Adriaan Dekker is een ten onrechte (bijna) vergeten innovator in de Nederlandse luchtvaart. In de jaren tussen beide wereldoorlogen vonden veel interessante ontwikkelingen plaats in de luchtvaart, ook in Nederland. Zoals uit onderstaand artikel zal blijken had men soms een erg vooruitziende blik.
Als in 1918 de luchtvaart een serieus begin maakt in Nederland, vloog men met fragiele bouwsels van metaal, hout en doek, aangedreven door zwakke motoren (250 pk was al veel), voorzien van minimale instrumentatie. De propellers waren tweebladig en van gelamineerd hout.
Als ruim twintig jaar later wereldoorlog 2 voor de deur staat in 1939, is de luchtvaart een heel eind verder: geheel metalen vliegtuigen, krachtige motoren (1250 pk was haalbaar) de eerste electronische navigatieapparatuur vond zijn intrede, het eerste raket aangedreven vliegtuig had gevlogen, de straalmotor was al in ontwikkeling en de propellers? Nog steeds tweebladig van gelamineerd hout!
Adriaan Dekker
In de jaren twintig werkte een Nederlandse pionier op aerodynamisch gebied aan een revolutionair idee. Adriaan (Adrianus Jan) Dekker werd geboren in Hazerswoude, in een familie van windmolenbouwers. Adriaan Dekker maakte naam bij het herontwerpen van windmolenwieken in Nederland om hun efficiëntie te verbeteren. Zijn aangepaste wieken waren gestroomlijnd en fungeerden meer als draagvlakken van een vliegtuig. Het eerste wieken van Dekker werden getest in 1927 en 1928. In 1935 gebruikten 75 windmolens de wieken van Dekker. Adriaan bouwde een grote naam op als pleitbezorger voor het gebruik van windmolens en verbeteraar van de efficiëntie van bestaande windmolens.
Adriaan ontmoette Anthony Fokker begin jaren ’30 (eigenaar van de Fokker vliegtuigfabriek). Fokker vroeg Dekker om een aerodynamische vliegtuigpropeller te ontwikkelen. In 1934 vroeg Dekker patent aan op een nieuw type turbinerotorblad voor gebruik in vliegtuigen. Het Britse octrooi schetste het gebruik van een enkele roterende vierbladige propeller.
Dekker ontdekte echter dat een enkele rotor een verstorende soort wervel veroorzaakt die de luchtstroom rondom de staart van een vliegtuig beïnvloedt. Dit veroorzaakt besturingsproblemen omdat het de roterende luchtstroom over het roer en de bestuurbaarheid van het vliegtuig vermindert. Om dit effect te ondervangen wordt het richtingsroer van een vliegtuig soms onder een kleine hoek met de vliegrichting geplaatst. Dekker bleef zijn ontwerp ontwikkelen en vroeg in juni 1936 opnieuw een octrooi aan.
Het nieuwe Britse octrooi (476.226) werd toegekend op 3 december 1937 en schetste het gebruik van twee contraroterende rotors. Vreemd genoeg was de tandwieloverbrenging voor de schroeven niet opgenomen in het Britse octrooi, maar wel in het Amerikaanse (en Franse) octrooi dat op 19 mei 1937 werd ingediend en op 9 januari 1940 octrooi 2.186.064 verleende. Op een afstand ziet deze vinding er uit als een soort grote slagroomklopper. De octrooien illustreren een grote, gestroomlijnde naaf waaruit twee sets vierbladige rotoren steken.
Het oorspronkelijke patent vermeldde dat de ideale bladlengte een derde van de naafdiameter was. De vaste schoepen waren sterk gebogen draagvlakken met een complexe vorm. De hoek van het blad nam af van 40 graden aan de wortel tot 5 graden aan de punt. Bovendien nam het koord van het blad (lengte van voorrand tot achterrand) gestaag toe van de wortel tot de punt. De twee sets bladen waren tegengesteld roterend. De achterste set bladen diende om de luchtstroom van de voorste set te corrigeren, wat voor extra stuwkracht zorgde en de efficiëntie verhoogde. De contra-rotatie van de bladen hielp ook bij het elimineren van koppelreactie. Door een tandwielreductie draaide de achterste set bladen slechts twee derde van de snelheid van de voorste set bladen. Dekker merkte ook op dat de roterende bladen stiller zouden zijn dan conventionele propellers.
De praktijk
Fokker is enthousiast en weet zelfs minister-president Colijn te interesseren voor financiële ondersteuning. Maar de regering gaat niet over één nacht ijs en wil wel graag rapporten zien van onafhankelijke deskundigen. Dan begint er een moeizame tijd voor Dekker. Om een succesvol uitvinder te zijn moet men naast inventief ook een sterke doorzetter zijn. Maar tevens een goed onderhandelaar en liefst nog een handige zakenman. De eerste twee eigenschappen bezit Dekker in hoge mate, de laatste twee minder. Proeven op verschillende plaatsen in den lande leveren niet het verwachte resultaat op. Maar Adriaan Dekker zet door en neemt zelf windtunnelproeven in Leiden met assistentie van drie ingenieurs. Het resultaat daarvan is duidelijk positief.
Natuurlijk moest dit idee verder worden ontwikkeld; hiertoe, richtte Dekker een bedrijf op, Syndicaat Dekker Octrooien. Via Fokker verkreeg men een oude C-1-trainer.. Dit was een ontwerp uit de vroege jaren’20 met een 185 pk BMW-IIIa motor. Dekkers C-1 werd op 15 april 1937 geregistreerd als PH-APL.
Om plaats te bieden aan de roterende propellers, werd het vliegtuig van Dekker zo sterk aangepast dat het bijna onherkenbaar was als een C-1. Het idee was om een optimale stroomlijn te krijgen en zo de weerstand te minimaliseren. Het vliegtuig behield de BMW-motor maar had de contra-roterende propellers aan de voorkant gemonteerd. De romp van het vliegtuig werd aangepast en liep taps toe vanaf de zeer grote propellernaaf naar de staart. De romp was direct achter de propellers met metaal bekleed, maar de rest van de romp was bedekt met doek.
De roterende propellers verschilden van die geïllustreerd in de octrooien doordat zes bladen de voorste set rotors vormden en zeven bladen de achterste set. De constructie van de afzonderlijke bladen was vergelijkbaar met die van een vleugel. De bladen waren gemaakt van een gevormde aluminium huls rond drie houten liggers. De rondhouten gingen over in en werden verbonden met de naaf. De wortels van de bladen waren ook aan de naaf bevestigd. De naaf is gevormd uit een aluminium frame en bedekt met aluminium beplating.
Wat we hier zien is in feite het begin van de niet omhulde turbine (Unducted Fan), echter eentje voor lage toerentallen en dat maakt het interessant, want anders zullen de vibraties roet in het eten gaan gooien. Ook is de frontale weerstand minder dan bij een traditionele propeller. Nadeel is dat de schoepen niet verstelbaar zijn. Dekker schrijft over zijn propeller dat de luchttoevoer hoofdzakelijk radiaal plaatsvindt en daarom niet met een traditionele propeller te vergelijken is.
Voorlopig einde
De voltooiingsdatum van het vliegtuig is niet bekend, maar de C-1 van Dekker onderging in 1938 taxitests op vliegveld Ypenburg, nabij Den Haag. Het vliegtuig maakte een paar korte luchtsprongen, maar er werd geen echte vlucht gemaakt. Dit als gevolg van een strikt verbod van de Rijksluchtvaart dienst die geen idee had van de mogelijkheden en risico’s van de Dekker propeller.
Het is niet duidelijk of er een probleem was met de contra roterende propellers (zoals onvoldoende stuwkracht of overmatige trillingen) of dat de bureaucratie dwars lag. De C-1 van Dekker werd overgebracht naar de luchthaven Waalhaven, waar hij op 18 mei 1940 door de Duitse bezetter in beslag werd genomen. Naar verluidt is het vliegtuig voor testen naar het vliegveld Adlershof bij Berlijn, Duitsland gebracht. Volgens sommige bronnen is het vliegtuig tijdens zijn eerste testvlucht neergestort en zijn de overblijfselen later vernietigd toen Russische troepen laat in de oorlog oprukten.
Adriaan Dekker is overleden in 1963 in Leiden. Wat er precies is gebeurd met de gemodificeerde C-1 van Dekker is de auteur niet bekend, maar als er lezers zijn met verdere informatie dan is dat meer dan welkom.
Interessant staartje
Ruim na de Tweede Wereldoorlog blijkt dat de Dekker propeller toch nog een toekomst heeft. Na de energiecrisis van 1973 stijgen de brandstofprijzen tot ongekende hoogtes en begint men in de vliegtuigindustrie in de Verenigde Staten, naarstig te zoeken naar een zuiniger alternatief voor de straalmotor. De Turboprop heeft als nadeel de vertragingsbak die het toerental van de turbine moet verlagen voor de propeller. Deze is kwetsbaar en eist een hoop onderhoud. De Bypass straalmotor is al een stap in de juiste richting, maar General Electric in samenwerking met het Franse CFM ontwikkelt de GE-35 een “Unducted Fan” aangedreven door een lage snelheidsturbine. De “fan” heeft twee contraroterende rotors met korte gebogen bladen, acht aan elke krans.
Het blijkt een succes te zijn. De unducted Fan van GE heeft een 30% lager brandstof verbruik, een 12% hogere efficiëntie en een aanzienlijk lager geluidsniveau, een gegeven dat heden te dage nog zeer actueel is vanwege beperkingen op de vliegbewegingen a.g.v. lawaaioverlast. Bovendien is de Unducted Fan is staat te functioneren bij Mach 0.86. Bij een standaard propeller gaat het niet veel verder dan Mach 0.7 omdat bij hogere snelheden de propellertips door de geluidsgrens gaan en de prop dan veel van zijn efficiëntie verliest. Op de luchtvaarttentoonstelling in London in 1987 is een omgebouwde Boeing 727 te bewonderen, aangedreven door twee GE-35 motoren. Er wordt mee gevlogen en de reacties zijn enthousiast.
Het gevaar komt nu echter van een andere kant: in Europa heeft Airbus de A-320 klaar en de Amerikanen moeten hier iets tegenover stellen en wel snel. Boeing brengt de 737-300 op de markt en McDonnell-Douglas presenteert haar MD-90, allebei met conventionele motoren, de luchtvaartmaatschappijen zijn erg huiverig als het om innovaties gaat. Daarnaast daalde de olieprijs snel en was de motivatie voor een energiezuinige motor weer van tafel. De GE-35 Unducted Fan verdween in de koelkast dan wel naar het museum.
Met hartelijke dank aan de heer Jaap Dekker voor de aangeleverde informatie.
Verschillend
VWO