteldecker-Konfiguration; zunächst war auch eine Tiefdeckervariante vorgesehen.

Bei der Entwicklung untersuchte das Team unter anderem die SB-13 und weitere Nurflügelkonzepte. Als zentrale flugmechanische Herausforderungen galten Nickdämpfung, Strömungsabriss und Höhensteuerung. Eine sehr steife Flügelstruktur sowie die Begrenzung der Spannweite auf 15 Meter sollen trotz der Flatterproblematik eine übliche Höchstgeschwindigkeit ermöglichen. Wölbklappen gehören ebenfalls zur Auslegung.

Für ein gutmütiges Verhalten beim Strömungsabriss besitzt die AK-X einen nahezu rechteckigen Flügelgrundriss und eine geometrische Schränkung. Die Strömung soll dadurch zuerst am Innenflügel abreißen. Das führt zu einem vergleichsweise harmlosen Abkippen nach vorne und senkt die Gefahr einer vollständig abgelösten Strömung.

Die Klappen sind auf jeder Seite dreigeteilt. Zusammen übernehmen sie die Aufgaben von Querruder, Höhenruder und Wölbklappen. Für die Höhensteuerung schlagen die innen und außen liegenden Klappen gegensinnig aus. Vor allem im Langsamflug soll diese Anordnung mehr Auftrieb und weniger Widerstand ermöglichen als ein einzelnes Höhenruder hinter dem Schwerpunkt. Große, speziell profilierte Winglets sorgen für Gierstabilität und Seitensteuerung; ihr Profil soll den induzierten Widerstand reduzieren. Differenziert ausschlagende Seitenruder ermöglichen die Steuerung.

Vom Modell in den Himmel

Bevor ein Mensch in der AK-X saß, musste der Entwurf durch mehrere Modellphasen. Die Studierenden erprobten ihn im Maßstab 1:3,75 und 1:2, untersuchten Flugeigenschaften und außergewöhnliche Flugzustände wie das Trudeln. Die Modellversuche sollten die Einschätzung der Flugeigenschaften des bemannten Prototyps absichern.

Auch der Bau selbst war kein Wochenendprojekt. Dokumentiert sind unter anderem das Einlegen der Flügelschalen, der Einbau der Steuerstangen im Flügel, das Entformen des Rumpfes, die Harzinfusion der Wingletschalen, das Verkleben des Flügels und der Bruchversuch des Flügels. Für die Struktur werden die im Segelflugzeugbau üblichen Nachweise geführt, darunter Bruchversuche an Flügel und Winglet. Bei Komponenten wie den Fahrwerken achten die Beteiligten auf Robustheit, damit in Erprobung und Normalbetrieb Sicherheitsreserven bleiben.

Der Projektfortschritt ist über Blogartikel, YouTube-Videos und eine jährliche Galerie festgehalten. Die Galerie umfasst Fortschrittsdokumentationen von 2010 bis 2023. Gemeinsam mit dem DLR untersuchte die Akaflieg außerdem das Schwingungsverhalten und mögliche Flattereffekte.

Ein Nurflügler verzichtet auf ein separates Höhen- und Seitenleitwerk; Rumpf und Tragflächen gehen häufig fließend ineinander über. Beim „reinen Nurflügel“ liegen Antrieb, Treibstoff, Nutzlast und Besatzung vollständig innerhalb des Tragflügels. Die Begriffe bleiben allerdings unscharf: Schwanzlose Flugzeuge können einen separaten Rumpf und ein Seitenleitwerk besitzen, werden aber oft ebenfalls als Nurflügler bezeichnet. International heißen die Konstruktionen unter anderem Flying Wing, Ailes Volantes oder Ala Volante.

Die AK-X ist dabei als schwanzloser, rückgepfeilter Nurflügel mit Winglets einzuordnen. Diese Winglets wirken als aerodynamische Flügelverlängerungen und als vertikale Stabilisierungselemente. Bei gepfeilten Nurflügeln lässt sich die Gierstabilität auch über Flügelspitzen erzeugen, die teilweise in die Senkrechte geklappt werden; Elevon-Ausschläge können zusätzlich Seitenruderwirkung entfalten. Winglets beeinflussen die Randwirbelbildung, erzeugen im Übergangsbereich aber ebenfalls zusätzlichen induzierten Auftrieb.

Ein altes Konzept mit langer Vorgeschichte

Die Idee ist deutlich älter als das Karlsruher Projekt. Am 16. Februar 1876 reichten Alphonse Pénaud und Paul Gauchot ein Patent für ein von zwei Propellern angetriebenes Nurflügelflugzeug ein. Eine 1897 veröffentlichte Untersuchung Friedrich Ahlborns zu den stabilen Flugeigenschaften der Samen von Zanonia macrocarpa wurde zur Grundlage späterer Entwicklungen. Ignaz „Igo“ Etrich entwickelte 1903 einen davon inspirierten Nurflügel, erhielt 1905 ein Patent und flog 1906 erstmals einen bemannten Gleiter mit dieser Tragflächenform. Auch José Weiss entwarf in England entsprechende Gleiter.

Hugo Junkers meldete 1910 ein Nurflügelpatent an. Es beschrieb die Unterbringung von Motoren, Nutzlast und Treibstoff im Flügel, verzichtete aber nicht zwingend auf ein separates Höhenleitwerk. Die Umsetzung in der Junkers G 38 besaß ein konventionelles Kastenleitwerk. Vor dem Ersten Weltkrieg flogen Nurflügel von René Arnoux und John William Dunne teilweise erfolgreich. Beim Rhönwettbewerb 1921 absolvierte das Nurflügel-Segelflugzeug Weltensegler wahrscheinlich den ersten Segelflug, der über einen reinen Gleitflug hinausging.

Danach arbeiteten unter anderem Alexander Lippisch und die Horten-Brüder in Deutschland, Alexander Leo Soldenhoff in der Schweiz, Jack Northrop in den USA, Boris Iwanowitsch Tscheranowski in der Sowjetunion, Charles Fauvel in Frankreich sowie Geoffrey T. R. Hill und die Handley Page Aircraft Company