AK-X: Studierende des KIT bringen einen leitwerkslosen Nurflügel erstmals in die Luft

Am KIT in Karlsruhe ist am Mittwoch, 30. September 2026, ein Segelflugzeug ohne klassischen Rumpf und ohne separates Leitwerk erstmals abgehoben. Die AK-X, entwickelt und gebaut von Studierenden der Akademischen Fliegergruppe am Karlsruher Institut für Technologie, blieb etwa eine Stunde in der Luft und landete anschließend sicher.

Mehr als 100 Studierende haben über mehr als 15 Jahre hinweg ehrenamtlich und parallel zum Studium an dem Projekt gearbeitet. Die Idee entstand vor rund 15 Jahren; seit Oktober 2010 arbeitet die Akaflieg Karlsruhe konkret an dem neuartigen Nurflügel-Segelflugzeug. Mehrere Generationen mussten das anspruchsvolle Vorhaben weiterreichen, bis aus Modellversuchen ein personentragendes Einzelstück wurde.

Ein Erstflug mit ruhiger Hand

Für den Flug wurde ein Wetterfenster mit guter Sicht und ruhiger Luft genutzt. Testpilot war Ingmar Mayerbuch, Leiter des Flugbetriebs der DLR-Abteilung für Flugexperimente. Während des etwa einstündigen Flugs prüfte er die Steuerbarkeit bei verschiedenen Geschwindigkeiten und kontrollierte mehrere Systeme. Dann setzte die AK-X sicher auf.

Die Konstruktion soll den Luftwiderstand verringern und dadurch die Flugleistung steigern. Anders als ein gewöhnliches Segelflugzeug besitzt der Nurflügler keinen langen Rumpf und kein klassisches Höhen- oder Seitenleitwerk. Ziel der Akaflieg war ein schwanzloses Segelflugzeug mit hoher Flugleistung, zugleich aber gutmütigen und handhabbaren Flugeigenschaften.

Weil vergleichbare Flugzeugkonzepte zuletzt in den 1990er-Jahren systematisch erforscht worden waren, tasteten sich die Studierenden zunächst mit Modellflugzeugen voran. Dabei untersuchten sie unter anderem Flugeigenschaften, außergewöhnliche Flugzustände und das Trudeln. Die Modelle im Maßstab 1:3,75 und 1:2 lieferten eine gewisse Absicherung für die erwarteten Eigenschaften des bemannten Prototyps.

Gemeinsam mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) beschäftigte sich das Team außerdem mit dem Schwingungsverhalten und möglichen Flattererscheinungen. Schon bei der Untersuchung anderer Nurflügler, besonders der SB-13, waren zentrale Problemfelder sichtbar geworden: Nickdämpfung, das Verhalten beim Strömungsabriss und die Höhensteuerung.

Rückwärts gepfeilt, mit Winglets

Die AK-X ist als rückgepfeilter Nurflügel mit Winglets ausgelegt. Diese Konfiguration erlaubt leistungsstarke Profile und unterscheidet sich von Brett- und Hortennurflügeln. Die Flügel sind um 25 Grad gepfeilt, die V-Form beträgt 2 Grad. Die Spannweite wurde auf 15 Meter begrenzt, damit die Flügelstruktur steif genug für die vorgesehene Höchstgeschwindigkeit bleibt; die Kopplung von Flügelbiegung und Torsion kann sonst schon bei relativ niedrigen Geschwindigkeiten Flattern auslösen.

Die starke Pfeilung bringt allerdings ihre eigenen Schwierigkeiten mit. Bei hohen Anstellwinkeln kann die Bodenfreiheit am Außenflügel knapp werden. Deshalb entschieden sich die Konstrukteure für eine Mitteldecker-Konfiguration; ursprünglich war auch ein Tiefdecker vorgesehen. Wölbklappen helfen zusätzlich bei der Anpassung der Flugzustände.

Für ein möglichst gutmütiges Verhalten beim Strömungsabriss besitzt die AK-X einen nahezu rechteckigen Flügelgrundriss und eine geometrische Verwindung. Die Strömung soll zuerst am Innenflügel abreißen. Das Flugzeug kippt dann vergleichsweise harmlos nach vorne ab, während die Gefahr einer vollständig abgelösten Strömung sinkt.

Die Flügelklappen sind auf jeder Seite dreigeteilt. Sie übernehmen gleichzeitig die Aufgaben von Querrudern, Höhenrudern und Wölbklappen. Für die Höhensteuerung schlagen die inneren, vorderen und die äußeren, hinteren Klappen gegensinnig aus. Gerade im Langsamflug soll das mehr Auftrieb und weniger Widerstand bringen als ein einzelnes Höhenruder hinter dem Schwerpunkt.

Die großen Winglets tragen integrierte Seitenruder und übernehmen Gierstabilität sowie Seitensteuerung, ähnlich wie bei der SB-13. Eine spezielle Profilierung soll den induzierten Widerstand senken; differenziert ausschlagende Seitenruder ermöglichen die Steuerung. Winglets können dabei zugleich als aerodynamische Flügelverlängerungen und als vertikale Stabilisierungsflächen betrachtet werden.

Viele Jahre Werkstattarbeit

Der Weg zum Erstflug führte durch reichlich Handarbeit: Flügelschalen wurden eingelegt, Steuerstangen im Flügel eingebaut, der Rumpf entformt, Wingletschalen per Harzinfusion gefertigt und der Flügel verklebt. Auch ein Bruchversuch des Flügels gehörte dazu. Für die Struktur werden die im Segelflugzeugbau üblichen Nachweise geführt, darunter Bruchversuche an Flügel und Winglet. Bei den Fahrwerken achteten die Studierenden auf Robustheit, damit in Erprobung und Normalbetrieb Sicherheitsreserven bleiben.

Dokumentiert wurde der Projektfortschritt über Blogartikel, YouTube-Videos und eine jährliche Galerie für die Jahre 2010 bis 2023. Man kann dort den Bau beinahe Schritt für Schritt verfolgen – vom Einlegen der Schalen bis zu den Versuchen, bei denen es für ein Bauteil ganz bewusst nicht gut ausgehen soll.

Nach dem Erstflug beginnt nun die schrittweise Flugerprobung in Zusammenarbeit mit dem DLR. Dabei wollen die Beteiligten mehr über die Flugmechanik des leitwerkslosen Konzepts herausfinden, die Flugleistungen vermessen und die mögliche Luftwiderstandsersparnis gegenüber konventionellen Flugzeugen exakt bestimmen. Die Erprobung ist außerdem für die Einzelstückzulassung durch das Luftfahrt-Bundesamt erforderlich.

Was „Nurflügel“ eigentlich bedeutet

Nurflügler sind Flugzeuge ohne separates Höhen- und Seitenleitwerk. Häufig gehen Rumpf und Tragflächen fließend ineinander über. Beim reinen Nurflügel liegen Antrieb, Treibstoff, Fracht und Besatzung im Tragflügel; er ist damit eine Untergruppe der schwanzlosen Flugzeuge. Bei schwanzlosen Flugzeugen kann es dagegen einen abgesetzten Rumpf und ein Seitenleitwerk geben. Im Alltag werden „Nurflügler“ und „schwanzlos“ oft synonym verwendet, die genaue Abgrenzung ist aber schwierig.

International heißen solche Flugzeuge unter anderem „Flying Wing“, „Ailes Volantes“ oder „Ala Volante“. Auch bei historischen Beispielen ist die Einordnung nicht immer glatt: Die Northrop XB-35 gilt als Nurflügel, die mit vertikalen Stabilisierungsflossen ausgestattete YB-49 eher als schwanzloses Flugzeug. Zur Abgrenzung von Deltaflügeln gibt es ebenfalls Grenzfälle, etwa das Projekt McDonnell Douglas/General Dynamics A-12.

Ein reiner Nurflügel braucht eine gewisse Größe, damit zumindest der Pilot im Flügel Platz findet. Viele Horten-Konstruktionen waren deshalb keine reinen Nurflügel. Bei der AK-X nimmt der Flügel den Piloten und die für das Konzept nötigen Funktionen in eine ungewöhnlich kompakte Form auf – ganz ohne langen Heckausleger.

Die Idee ist keineswegs neu. Am 16. Februar 1876 beschrieben die französischen Ingenieure Alphonse Pénaud und Paul Gauchot in einem Patent ein von zwei Propellern angetriebenes Fluggerät mit den wesentlichen Merkmalen eines modernen Nurflüglers. Friedrich Ahlborn beschrieb 1897 die stabilen Flugeigenschaften der Samen von Zanonia macrocarpa. Ignaz „Igo“ Etrich entwickelte 1903 nach diesem Vorbild einen Nurflügel, erhielt 1905 ein Patent und flog 1906 erstmals einen bemannten Gleiter mit dieser Tragflächenform. José Weiss entwickelte in