mini|Der derzeit bekannteste Vertreter dieser Bauart – die Northrop B-2 mini|Horten H III f mini|Horten H IX V2 mini|Die YB-35 mini|Die YB-49 mini|Armstrong Whitworth A.W.52 Nurflügel, auch Nurflügelflugzeug oder Nurflügler, ist die Bezeichnung für Flugzeuge mit einer speziellen konstruktiven Auslegung, bei denen auf ein gesondertes Höhenleitwerk und auch auf ein Seitenleitwerk verzichtet wird. Statt eines konventionellen Rumpfquerschnitts weisen Nurflügler häufig einen fließenden Übergang zwischen Rumpf und Tragflächen auf. Beim sogenannten „reinen Nurflügel“ befinden sich alle wichtigen Komponenten wie Antrieb, Treibstoff, Fracht und Besatzung innerhalb des Tragflügels.
„Reine“ Nurflügel stellen also eine Untergruppe der schwanzlosen Flugzeuge dar. Schwanzlose unterscheiden sich von konventionellen Flugzeugen durch das Fehlen eines abgesetzten Höhenleitwerks, wobei ein abgesetzter Rumpf und ein konventionelles Seitenleitwerk durchaus vorhanden sein können. Deltaflügler sind häufig als Schwanzlose ausgelegt.
Diskussion Schwanzlos vs. Nurflügel Die Unterscheidung zwischen Schwanzlosen und Nurflügeln ist nicht scharf abgrenzbar; oft werden beide Bezeichnungen auch im deutschsprachigen Raum synonym eingesetzt.K. Nickel, M. Wohlfahrt: Schwanzlose Flugzeuge. S. 1, 4, 6.Rudolf Storck: Flying Wings. S. 14. International heißen sie „Fliegende Flügel“ ( etc.).
Eine klare Trennung scheint auch nicht sinnvoll, da dann die Northrop XB-35 ein Nurflügel, ihre Weiterentwicklung YB-49 mit vertikalen Stabilisierungsflossen dagegen lediglich schwanzlos gewesen wäre. Das gilt auch für die Verwendung von Winglets, die sowohl als Erweiterung der Flügelaerodynamik als auch als vertikale Stabilisierungsflächen betrachtet werden könnten.
Ähnliches gilt für die Abgrenzung des sogenannten Deltaflügels, da beispielsweise die Aerodynamik des ersten Deltaflügels „Delta I“ von Alexander Lippisch mit seiner relativ hohen Streckung eher der eines sogenannten Brettnurflügels entsprach als beispielsweise der einer Dassault Mirage oder Convair F-106 mit sehr geringer Streckung. Ein Beispiel für einen Delta-Nurflügel stellt das Projekt McDonnell Douglas/General Dynamics A-12 dar.
Nicht zuletzt erfordert der „reine Nurflügel“ eine gewisse Größe, damit wenigstens der Pilot im Flügel untergebracht werden kann. Insofern wären sogar die meisten Horten-Konstruktionen keine reinen Nurflügel gewesen.
Eine Übersicht der meisten schwanzlosen und Nurflügelflugzeuge befindet sich in der Liste von schwanzlosen Flugzeugen.
Ursprung und Pioniere mini|Aéroplane de Pénaud, 1876 Das Konzept des Nurflügels wurde am 16. Februar 1876 geboren, als die französischen Ingenieure Alphonse Pénaud und Paul Gauchot das Patent für „ein Flugzeug oder Fluggerät“ einbrachten,https://digitalcollections.nypl.org/items/627e815a-d995-c1e5-e040-e00a18062370 das von zwei Propellern angetrieben wird und alle Eigenschaften eines Nurflügels, wie wir ihn heute kennen, aufweist. Erst mit dem Ende des Ersten Weltkriegs und dem Beginn der zivilen Luftfahrt gewann das Konzept an Dynamik.
Die ersten technischen Umsetzungen des Nurflügelgedankens gehen auf eine 1897 erschienene Veröffentlichung von Friedrich Ahlborn zurück, in der die stabilen Flugeigenschaften der Samen der Kletterpflanze Zanonia macrocarpa beschrieben werden. Der Österreicher Ignaz „Igo“ Etrich entwickelte im Jahre 1903 den ersten Nurflügel nach dem Vorbild dieses Flugsamens, bekam 1905 ein Patent darauf, und flog 1906 erstmals einen bemannten Gleiter mit dieser Tragflächenform. In England entwarf der Kunstmaler und Luftfahrtpionier José Weiss ebenfalls Gleiter nach diesem Prinzip.
1910 wurde ein Nurflügelpatent von Hugo Junkers angemeldet. Diese Patentschrift beinhaltet die Unterbringung von Motoren, Nutzlast und Treibstoff innerhalb der Tragfläche, beschreibt aber nicht den Verzicht auf ein separates Höhenleitwerk, was gemeinhin als Merkmal für alle schwanzlosen Flugzeuge gilt. Die Umsetzung der Junkers-Patentschrift erfolgte mit der Junkers G 38, die ein konventionelles Kastenleitwerk hatte.
Vor dem Ersten Weltkrieg flogen Nurflügel von René Arnoux (fliegendes Brett) und John William Dunne (Pfeilflügel) teilweise schon recht erfolgreich. Beim Rhönwettbewerb 1921 war es das Nurflügel-Segelflugzeug Weltensegler, das wahrscheinlich bei seinem einzigen Flug den ersten über einen reinen Gleitflug hinausgehenden Segelflug unternommen hat.
Weitergeführt wurde die Nurflügel-Idee in der Folgezeit in Deutschland von Alexander Lippisch, den Brüdern Horten, in der Schweiz von Alexander Leo Soldenhoff, in den USA von Jack Northrop,Storck: Flying Wings. S. 372. in der Sowjetunion von Boris Iwanowitsch Tscheranowski, in Frankreich von Charles Fauvel und in Großbritannien von Geoffrey T. R. Hill und der Handley Page Aircraft Company. Während des Zweiten Weltkriegs erfuhr die Entwicklung schwanzloser Typen in Deutschland und in den USA eine deutliche Weiterentwicklung, was zum Beispiel zur Me 163 und der Northrop N-9M sowie der Horten H IX führte.
Direkt nach dem Kriegsende griffen die Siegermächte diese Konzepte auf und es entstanden so die De Havilland DH.108 Swallow, die Northrop X-4, die Chance Vought F7U Cutlass. Auch die Northrop YB-35 sowie deren Weiterentwicklung Northrop YB-49 flogen erst nach dem Kriegsende. Bei Armstrong Whitworth entstand das Versuchsflugzeug A.W.52. Dennoch wurde der reine Nurflügel bis zur Einführung der Northrop B-2 niemals wirklich serienreif.
Nach dem Zweiten Weltkrieg gab es auch zwei Hersteller von Nurflügel-Segelflugzeugen in Brett-Auslegung, namentlich die Firma Survol von Charles Fauvel und die als Baukasten gelieferten Segler der „Pioneer-Serie“ des US-Amerikaners Jim Marske bzw. heute (2017) Kollman Composites. Allerdings konnte sich das Nurflügelkonzept nur bei den gewichtsgesteuerten Hängegleitern restlos durchsetzen.
Konstruktive Ausführungen Man unterscheidet drei grundsätzliche Konstruktionsansätze:
1. Stark rückwärts gepfeilte Nurflügel Eine der goldenen Regeln der Aerodynamik besagt, dass für einen stabilen Flug der vorausfliegende Teil der gesamten horizontalen Flächen einen höheren spezifischen Auftrieb liefern muss als der hinterherfliegende Teil. Darüber hinaus muss der Schwerpunkt für einen stabilen Flug vor dem aerodynamischen Neutralpunkt des Flugzeuges liegen. Dies wird beim Normalflugzeug, aber auch beim Tandem- oder Entenflugzeug durch einen höheren Anstellwinkel der jeweils vorausfliegenden Fläche bewerkstelligt. Beim gepfeilten Nurflügel wird dieser Effekt durch eine Verwindung des Flügels erzielt, der den Außenflügel mit geringerem Anstellwinkel fliegen lässt. Die rückwärts gepfeilten Nurflügel lassen sich wiederum in drei Untergruppen einteilen.
„Reine“ Nurflügel ohne vertikale Stabilisierungsflächen und einer mehr oder weniger starken Pfeilung und Schränkung des Flügels.
mini|Prandtl-D-Wing-Modell beim Start mittels Gummiseil Nurflügel nach den Gebrüdern Horten haben keine senkrechten Flächen und erzeugen die Stabilität um Hoch- und Querachse durch eine glockenförmige Verteilung der Auftriebskraft und einer starken Pfeilung. Die Glockenauftriebsverteilung soll dabei zur Kompensierung des negativen Wendemomentes dienen. In der Literatur wurde in den 1980ern und 1990ern jedoch die Ansicht, dass nur durch die Glocken-Auftriebsverteilung günstige Flugeigenschaften bei schwanzlosen Flugzeugen erzielt werden können, als ein Mythos eingeschätzt.K. Nickel, M. Wohlfahrt: Schwanzlose Flugzeuge. S. 553. Zum einen waren alle Horten-Nurflügel trotzdem mit einem negativen Wendemoment behaftet und darüber hinaus hat die Glockenverteilung nach Schulmeinung den großen Nachteil, dass sie einen beträchtlichen zusätzlichen induzierten Widerstand verursachen würde.K. Nickel, M. Wohlfahrt: Schwanzlose Flugzeuge. S. 554. Allerdings ist hier anzumerken, dass der für die optimale elliptische Auftriebsverteilung erforderliche Nullauftrieb an der Flügelspitze über den gesamten Arbeitsbereich nur dann zu erreichen ist wenn diese dimensionslos, also die Flügeltiefe Null ist (z. B. Dornier 228) oder die Flügelspitze fliegt immer mit 0° Anstellwinkel (Aero-Isoclinic-Wing). Zudem erhöhen Pfeilungseffekt und Winglets sogar noch die Auftriebsbelastung am Außenflügel. Insofern veröffentlichte Ludwig Prandtl bereits einige Jahre nach seiner Proklamation über die optimale elliptische Auftriebsverteilung (1920) eine weitere Einschätzung, welche besagte, dass eine optimale Auftriebsverteilung mit Nullauftrieb an der Flügelspitze eben nur durch eine glockenförmige Verteilung des Auftriebes möglich sei. Das seit 2015 laufende Projekt Prandtl-D () der NASA versucht zu zeigen, dass eine vollständige Kompensation des negativen Wendemoments durch geeignete Verwindung und Formgebung der Flügelspitzen und der Elevons eben doch möglich ist.PRANDTL-D No. 3 Takes Flight, Projekt der NASA zur Kompensation des negativen Wendemoments Einen Sonderweg betrat Geoffrey T. R. Hill der die Flügelspitzen vollständig drehbar anbrachte wie bei einem Pendel-Höhenruder. Nurflügel nach dem Konzept von Northrop haben keine glockenförmige, sondern eine möglichst optimale elliptische Auftriebsverteilung und arbeiten mit einseitig widerstandserhöhenden Spreizklappen an den Flügelenden um das negative Wendemoment zu kompensieren bzw. eine Seitenruderwirkung zu erzielen. Allerdings kann die Auftriebsverteilung bedingt durch die große Tiefe des Randbogens und das Fehlen von Elevons am Außenflügel der XB 35 und YB 49 (dort waren die Spreiz-Seitenruder angebracht) niemals elliptisch gewesen sein.
Gepfeilte Nurflügel mit elliptischer Auftriebsverteilung und zusätzlichen vertikalen Stabilisierungsflächen oder Winglets an den Flügelspitzen (z. B. Armstrong Whitworth A.W.52 oder Akaflieg Braunschweig SB 13).
Hier wird eine Seitenruderwirkung erzielt, indem die Flügelenden sozusagen in die Senkrechte geklappt sind. Auch hier können (je nach Pfeilung) sowohl normale Klappen als auch widerstandserhöhende Spreizklappen angebaut sein. Betrachtet man die Winglets als in die Senkrechte geklappte Verlängerung der Spannweite, so kann hier anstellwinkelunabhängig Nullauftrieb erzeugt werden, welcher der Bildung von Randwirbeln entgegenwirkt. Andererseits bildet sich im Übergangsbereich von Flügel und Winglet sogar ein erhöhter (induzierter) Auftrieb, was wiederum Prandtls Theorie der elliptischen Auftriebsverteilung mit Nullauftrieb am Ende des Flügels widerspricht.
Erzeugung von vertikaler Stabilisierungsfläche durch räumliche Geometrie wie zum Beispiel nach unten abgewinkelte Flügelspitzen (z. B. Dunne D6, Weltensegler, DFS 39, DFS 40 oder Boeing Bird of Prey). Bei dieser Variante des gepfeilten Nurflügels wirken die Querruder-Ausschläge der an den nach unten hängenden Flügelspitzen angebrachten Elevons zusätzlich wie ein sinnrichtiger Seitenruderausschlag. Im deutschsprachigen Raum hat sich für dieses Konzept die Bezeichnung „Weltensegler-Knick“ oder in jüngerer Zeit „M-V-Konzept“ eingebürgert.
2. Minimal rückgepfeilte Nurflügel, hoch gestreckte Deltaflügel sowie ungepfeilte und minimal vorwärts gepfeilte Nurflügel Die Konstruktionen Lippisch Delta III, Mihail Stabiloplan IV oder Tscheranowski BITsch 8 konnten ihre Stabilität um die Querachse aufgrund des geringen Hebelarms des Außenflügels im Bezug auf den Schwerpunkt nicht durch eine Schränkung des Flügels erreichen, sondern bedurften eines eigenstabilen Flügelprofils. Damit gehören sie vom Prinzip her zu den Brettnurflügeln. Allerdings verbessert auch eine minimale Rückpfeilung bereits die Wirkung von Elevons. mini|Stabilität um die Querachse, CL=Auftriebsmittelpunkt, CG= Schwerpunkt, Gelb position des Höhenruders