Sie sind schnell, teuer, manchmal bemannt und sehen häufig so aus, als hätte beim Bau niemand Wert auf Schönheit gelegt. Das ist Absicht. X-Planes sind Experimentalflugzeuge, die nicht für Passagiere oder den regulären Einsatz gebaut werden, sondern um neue Technologien unter realen Bedingungen zu testen. Seit der legendären Bell X-1 von 1947 haben solche Maschinen entscheidende Grenzen der Luftfahrt verschoben. Doch im Zeitalter von Drohnen und Computersimulationen stellt sich eine neue Frage: Braucht man diese fliegenden Versuchslabore überhaupt noch?
Wer die NASA X-59 zum ersten Mal sieht, könnte vermuten, dass bei der Konstruktion etwas schiefgelaufen ist.
Die Nase des Flugzeugs ist geradezu grotesk lang. Das Cockpit sitzt so weit hinten, dass der Pilot nicht einmal vernünftig nach vorne schauen kann. Statt durch eine klassische Frontscheibe blickt er auf ein Kamerabild.
Dazu kommt ein bemerkenswerter Teilemix: Cockpit und Schleudersitz stammen aus einem T-38-Trainingsflugzeug, das Fahrwerk aus einem F-16-Kampfjet und das Triebwerk aus der F-18-Familie.
Zusammengebaut wurde die Maschine von Lockheed Martin für die NASA.
Doch die X-59 soll weder schön aussehen noch irgendwann genauso in Großserie gehen.
Sie soll eine einzige entscheidende Frage beantworten:
Kann ein Flugzeug schneller als der Schall fliegen, ohne Menschen am Boden mit einem gewaltigen Überschallknall zu belästigen?
Aber was ist eigentlich ein X-Plane?
Der Begriff X-Plane bezeichnet ein Experimentalflugzeug, das in erster Linie zur Erforschung und Erprobung neuer Technologien, Flugkonzepte oder aerodynamischer Eigenschaften gebaut wird.
Das „X“ steht dabei für Experimental.
Ein solches Flugzeug muss also nicht der unmittelbare Prototyp eines späteren Passagier- oder Militärflugzeugs sein.
Man kann es sich vielmehr als fliegendes Labor vorstellen.
Ingenieure bauen eine Maschine, um eine bestimmte technische Frage in der Realität zu beantworten.
Kann ein Flugzeug die Schallmauer kontrolliert durchbrechen?
Wie verhält sich ein Flugkörper bei extremer Geschwindigkeit?
Funktioniert eine völlig neue Flügelform?
Kann der Überschallknall erheblich reduziert werden?
Genau dafür sind X-Planes da.
NASA-Programmleiter Peter Coen beschreibt die Philosophie entsprechend pragmatisch: Man wählt möglichst kleine, klar definierte Ziele aus und baut ein Flugzeug, mit dem diese anhand realer Flugdaten überprüft werden können.
Je mehr Aufgaben eine solche Maschine gleichzeitig erfüllen soll, desto komplizierter und teurer wird das Projekt.
Deshalb muss ein X-Plane nicht alles können.
Es muss vor allem eine Sache beweisen.
Die X-59 soll ein Problem lösen, das schon die Concorde ausbremste
Bei der X-59 geht es um den Überschallknall.
Fliegt ein Flugzeug schneller als der Schall, entstehen Stoßwellen, die am Boden als lauter Knall wahrgenommen werden können.
Für die zivile Überschallfliegerei ist das seit Jahrzehnten ein gewaltiges Hindernis.
Auch die Concorde konnte ihre Geschwindigkeit deshalb nicht einfach auf beliebigen Strecken ausspielen. Überschallflüge über Land waren stark eingeschränkt, womit wirtschaftlich interessante Verbindungen über bewohnten Gebieten wegfielen.
Die NASA versucht nun, dieses Problem nicht durch langsamere Flugzeuge zu lösen, sondern durch eine andere Form.
Und genau deshalb sieht die X-59 so merkwürdig aus.
Eine gigantische Nase gegen den Überschallknall
Die extrem lang gezogene Spitze soll die beim Überschallflug entstehenden Stoßwellen beeinflussen.
Das Ziel besteht darin, aus dem heftigen Knall ein wesentlich schwächeres Geräusch zu machen.
Coen vergleicht das angestrebte Geräuschniveau mit einer Autotür, die auf der anderen Straßenseite zugeschlagen wird.
Ob Menschen ein solches Geräusch tatsächlich dauerhaft akzeptieren würden, lässt sich allerdings nicht allein im Windkanal oder am Computer feststellen.
Deshalb verbindet die NASA ihre Testflüge mit Befragungen der Bevölkerung.
Die X-59 fliegt über ausgewählte amerikanische Orte. Anschließend wird untersucht, wie die Menschen den veränderten Überschallknall wahrgenommen haben.
Es geht also nicht nur um Aerodynamik.
Es geht auch um Akzeptanz.
Warum der Pilot nach vorne nicht aus dem Fenster schauen kann
Die gigantische Nase der X-59 erzeugt allerdings ein ziemlich offensichtliches Problem.
Das Cockpit musste weit nach hinten versetzt werden.
Eine normale Sicht nach vorne wäre dadurch kaum möglich.
Deshalb bekommt der Pilot seine Sicht gewissermaßen digital geliefert: Eine Kamera überträgt Bilder praktisch verzögerungsfrei auf einen Bildschirm im Cockpit.
Die ungewöhnliche Konstruktion zeigt sehr schön, was ein X-Plane ausmacht.
Bei einem normalen Verkehrsflugzeug wäre eine solche Lösung möglicherweise ein erhebliches Designproblem.
Bei einem Experimentalflugzeug lautet die entscheidende Frage dagegen:
Funktioniert es für den Versuch?
Wenn ja, reicht das zunächst.
Die Geschichte begann mit einer fliegenden Gewehrkugel
Die Tradition dieser Experimentalmaschinen reicht bis in die 1940er-Jahre zurück.
Eines der berühmtesten frühen X-Flugzeuge war die Bell X-1.
1947 sollte sie beweisen, dass ein bemanntes Flugzeug kontrolliert die Schallmauer durchbrechen kann.
Die Konstrukteure wussten, dass ein Projektil des Kalibers .50 schneller als der Schall fliegen konnte.
Also orientierten sie sich bei der Form des kleinen Flugzeugs an einer Kugel.
Vereinfacht gesagt:
Man nahm die Form eines Geschosses und setzte Flügel daran.
Testpilot Chuck Yeager gelang damit 1947 der historische Überschallflug.
Dann kam die X-15 – mit Mach 6,7 Richtung Weltraum
Nur rund zwei Jahrzehnte später wurden die Experimente noch extremer.
Die X-15 war im Grunde eine Rakete mit kleinen Flügeln.
Sie startete nicht von einer normalen Landebahn, sondern wurde von einem B-52-Bomber in großer Höhe abgeworfen.
Anschließend zündete ihr Raketenantrieb.
Die X-15 erreichte schließlich Mach 6,7 beziehungsweise rund 4.520 Meilen pro Stunde und flog bis an den Rand des Weltraums.
Die gewonnenen Erkenntnisse halfen unter anderem bei der Entwicklung hitzebeständiger Materialien, die später für das Space Shuttle wichtig wurden.
Genau darin liegt die Bedeutung der X-Planes.
Das Experimentalflugzeug selbst muss niemals zum Serienprodukt werden.
Seine Erkenntnisse können Jahrzehnte weiterleben.
Doch heute gibt es Drohnen
Fast 80 Jahre nach der Bell X-1 hat sich die technische Welt allerdings radikal verändert.
Moderne Drohnen können hochkomplexe Aufgaben übernehmen.
Unbemannte Flugzeuge lassen sich mit Sensoren vollpacken und in Situationen schicken, in denen man keinen Testpiloten riskieren möchte.
Der Krieg in der Ukraine hat zusätzlich demonstriert, wie schnell Drohnentechnik entwickelt und angepasst werden kann.
Warum also noch einen Menschen in ein Experimentalflugzeug setzen?
Warum nicht einfach jedes zukünftige X-Plane zur Drohne machen?
Die überraschende Antwort lautet:
Weil unbemannt nicht automatisch billiger bedeutet.
Selbst die NASA wollte die X-59 zunächst ohne Piloten prüfen
Auch bei der X-59 wurde eine unbemannte Lösung erwogen.
Doch damit wäre ein neues Problem entstanden.
Die Maschine sollte mit hoher Geschwindigkeit über bewohnten Gebieten fliegen.
Ein autonomes oder ferngesteuertes System dafür hätte entsprechend zuverlässig entwickelt, getestet und abgesichert werden müssen.
Das hätte zusätzliche Kosten und technische Komplexität verursacht.
Außerdem musste die X-59 ohnehin eine gewisse Größe besitzen, um die akustischen Eigenschaften eines größeren Flugzeugs beim Überschallflug sinnvoll untersuchen zu können.
Damit war ohnehin genügend Platz für ein Cockpit vorhanden.
Also blieb der Pilot.
Trotzdem könnten zukünftige X-Planes überwiegend Drohnen werden
Das bedeutet allerdings nicht, dass die bemannten Experimentalflugzeuge dauerhaft die Regel bleiben.
Peter Coen erwartet vielmehr, dass zukünftige X-Planes wahrscheinlich häufig unbemannt sein werden.
Ausnahmen sieht er vor allem in zwei Fällen:
Wenn die erforschte Technologie unmittelbar mit dem Piloten zu tun hat.
Oder wenn ein bemanntes Experimentalflugzeug schlicht günstiger und sinnvoller ist.
Dass Drohnen hervorragend als X-Planes funktionieren können, hat die NASA längst bewiesen.
Die X-48 war eine fliegende Miniatur
Bereits 2007 flog die unbemannte X-48.
Mit ihr wurde ein ungewöhnliches Flugzeugkonzept untersucht, bei dem Rumpf und Flügel zu einem gemeinsamen Auftriebskörper verschmelzen.
Statt eines klassischen Flugzeugs mit deutlich erkennbarem Rumpf und angesetzten Tragflächen entsteht dabei eine beinahe dreieckige Form.
Die X-48 war mit einer Spannweite von nur etwa 20 Fuß bewusst klein.
Auch das entspricht der X-Plane-Philosophie:
Warum ein riesiges, extrem teures Flugzeug bauen, wenn ein kleiner Demonstrator dieselbe technische Frage beantworten kann?
Der Pilot ist selbst Teil des Messsystems
Doch nicht alle Luftfahrtexperten glauben, dass Menschen aus der Flugerprobung verschwinden sollten.
Guy Gratton, Professor für Flugzeugerprobung an der Cranfield University, widerspricht der Vorstellung, Drohnen könnten grundsätzlich alles besser.
Sein Argument ist bemerkenswert:
Ein erfahrener Testpilot steuert nicht einfach nur das Flugzeug.
Er sammelt Informationen.
Er spürt Vibrationen, erkennt ungewöhnliches Verhalten und kann beurteilen, wie kontrollierbar eine Maschine tatsächlich ist.
Gerade wenn ein zukünftiges Flugzeug Menschen transportieren soll, können solche Erkenntnisse wichtig sein.
Der Mensch im Cockpit ist damit gewissermaßen selbst ein hochentwickelter Sensor.
Und die vermeintlich billige Drohne braucht plötzlich eine Bodenmannschaft
Auch bei den Kosten kann die Rechnung komplizierter werden.
Gratton zufolge kann die Erprobung eines unbemannten Flugzeugs bis zu viermal so viele Mitarbeiter am Boden erfordern.
Denn das Flugzeug ist zwar leer.
Aber irgendjemand muss seine Signale überwachen, Datenströme auswerten und Systeme kontrollieren.
Der Pilot wurde dann nicht wirklich eingespart.
Er wurde durch eine ganze Gruppe von Menschen am Boden ersetzt.
Großbritannien baut bereits sein eigenes neues „X-Plane“
Dass Experimentalflugzeuge keineswegs aussterben, zeigt auch Großbritannien.
Bereits 1986 flog dort das Experimental Aircraft Programme, kurz EAP.
Mit diesem Technologie-Demonstrator wurden wichtige Systeme getestet, die später in die Entwicklung des Eurofighter Typhoon einflossen.
Vier Jahrzehnte später entsteht nun der nächste große Demonstrator.
BAE Systems arbeitet gemeinsam mit rund 100 britischen Zulieferern, darunter Rolls-Royce, an einem neuen Experimentalflugzeug.
Projektleiter Tony Godbold nennt es das „X-Plane unserer Generation“.
Die Maschine soll Technologien erproben, die später möglicherweise in das Global Combat Air Programme (GCAP) einfließen.
Großbritannien entwickelt dieses zukünftige Kampfflugzeugsystem gemeinsam mit Italien und Japan.
Der Demonstrator soll vorhandene Typhoon-Triebwerke nutzen und nach derzeitiger Planung 2028 erstmals fliegen.
Gerade einmal rund 14 Testpiloten kommen dafür infrage
Interessant ist, dass trotz aller Automatisierung weiterhin ein Mensch ins Cockpit soll.
Nach Angaben Godbolds gibt es in Großbritannien nur ungefähr 14 entsprechend qualifizierte schnelle Jet-Testpiloten.
Fast alle hätten die geplante Maschine bereits im Simulator ausprobiert.
Denn auch BAE Systems sieht eine Grenze digitaler Simulationen.
Computer können enorme Mengen berechnen. Simulatoren können unzählige Situationen nachstellen.
Doch irgendwann muss ein Flugzeug tatsächlich abheben.
Dann wirken echte Luftströmungen, echte Temperaturen, echte Vibrationen und echte Belastungen auf die Maschine.
Und manchmal entdeckt ein Testpilot genau dort etwas, was in der Simulation niemand vorhergesehen hat.
Ein X-Plane beantwortet eine einfache Frage: Funktioniert es wirklich?
Genau deshalb dürften X-Planes trotz Drohnen, künstlicher Intelligenz und immer leistungsfähigerer Computersimulationen nicht verschwinden.
Sie werden sich verändern.
Manche werden bemannt sein.
Viele wahrscheinlich nicht.
Einige werden winzige Drohnen sein, andere große Hochgeschwindigkeitsmaschinen.
Doch ihr grundlegender Zweck bleibt derselbe.
Ein X-Plane soll die gefährliche Lücke zwischen „Nach unseren Berechnungen müsste das funktionieren“ und „Wir haben bewiesen, dass es funktioniert“ schließen.
Die Bell X-1 bewies, dass ein bemanntes Flugzeug die Schallmauer durchbrechen konnte.
Die X-15 erforschte extreme Geschwindigkeiten und Flüge bis an den Rand des Weltraums.
Die X-48 testete eine völlig andere Flugzeugform.
Und die X-59 soll nun zeigen, ob zivile Überschallflüge eines Tages möglich sein könnten, ohne dass unter der Flugroute regelmäßig die Fensterscheiben vom Überschallknall erzittern.
Damit lässt sich die Frage, was ein X-Plane eigentlich ist, erstaunlich einfach beantworten:
Es ist kein Flugzeug, das gebaut wird, um möglichst viele Menschen von A nach B zu bringen. Es wird gebaut, um eine Idee vom Reißbrett in die Wirklichkeit zu holen.
Und solange Ingenieure Flugzeuge entwickeln, bei denen noch niemand sicher weiß, ob sie tatsächlich funktionieren, dürfte es auch X-Planes geben.
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