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Republic XF-12 Rainbow

Republic XF-12 Rainbow
In den Jahren 1942-1943 stellte man bei der Zunahme der Kampfgebiete im Pazifischen Raum fest, daß die USAAF und auch die US Navy nicht in der Lage waren, großräumig Seegebiete, aber auch Landflächen mit Aufklärungsflugzeugen zu überwachen, von der wichtigsten Aufgabe ganz zu schweigen, dem Überfliegen von Japan, um entsprechende Zielunterlagen für die Bombenangriffe zu bekommen. Um aber überhaupt Ergebnisse zu bekommen, verwendete man notgedrungen vorhandene Bomber, wie die B-17 oder die B-24 oder schwere Jagdflugzeuge wie die P-38, von der es eine schnell entwickelte Version als Fotoaufklärer gab, die F-5. Erst im September 1943, nachdem der Sohn von Präsident Roosevelt, Colonel Ellit Roosevelt, der mit seiner Aufklärungsstaffel, die mit F-5 ausgerüstet war, energisch ein strategisches Hochleistungs-Aufklärungsflugzeug gefordert hatte, schrieb das Air Technical Service Command der US Army Air Force einen Wettbewerb zur Schaffung einer solchen Maschine aus. Die Forderungen in der Ausschreibung waren hoch, die geforderten Mindestleistungen sollten eine Geschwindigkeit von 400 mph (643,6 km/h), eine Dienstgipfelhöhe von 40.000 Fuß (12.192 m) und eine Reichweite von 4.000 Nautischen Meilen (7.409 km) betragen. Wegen dieser hohen Leistungen reichten die führenden Flugzeugfirmen, die alle momentan kriegsbedingt über volle Auftragsbücher verfügten, keine Vorschläge ein. Lediglich die Hughes Aircraft Company aus Culver City und die Republic Aviation Company aus Farmingdale (Long Island) reichten entsprechende Vorschläge ein. Bei Republic hatte man die P-47 Thunderbolt soweit, dass ab Anfang 1942 die Maschine als serienreif galt und ab Anfang 1943 waren die ersten beiden Jagdgeschwader der 8. AF in Großbritannien im Umrüsten auf P-47B begriffen. Dadurch hatte man bei Republic wieder freie Kapazitäten in Entwicklung und Konstruktion. Chefkonstrukteur Alexander Kartveli versammelte seine besten Mitarbeiter im neu formierten Entwicklungsteam, um ein Flugzeug zu entwerfen und zu bauen, das die hochgesteckten Ziele der Ausschreibung erfüllen sollte. Zwei Grundvorrausetzungen waren dazu notwendig, entsprechend starke Triebwerke und eine optimale aerodynamische Auslegung. Der Entwurf, der dem Technical Service Command vorgelegt wurde, zeigte einen allwettertauglichen viermotorigen Mitteldecker in Ganzmetallbauweise mit kreisrundem Rumpfquerschnitt, trapezförmigen Tragflächen hoher Streckung, Normalleitwerk und einziehbarem Bugradfahrwerk. Als Antrieb sollten vier luftgekühlte 28 Zylinder Vierfach-Sternmotoren Pratt & Whitney R-4360-31 mit je zwei General Electric Turboladern pro Motor dienen. Als Fotoausrüstung waren drei in separaten Abteilen eingebaute 6 Zoll (152,4 mm) Fairchild K-17 Kameras vorgesehen. Der Rumpf war als Druckzelle vorgesehen, um es zu ermöglichen, die geforderte Flughöhe überhaupt zu erreichen. Der eingereichte Entwurf wurde als gut empfunden und Republic erhielt im Sommer 1943 den Auftrag zum Bau zweier Prototypen zum Preis von 1,25 Millionen US Dollar pro Stück. Die offizielle Bezeichnung war nun XF-12 Rainbow, wobei F für ?Foto Reconnaissance? steht, obwohl es eigentlich Photo heißen müsste, das P war aber schon für die Jagdflugzeuge (Pursuit) vergeben.
Republic XF-12 Rainbow (Archiv: Eberhard Kranz)
Hauptkonstruktionsmerkmale der Republic XF-12 Rainbow
Nach vielen Untersuchungen verschiedenster Rumpfformen im Luftkanal zeigte sich, daß ein spindelförmiger Rumpf mit kreisrundem Querschnitt die besten aerodynamischen Werte erzielte. Dabei hatte man die Pilotenkabine völlig in die Rumpfkontur eingestrakt, so daß die glatte Linienführung erhalten blieb. Der Rumpf war in Ganzmetall Schalenbauweise aufgebaut. Die Rumpfbeplankung bestand aus Leichtmetallplatten unterschiedlicher Dicke, die alle senkgenietet waren. Zusätzlich wurden die Blechstöße und die Nietsenkungen verspachtelt und überschliffen, damit die Oberflächenbeschaffenheit höchsten Ansprüchen genügte. Im Rumpf waren in drei separaten Abteilungen 6 Zoll (152,4 mm) Fairchild FK 17 Kameras eingebaut, die aus unterschiedlichen Winkeln großformatige Fotos erzeugten. Die Abteilungen befanden sich hinter dem Tragflügel. Die erste Abteilung hatte eine Kamera für vertikale Bilder, die Kameraachse stand im rechten Winkel zur Flugzeug-Längsachse. In der mittleren Abteilung waren zwei Kameras montiert, die SV- (Split-Vertikal) Aufnahmen erzeugten, dabei waren die Bilder leicht überlappend, aber der erfasste Sektor entsprechend größer. Die dritte Sektion diente der Erzeugung von Trimetrogon ?Aufnahmen. Bei diesem Verfahren waren drei Kameras notwendig, die zentral eingebaute Kamera erzeugte vertikale Bilder, ihre optische Achse stand unter 90 Grad zur Flugzeug-Längs- und Querachse, während links und rechts je eine Kamera unter 60 Grad zur Vertikalen, verzerrte Bilder erzeugten. Die drei Bilder wurden aneinander gefügt, so daß die Erdoberfläche von Horizont zu Horizont erfasst werden konnte. Neben den Kameraräumen war ein Fotolabor untergebracht, indem die belichteten Fotoplatten sofort entwickelt wurden. An Bord befand sich auch eine Auswerteeinrichtung, wo eine Auswertung der Bilder durch spezialisierte Luftbildauswerter erfolgen konnte und die erkannten Resultate per Funk weitergeben wurden. Im Rumpf waren weiterhin die Hauptkraftstofftanks sowie ein Frachtraum, ein Ruheraum und ein Waschraum mit Toilette für die Besatzung untergebracht. Separat hinter dem Cockpit befand sich der Funkraum. Der Zugang für die Besatzung erfolgte über eine Tür an der rechten vorderen Rumpfseite. Über die Ladeluke an der linken hinteren Rumpfhälfte erfolgten die Beladung des Frachtraums und der Transport der Fairchild FK 17 Kameras. Das Personal für die Kamerabedienung und die Luftbildauswerter betraten die Maschine ebenfalls durch diese Luke in die eine Tür integriert war. Die zweiholmigen Tragflächen waren in Ganzmetall-Schalenbauweise ausgeführt, wobei wie beim Rumpf auf eine saubere Oberflächengestaltung großer Wert gelegt wurde. Die Tragflächen waren trapezförmig, wobei die Vorderkanten über einen etwas größeren Winkel verfügten (5°10? zu 4°50?). Die Querruder begannen kurz hinter den äußeren Motorgondeln und reichten bis zu den Endbögen, während die Landeklappen dreiteilig ausgeführt waren und bis zum Rumpfanschluss gingen. In den Tragflächen waren beschusssichere, selbstdichtende Kraftstofftanks eingebaut, jeweils drei pro Tragfläche.
Republic XF-12 Rainbow (Archiv: Eberhard Kranz)
Die Motoren und Propeller waren riesig
Als Triebwerke verwendete man die damals leistungsstärksten Motoren, die in der Erprobung befindlichen Pratt & Whitney R-4360. Diese Motoren waren luftgekühlte 28 Zylinder-Vierfach-Sternmotoren mit einem Gesamthubraum von 4.360 Cubic inches, deshalb R-4360, was 71,25 Litern entsprach. Sie verfügten über je zwei Turbolader CHM-2 von General Electric. Das Vergasersystem PR-100E2 stammte von Bendix-Stromberg. Ein Untersetzungsgetriebe reduzierte die Motordrehzahl 0,375 .1 um zu verhindern, dass die Enden der Propellerblätter Überschallgeschwindigkeit erreichten. Der durchschnittliche Kraftverbrauch lag bei 265 g/kW/h. Die Abmessungen der Triebwerke waren beachtlich: Durchmesser 1,40 m und Länge 2,45m bei einem Gewicht von 1,755 kg. Besonders die große Stirnfläche der Pratt & Whitney Motoren bereiteten den Aerodynamikern ziemliche Probleme. Als Lösung wurden die Triebwerke mit enganliegenden Verkleidungen versehen, während die notwendige Kühlluft über einen, durch das Triebwerk angetriebenen Impeller, der hinter dem Vierblatt-Propeller auf der Propellerwelle saß an den Zylindern vorbei gedrückt wurde. Zusätzliche Luft gelangte über die Öffnungen in der Tragflächenvorderkante ins Tragflächeninnere, wurde dort verdichtet und über ein ausgeklügeltes Leitungssystem zu den einzelnen Ölkühlern der Motoren geleitet. Die Eintrittsöffnungen nahmen ca. 25 Prozent der Tragflächenvorderkante ein. Die Kühlluft strömte in den rumpfähnlichen Triebwerksverkleidungen, die die Länge einer P-47 hatten, an den Zylindern vorbei nach hinten und trat über eine kreisrunde Düsenöffnung zusammen mit den Abgasen aus, wobei der noch vorhandene Restschub von Kühlluft und Abgasen zusätzlich für den Vortrieb genutzt wurde. Ursprünglich sollte jedes Triebwerk zwei gegenläufige Dreiblatt-Verstellpropeller antreiben, aber bereits auf dem Motorenprüfstand zeigten sich Probleme mit der komplexen Getriebeauslegung, so dass man von dieser Lösung Abstand nahm und je einen verstellbaren Vierblatt-Ganzmetall-Propeller von Curtiss Electric verwendete.
Republic XF-12 Rainbow (Archiv: Eberhard Kranz)
Weitere Konstruktionsmerkmale der Republic XF-12 Rainbow
Das Leitwerk war ebenfalls eine Ganzmetallkonstruktion, wobei die einholmigen Höhenleitwerksflossen über dem Rumpfniveau lagen und der Holm durch das Seitenleitwerk ging. Die Trimmklappen waren während des Fluges elektrisch verstellbar. Das sehr hohe Seitenleitwerk war glockenförmig und ging nach vorn mit einem langen Auslauf in den Rumpf über. Unter dem Rumpfheck war eine Stabilisierungsflosse angebracht, die die Form der Leitwerksendkante fortsetzte und gleichzeitig bei zu steilen Starts das Rumpfheck vor Berührung mit der Startbahn schützte. Das hydraulisch einziehbare Bugradfahrwerk bestand aus dem mit zwillingsbereiften Bugrad, das nach hinten in den Unterrumpf einfuhr und um 45 Grad lenkbar war. Es verfügte auch über hydraulisch wirkende Scheibenbremsen. An dem Federbein sind die Landescheinwerfer angebracht. Die beiden Hauptfahrwerke verfügten nur über ein, allerdings sehr großes Rad (5,5 feet), das ebenfalls hydraulisch gebremst wurde. Das Hauptfahrwerk fuhr hydraulisch in die Flügelwurzel ein und der Fahrwerksschacht wurde komplett mit Abdeckblechen verschlossen.
Republic XF-12 Rainbow (Archiv: Eberhard Kranz)
Flugerprobung der Republic XF-12 Rainbow
Inzwischen war im August 1945 der Krieg mit der bedingungslosen Kapitulation Japans zu Ende gegangen und das Interesse an der XF-12 nahm stetig ab, zu mal es immer wieder zu Verzögerungen während des Baus der beiden Maschinen kam, die ursprünglich Ende 1944 hätten ausgeliefert werden sollen. Dieser enorme Zeitverlust sollte sich später bitter für Republic rächen. Die beiden Prototypen unterschieden sich nur durch den Einbau zusätzlicher Kühllamellen bei den beiden äußeren Triebwerken bei der Seriennummer 44-91003 , allerdings verfügte dieser zweite Prototyp bereits über die komplette Kameraausrüstung, einschließlich Entwicklerraum und Bildauswerteeinheit, während der erste Prototyp vorerst der grundsätzlichen Flugerprobung dienen sollte. Im November 1946 war der erste Prototyp (Seriennummer 44-91002) fertiggestellt, der zweite folgte im Frühjahr 1947. Nach Abschluß der Bodenerprobung fand am schließlich am 4. Februar 1947 der Erstflug statt, der über 2 Stunden dauerte und keine nennenswerte Probleme offenlegte. Bei den folgenden Flügen steigerte man die Leistung kontinuierlich von Flug zu Flug bis man eine Flughöhe von 45.000 feet (13.716 m), eine Geschwindigkeit von 470 mph (756 km/h) in 33.000 feet Höhe (10.827 m) und eine Reichweite von 4.500 mi (7241 km) erreicht hatte und damit alle Forderungen der Ausschreibung überboten waren. Inzwischen waren die beiden Maschinen von der USAAF an die US Air Force übergeben worden, was zu einer Änderung der Bezeichnung in XR-12 (Reconnaissance) führte. Am 10. Juli 1947 kam es bei Landeversuchen mit überhöhtem Landegewicht zu einem Unfall mit der 44-91002, bei der harten Bodenberührung riss das rechte Hauptfahrwerk aus der Befestigung in der Motorgondel ab, dabei wurde die Maschine wieder in die Luft geschleudert. Der Pilot konnte das Flugzeug in der Luft halten und ging wieder auf Flughöhe, um die Tanks leer zu fliegen, bevor er die Notlandung wagte. Die Notlandung nur mit dem Bugrad und dem linken Hauptfahrwerk gelang, erst als die rechte Flügelspitze die Landebahn berührte brach das Flugzeug aus, die rechte Tragfläche wurde stark beschädigt, ebenso die beiden rechten Treibwerke einschließlich der Propeller. Die Beschädigungen am Rumpf waren unkritisch. Republic reparierte das Flugzeug, das im Spätherbst 1947 den Flugbetrieb wieder aufnahm.
Republic XF-12 Rainbow (Archiv: Eberhard Kranz)
Trotz großer Leistungsfähigkeit landete die Rainbow in der Versenkung
Um die Leistungsfähigkeit der Rainbow zu demonstrieren, wurde die Operation ?Birds Eye? durchgeführt. Am 1. September 1948 startete die 44-91003 vom U.S. Air Force Flight Test Center in Muroc, Kalifornien westwärts um über dem Pazifik auf 12.192 m (40.000 Fuß) Höhe zu steigen. Dann drehte das Flugzeug und ging auf Ostkurs und begann kontinuierlich das überflogene Gebiet zu fotografieren. So entstand ein 325 Fuß (99,06 m) langer Film aus 390 Fotos, die einen 490 Meilen (788 km) breiten Streifen der Landoberfläche zeigten. Nach 6 Stunden und 55 Minuten Flugzeit landete die auf Mitchel Field bei Garden City Long Island New York, was einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 581 km/h (361 mph) entsprach. Bekannt wurde dieser Rekordflug durch eine Reportage, die in der Zeitschrift ?Life? am 29. November 1948 veröffentlicht wurde. Der gesamte Film war auf der Air Force Association Convention in New York vorgestellt worden. Trotz dieser Rekordleistung war seitens der US Air Force schon vor dem Flug entschieden worden, das Projekt XR-12 Rainbow zu beenden. Die Aufgaben sollten von Aufklärungsversionen der im Einsatz befindlichen strategischen Bomber B-29 und B-50 (RB-29 und RB-50B) übernommen werden, bis die Langstrecken-Aufklärungsversion des sechsstrahligen Bombers Boeing B-47, die RB-47 zur Verfügung stehen würde. Diese Lösung war für die USAF die weniger kostspielige, während der Serienbau der R-12 Rainbow, wesentlich teurer gekommen wäre.
Republic XF-12 Rainbow (Archiv: Eberhard Kranz)
Republic gab nicht auf und wollte eine zivile Variante bauen
Nach dieser Entscheidung versuchte man bei Republic zu retten, was nicht mehr zu retten war, man begann mit der Ableitung einer zivilen Variante als Langstrecken-Hochgeschwindigkeits-Verkehrsflugzeug mit der Bezeichnung RC-2 (Republic Commercial). Um 46 Passagiere befördern zu können, sollte der Rumpf durch das Einfügen eines 1,31 m breiten Teilstücks vor den Tragflächen auf 29,87 m verlängert werden. Die voll verglaste Kanzel wurde mit Blechen verkleidet, nur zwei gebogene Frontscheiben blieben für das Cockpit. Die Tankkapazität wurde vergrößert und vier Triebwerke R-4360-59 mit nur einem Turbolader sollten die militärischen R-4360-31 ersetzen. Die Reisegeschwindigkeit war mit 700 km/h (435 mph) in 12.192 m (40.000 Fuß) Reiseflughöhe veranschlagt. Damit sollte die RC-2 über dem Wetter ruhig ihre Bahnen ziehen. Die Passagierkabine bot 46 Fluggästen Platz und Besatzung sollte aus 7 Mann bestehen. Die Druckkabine hielt den Luftdruck auf Bodendruckniveau. Vor der Passagierkabine gab es eine Bordküche, die die Möglichkeit der Zubereitung warmer Speisen bot. Außerdem waren eine Bar, zwei Waschräume mit Toilette für Damen und Herren, eine Garderobe und ein Gepäckraum vorgesehen. Der Einstieg der Passagiere erfolgte über zwei Türen auf der linken Rumpfseite. Das Projekt wurde verschiedenen Luftverkehrgesellschaften vorgestellt, American Airlines und PanAm zeigten vorsichtiges Interesse an dem Expressflieger, als aber die USAF keine weiteren Mittel für die XR-12 zur Verfügung stellte, stieg der Preis für die geplante zivile RC-2 exorbital, so daß beide Gesellschaften von dem Projekt Abstand nahmen, was bei Republic zum Einstellen des Projekts RC-2 führte. Auch ohne die Einstellung der XR-12 wäre ein Erfolg der RC-2 sehr fraglich gewesen, da der Markt für Langstrecken-Verkehrsflugzeuge bereits von Douglas mit der DC-6 und von Lockheed mit der Constellation bedient wurde, abgesehen von der Menge außer Dienst gestellter C-54, die in DC-4 rückgebaut wurden. Alle diese Maschinen boten mehr Passagieren Platz und waren wirtschaftlicher zu betreiben. Republic verlegte seine Aktivitäten auf die Entwicklung des strahlgetrieben Jagdflugzeugs F-84 Thunderjet, von dem schließlich über 4.000 Maschinen gebaut wurden.
Republic XF-12 Rainbow (Archiv: Eberhard Kranz)
Die Republic XF-12 Rainbow endete glanzlos
Am 7. November 1948 verunglückte die 44-91003 auf dem Rückflug von einem Foto-Testflug zur Eglin AB Florida durch die Explosion eines Motors. Die Besatzung verließ die Maschine, aber nur fünf der sieben Besatzungsmitglieder gelang das, zwei riss die Maschine mit in den Tod. Das Flugzeug stürzte zwei Meilen südlich von der AB ins Meer. Der erste Prototyp der XR-12, die 44-91002 wurde nach 117 Flugstunden 1952 aus der Bestandsliste der USAF gestrichen und endete auf Aberdeen Proving Ground in Maryland als Zielflugzeug für Pilotenausbildung bei Erdkampfeinsätzen. Was bleibt: Die Rainbow war eines der aerodynamisch am besten durchgebildeten mehrmotorigen Kolbenmotorflugzeuge aller Zeiten. Seine erreichten Flugleistungen ließen die XR-12 zum schnellsten viermotorigen Flugzeug seiner Zeit werden, das, wäre es Ende 1944 pünktlich fertig gestellt worden, sicherlich in Serie gegangen wäre und dadurch auch seiner zivilen Version RC-2 zum Durchbruch und wirtschaftlichen Erfolg verholfen hätte. So aber blieb die Maschine fast unbekannt.
Republic XF-12 Rainbow (Archiv: Eberhard Kranz)
Technische Daten: Republic XF-12 Rainbow
Verwendung: strategisches Langstrecken-Aufklärungsflugzeug
Triebwerk: vier luftgekühlte 28 Zylinder Vierfach-Sternmotoren Pratt & Whitney R-4360-31 mit verstellbaren Vierblatt-Metallpropeller Curtiss Electric
Startleistung: je 3.500 PS (2.574 kW)
Dauerleistung: 2.890 PS (2.125 kW) in 4.700 m
Baujahr: 1946
Besatzung: 4 Mann + 8 Mann ( Fototechniker und Luftbildauswerter)
Erstflug: 4. Februar 1947
Spannweite: 39,37 m
Länge: 28,56 m
größte Höhe: 8,55 m
Spannweite Höhenleitwerk: 13,41 m
maximaler Rumpfdurchmesser: 3,124 m
Propellerdurchmesser: 5,20 m
Propellerfläche: 21,24 m²
Spurweite: 7,39 m
Radstand: 9,37 m
Rollradius: 20,00 m
Flügelfläche: 152,36 m²
V-Form: +6°15?
Pfeilung der Flügelvorderkante: 5° 10?
Streckung: 10,17
Massen: TBD
Leermasse: 29.483 kg
Nutzlast maximal: 11.320 kg
Startmasse normal: 45.994 kg
Startmasse maximal: 51.800 kg
Tankinhalt: 14.296 Liter
Schmierstofftank: 840 Liter
Flächenbelastung: 339,98 kg/m²
Leistungsbelastung: 3,70 kg/PS (5,03 kg/kW)
Leistungen: TBD
Höchstgeschwindigkeit in Bodennähe: 610 km/h
Höchstgeschwindigkeit in10.827 m: 756 km/h
Reisegeschwindigkeit in 10.827 m: 640 km/h
Landegeschwindigkeit: 180 km/h
Gipfelhöhe: 13.716 m
Steigleistung: 25.40 m/s
Steigzeit auf 1.000 m: 50 sec
Steigzeit auf 4.700 m: 5,5 min
Steigzeit auf 10.827 m: 15 min
Reichweite normal: 6.872 km
Reichweite maximal: 7.242 km
Flugdauer: 12 h
Startstrecke über 15 m: 1.340 m
Landestrecke über 15 m: 1.080 m
Text: Eberhard Kranz

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