Noch bevor sich Prof. Hugo Junkers mit dem Bau von Flugzeugen befaßte, veruchte er ersteinmal herauszufinden, wie es um das Verhältnis von Auftrieb und Widerstand bestellt ist. Dazu baute er an der TH Aachen einen Windkanal und ließ von seinem Strömungstechniker Philipp von Doepp die unterschiedlichsten Körper und Flächen auf dieses Verhältnis hin untersuchen. So fanden Doepp und Prof. Junkers heraus, daß schlanke Körper einen geringeren Widerstand haben als Kugeln, daß dünne Flächen keinen geringeren Widerstand haben als dicke Flächen und daß quergestellte Flächen wesentlich größere Widerstände haben als schlanke Körper mit gleichem Querschnitt. Aus diesen Untersuchungen heraus entstand die Idee vom "dicken Flügel". Damit stand Hugo Junkers 1914/15 gegen alle sonstigen Flugzeugbau-Firmen, die auf Mehrdecker mit gegeneinander abgestützten dünnen Tragflächen setzten.

Der dicke Flügel von Hugo Junkers konnte aus seinem Innern heraus gestützt werden. Hugo Junkers favorisierte die Vollschalenbauweise aus dünnen Stahlblechen, die sich gegenseitig stützten, eine glatte Außenhaut bildeten und im Innern Lasten (Kraftstoff, Motoren, Öl, Nutzlast) aufnehmen konnten. Mit dieser Bauweise vermied er sehr viel Widerstand, so daß solche Flugzeuge trotz höhere Baumasse leicht und schnell flogen. Außerdem waren Metallflugzeuge wetterfest und bei Notlandungen wesentlich sicherer für die Piloten und Passagiere.

Am ersten Flugzeug von Hugo Junkers, der J.1, war fast alles revolutionär: Der dicke Flügel in Vollschalenbauweise aus 0,1 mm dickem Eisenblech, in dem der Kraftstoff untergebracht war; ein Stahlrohrrahmen des Rumpfes, an das die Flügel eingezapft waren; Blechbeplankung des Rumpfes; ein verschwindt eingebauter Motor in der Rumpfspitze; ein klar definiertes Kreuzleitwerk und Mitteldeckeranordnung des Flügels. Selbst das Gewicht von 1.080 kp des Flugzeuges war im Vergleich zu Konstruktionen der Holzflugzeug-Hersteller nicht wesentlich höher. Trotz Untermotorisierung gehörte die J.1 zu den schnellsten Flugzeugen seiner Zeit (180 km(h). Die J.1 hätte mit ihrer Festigkeit sicherlich auch einen doppelt so starken Motor vertragen, zumal er keine zusätzlichen Momente verursachte, denn er lag genau in der Symmetrieebene des Flugzeuges.

Eine logische Konsequenz aus dem dicken Flügel und der Junkers-Windkanalforschung war das "Nurflügler-Patent" von 1910 (DRP 220 124), das alle Lasten in den Flügel legte, damit eine gleichmäßigere Flächenbelastung erreichte und alle widerstandserzeugenden Körper vermied. Um den Flügel sicher steuern zu können, mußte aber ein Leitwerk vorgesehen werden, das, um wiederum Auftrieb und keinen Abtrieb zu erzeugen, in Entenbauweise vor dem Flügel angebracht war. Das Modell der Junkers J.1000 basiert auf diesem Patent, ist aber erst um 1919 entstanden. Die J.1000 sollte 100 Passagiere über den Atlantik befördern können mit etwa 250 km/h.

Um größere Flugzeuge bauen zu können, mußten erst einmal die Flugmotoren zu höherer Leistungsdichte entwickelt werden. Diese Aufgabe übernahm ab 1919 bei Junkers Prof. Otto Mader, der Konstrukteur der J.1. Man brauchte Motoren von wenigstens 500 PS bei einem Eigengewicht von maximal 150 kg. 

Das Prinzip gegenläufiger Kolben an Schwerölmotoren von Hugo Junkers versprach Gewichtserleichterungen und geringen Kraftstoffverbrauch. Doch die Serienreifmachung dieses ersten Dieselmotors in der Luftfahrtgeschichte erwies sich als extrem zeitaufwendig. Erst 1929 konnte der Jumo FO4 (später Jumo 204 genannt) als einsatzreif angesehen werden. Im Zuge seiner Entwicklung ergaben sich aber viele Erkenntnisse, die auch für Benzinmotoren als nützlich angesehen wurden wie die Benzindirekteinspritzung oder die Schwingungsdämpfung.

Erfolge feierte die Junkers-Diesel in den Flugbooten von Dornier, im größten Landflugzeug der Welt, der Junkers G 38, und in der zivilen Ju 86. Als turboaufgeladener Höhenmotor war er unschlagbar (Jumo 207 in Ju 86P bis 15 km Höhe).

Mit der Junkers F-13 begann das Zeitalter der zivilen Luftfahrt. Mit diesem Flugzeug konnten erstmals Passagiere sicher, trocken und bequem über große Entfernungen bei jedem Wetter befördert werden. Erstmals konnten Flugpläne wirklich eingehalten werden. Das Junkers-Patent auf den Tiefdecker sicherte bei Motorausfall und möglichen Außenlandungen ein hohes Maß an Sicherheit für die Insassen. Obwohl das Flugzeug klein war (4 bis 5 Passagiere) und damit nicht gerade wirtschaftlich, verkaufte es sich wie warme Semmeln, also praktisch von alleine. Über zehn Jahre blieb die F-13 in Produktion. Noch erfolgreicher als die F-13 wurde die W-33, die eine Weiterentwicklung der F-13 darstellte. Rekordflüge in der Höhe, in der Reichweite, in der Flugzeit und in der Schnelligkeit machten die Junkersflugzeuge um die ganze Welt berühmt. Junkers war seiner Konkurrenz immer ein Stück voraus. Deshalb konnte er auch Höchstpreise für seine Flugzeuge verlangen.

Da der Nurflügler wegen seines komplizierten Flugverhaltens nicht in einem Zug entwickelt werden konnte, entschied Hugo Junkers 1928, die G 38 mit einem zwei Meter dicken Flügel zu bauen (der Nurflügler J.1000 sollte einen 2,30 m dicken Flügel bekommen, die Flügeltiefe von 10,0 Metern an der Wurzel war dagegen identisch) und zusätzlich einen großen Rumpf dem Flugzeug zu geben. Im Flügel war ein Teil der Passagiere untergebracht, die sich über eine hervorragende Aussicht durch die verglaste Flügelnase erfreuen konnten. Im Flügelinnern waren außerdem die Motoren befestigt. Extra entwickelte Fernwellen übertrugen die Leistung auf zwei vierblättrige (Junkers L-88-Motoren) und zwei zweiblättrige Holzpropeller (L-55-Motoren).

Von der G 38 wurden zwei Flugzeuge für die Lufthansa gebaut. Sechs weitere G 38 baute Japan in Lizenz. Um 1930 zeichnete sich jedoch eine neue Entwicklungsrichtung im Flugzeugbau ab. Da nämlich die Reisegschwindigkeit der Schnellzüge bereits bei 120 km/h lag, wurden Flugzeuge wie die G 38 und noch viel mehr wie die Do X, die ja eine Wasserfläche zum Landen benötigte, mit ihren 200 km/h immer unattraktiver. Schellere Flugzeuge mit Geschwindigkeiten über 300 km/h standen nun in den Entwicklungsprogrammen. Doch diese konnten nicht mehr mit über 20 % dicken Flügeln ausgerüstet werden, weil der Widerstand mit der Geschwindigkeit quadratisch anwächst.

Dennoch war die G 38 ein Meilenstein. Erstmals konnten auch in einem mehrmotorigen Flugzeug die Triebwerke aus dem Luftstrom genommen werden. Desweiteren war die Entwicklung der Fernwelle für zukünftige Flugzeuge interessant, besonders was die Beherrschung der Schwingungen anging. Eine weitere Besonderheit war die Möglichkeit, ein so großes Flugzeug auf normalen Flugplätzen starten lassen zu können, wo ja Startstrecken von 600 Metern vorgeschrieben waren (Zu der Zeit glaubten ja Hersteller wie Dornier oder Boeing, daß große Flugzeuge nur als Flugboote die hohen Bodendrücke aushalten konnten). Junkers entwarf für die G 38 ein neues mahrrädriges Fahrwerk, mit dem der große Vogel auf Grasnarbe operieren konnte.

Was die Messerschmitt Me 109 im Jagdflugzeugbau, ist der Jumo 210 im Flugmotorenbau, nämlich ein Qualitätssprung in eine neue Technikwelt. Um mehr Leistung bei kleinerem Stirnwiderstand und geringerem Gewicht zu erzielen, mußten im Motorenbau grundsätzlich neue Wege beschritten werden. Denn genaue Toleranzen zu erzielen, bedeutete sehr starr zu bauen, was aber zu hohen Motorgewichten führt, die den Leistungsüberschuß für das Flugzeug minimieren. Es ging also um eine völlig neue Bauweise, bei der die Elastizität die Starrheit ablöste, bei der viele kleinere Zylinder wenige große ersetzten, um so zu höheren Drehzahlen und Verdichtungsverhältnissen zu kommen. Daraus ergab sich aber wiederum eine höhere Schwingungsanfälligkeit, die durch geeignete Gegenmaßnahmen wie Gegengewichte und Schwingungsdämpfer abgefangen werden mußte, um Gewicht zu sparen. Alle diese Probleme konnten am Jumo 210 gelöst werden.

Der Jumo 210 (1931 unter der Bezeichnung L-10 entwickelt) ist ein 12-Zylinder-Viertakt-V-Motor mit unter 60 Grad hängenden Zylindern und 19,7 Litern Hubraum. Kolbendurchmesser und Kolbenhub sind nahezu gleich groß (Schnelläufigkeit). Jeder Zylinder besitzt zwei Einlaßventile, wodurch der Füllungsgrad steigt. Die Kurbelwelle besitzt Ausgleichsgewichte, vorn sitzt das Untersetzungsgetriebe, hinten der Lader. Beim Jumo 210 verdoppelte sich die Literleistung gegenüber dem L-5 auf 37,5 PS/l. In seiner ersten Ausführung Jumo 210 (1934) leistete er bei 2.700 u/min 610 PS, in seiner letzten Jumo 210G (1937) 730 PS bei ebenfalls 2.700 u/min.

Die wichtigste Weiterentwicklung war der Jumo 210G, der erste Motor weltweit, der eine direkte Benzineinspitzung (mit automatischer Gemischregelung) besaß, wodurch der Kraftstoffverbrauch entscheidend gesenkt werden konnte. Weitere Vorteile der Direkteinspritzung waren die gesenkte Brandgefahr durch Wegfall des Vergasers sowie die sich daraus ergebende uneingeschränkte Kunstflugtauglichkeit.

Entwurfsingenieur Hans Wockes lieferte 1939 mit der Ju 288 seine reifste Leistung ab. Dieses Flugzeug bildete den Höhepunkt der gesamten Junkersforschung seit dem Ausscheiden von Prof. Junkers 1933. Wenn dieses Flugzeug 1941 in die Serienproduktion überführt worden wäre, wären alle anderen deutschen Flugzeugwerke (außer die Jäger-Hersteller) zu Sublieferanten des Junkers-Konzerns herabgewürdigt worden. Denn mit der Ju 288 hätte der Luftwaffe ein so überlegenes und vor allem vielseitig einsetzbares Kampfflugzeug zur Verfügung gestanden, daß sich die Produktion anderer Typen einfach nicht mehr gelohnt hätte.

Die Ju 288 stellt ein vollkommen auf den deutschen faschistischen Angriffskrieg ausgerichtetes Flugzeug dar: Es ist extrem klein und damit ressourcensparend. Seine Bauweise ist so zergliedert und gestaltet, daß Nietautomaten verwendet werden können und eine dezentrale Fertigung möglich ist. Die Flugleistungen sind dank der Jumo-222-Motoren und wegen des geringen Stirnwiderstands von Flugzeug und Motoren so überragend, daß es von Jagdflugzeugen nicht gestellt werden kann. Die Zusammenfassung der dreiköpfigen Besatzung in einer vollverglasten Höhenkabine spart am wertvollsten, was die Luftwaffe besitzt, nämlich an voll ausgebildeten und kampferprobten Besatzungen. Und was das schönste an der Ju 288 ist, das war ihre Vielseitigkeit. Nie zuvor hatte es eine "eierlegende Wollmilchsau" gegeben. Die Ju 288 ist es gewesen. Sie war Sturzkampfbomber, Tiefangriffsflugzeug, Höhenbomber, Langstreckenbomber, Zerstörer (Nachtjäger), Torpedoflugzeug, Aufklärer, und das alles bei einer Wendigkeit und Schnelligkeit, die selbst Jagdflugzeugpiloten beeindruckte.

Der Ferdinand-Brander-Motor Jumo 222 zeichnete ebenfalls neue Wege auf. Ein Reihen-Stern-Motor war eine völlig neue Bauweise, die die Vorteile des Reihenmotors (geringer Steueraufwand, kurze Auspuffrohre, geringerer Montageaufwand usw.) mit den Vorteilen der Sternbauweise (Ausnutzung der Stirnfläche, gleichmäßige Kurbelwellenbelastung, geringes Gesamtgewicht usw.) vereinte. Mit dem Jumo 222 erzielte man Literleistungen von über 50 PS. Der Motor war als viersterniger Motor für 2.500 PS ausgelegt, als sechssterniger Motor für 3.750 PS. Bereits 1943 lief der 4-Sterne-Motor auf dem Prüfstand mit 3.000 PS und 1944 in der Flugerprobung in einer Ju 52 als Mittelmotor ebenfalls mit 3.000 PS. Damit flog die Ju 52 statt 290 km/ plötzlich 430 km/h. Der Motor sollte bis 4.500 PS steigerungsfähig sein - eine Leistung, die erst viel später wieder Propellerturbinen erreichten.

Die Ju 288 war speziell für den Motor Jumo 222 entwickelt worden und der Jumo 222 speziell für die Ju 288. Beide gingen damit eine untrennbare Symbiose ein, die hervorragende Kampfeigenschaften zeitigte. Der neue Ansatz an der Ju 288 liegt aber nicht so sehr bei den Flugleistungen und Flugeigenschaften, obwohl diese beeindruckend waren (einmotorige Steigrolle über den stehenden Motor mit der Ju 288 V5 von Matthies geflogen), sondern in einer neuen Entwicklungskonzeption, die da hieß: Entwicklung der Ju 288 von drei verschiedenen Seiten zugleich, nämlich Kriegspraxis, Fertigung und Forschung. Aus der Kriegspraxis mit der Ju 88 ergab sich die auswechselbare Vollsichtkanzel (Druckkabine), ferngelenkte Abwehrbewaffnung, robustes Fahrwerk, gegenläufige Propeller, hohe Beschleunigung und Endgeschwindigkeit, Sturzflugfähigkeit, und das wichtigste, ein Bombenraum, der alle deutschen Bombenarten und Torpedos im Rumpf aufnehmen konnte. Fertigungsseitig war die Forderung nach billigster und schnellster Fertigung. Das wurde erreicht durch ein neues Maßsystem, das von der äußeren Form nach innen (zu den Anschlußstellen bemaßt wurde), durch eine aerodynamische Formgebung, die auf eine schnelle Fertigung Rücksicht nahm. So wurde nämlich der Rumpf kastenförmig statt rund ausgebildet, damit die einzelnen Rumpfschalen in einem Nietautomaten leicht und genau ausgenietet werden konnten. Und alles das begann aber bei der Forschung, die an der Ju 288 in alle Richtungen betrieben wurde. Erstmals kam ein Flattermodell neben den Windkanaluntersuchungen zur Anwendung. Die großen Flughöhen der Variante B verlangte nach aerodynamischen und flugmechanischen Untersuchungen in dünner Luft, die zu einer neuen Flügelform führten. Viel Aufwand mußte beim Motor mit seiner Preßwasserkühlung betrieben werden, damit der Motor in allen Flugphasen ausreichend gekühlt wurde, denn das Flugzeug erreichte Höhen von 11 km und flog über einen großen Geschwindigkeitsbereich. So kam es, daß die Entwicklung der Ju 288 mehr als 65 Millionen RM verschlang, ohne Motor.

Will man die Leistungen der Ju 288 richtig beurteilen, muß man sie mit dem leistungsfähigsten US-Bomber Boeing B-29 vergleichen. Der Höhenbomber Ju 288 B konnte 4,0 Tonnen Bomben über eine Strecke von 3.600 km tragen und 2,0 Tonnen über 6.700 km. Die B-29 konnte 4,5 Tonnen über 5.150 km tragen. Die Ju 288 benötigte dafür ein Startgewicht von 20 Tonnen, die B-29 eines von 62 Tonnen. Die Ju 288 hatte nur 3 bis 4 Mann Besatzung, die B-29 benötigte 10 Mann. Die Ju 288 flog in 11 km eine Höchstgeschwindigkeit von 690 km/h, die B-29 eine von 575 km/h. Die Steiggeschwindigkeit am Boden betrug bei der Ju 288 über 8 m/s, die der B-29 4 m/s. Die Ju 288 konnte bis 13,6 km Höhe steigen, die B-29 bis 10,2 km. Aus einer B-29 konnte man drei Ju 288 bauen. Eine Ju 288 konnte sich im Sturzflug auf ihr Ziel stürzen, eine B-29 wäre dabei auseinandergebrochen. Eine Ju 288 konnte im Tiefflug angreifen und mit wenigen Bomben viele Ziele vernichten. Eine B-29 mußte aus großen Höhen (8-10 km) bombardieren und traf dabei mit vielen Bomben zufällig auch mal ein Ziel. So viel zur "berühmten" B-29. 

(ausführlich in Holger Lorenz. "Kennzeichen Junkers", Seiten 164 bis 197)

Das Jumo 004B spielt als erstes serienreifes Strahltriebwerk (rund 6.000 Stück während des Kriegs produziert) und als erstes Axialtriebwerk nach dem Krieg die Rolle eines Schulungstriebwerkes für alle Triebwerksbauer in der Welt. Die erbeuteten Triebwerke wurden in England, den USA und Frankreich zerlegt und studiert, im Flug und auf Prüfständen getestet, und in der UdSSR sogar weiter in Serie produziert. Etliche ausländische Triebwerke bauen auf dem Jumo 004 auf, so das Rolls-Royce "Avon" oder das Mikulin AM-3.

1939 gab das RLM an alle deutschen Triebwerkshersteller den Auftrag zur Entwicklung von Strahltriebwerken. Gefordert wurde ein Schub von 600 kp im Standbetrieb. Prof. Otto Mader beauftragte Dr. Anselm Franz mit der Entwicklungsleitung für das Gerät 109-004. Da Mader wußte, daß Strahltriebwerke für diesen Krieg zu spät kommen würden, setzte er nur wenige Ingenieure zur Gruppe von Anselm Franz um (Dr. Werner Beck, Heinz Möllmann, Dr. Josef Vogts, Johann Hager), die allerdings alle Freiheiten hatten und andere Abteilungen wie Festigkeit und Schwingungen, Werkstoffe etc. zuarbeiten lassen konnten. Die entscheidende Vorgabe von Otto Mader war, zunächst nur ein relativ anspruchsloses Versuchstriebwerk zu bauen, das schnell lauffähig gemacht werden sollte, um genügend Zeit zur Ausmerzung der Kinderkrankheiten aber auch zum Studium der Prozesse an solch einer vollkommen neuen Wärmekraftmaschine zu haben.

Im Gegensatz zu den bereits existierenden Heinkel-Triebwerken (die He 178 war am 29. August 1939 mit He S3B in Rostock geflogen) und den englischen Whittle-Triebwerken erhielt das Jumo 004 einen Axialverdichter. Insgesamt acht Stufen ergaben ein Verdichtungsverhältnis von 3,1, kaum höher als ein Radialtriebwerk. Der entscheidende Vorteil war allerding der viel geringere Stirnwiderstand. Der Durchmesser betrug nur 76 cm (He S3B gleich 1,20 m), sodaß der Stirnflächenschub von 438 (He S3B) auf 1.956 kp anstieg. Bereits am 11. Oktober 1940 lief das erste Versuchstriebwerk auf dem Prüfstand, im Dezember erreichte es die Volldrehzahl von 8.700 u/min und am 6. August 1941 die geforderten 600 kp Schub und im Januar 1942 sogar 1.000 kp. Das Triebwerk wurde dann auf sogenannte Sparstoffe zum Jumo 004B umkonstruiert und ging so in die Serienproduktion. In der Hauptsache wurde es dann in den Strahljäger Me 262 eingebaut. Auch die Ju 287B-1 sollte sechs Jumo 004B erhalten. Doch da kam der 8. Mai 1945 dazwischen. In der Sowjetunion flog dann schließlich die Ju EF-131 (Variante der Ju 287) mit sechs Jumo 004B bis zu einer Geschwindigkeit von Mach 0,92 noch gut steuerbar.

Der Pfeilflügel ist eine deutsche Erfindung (Adolf Busemann), seine praktische Verwirklichung auch. Besonders hervorgetan hat sich dabei die Firma Junkers mit ihrem Entwurfsaerodynamiker Dr. Georg Backhaus und die experimentelle Aerodynamik im Junkers-Forschungswindkanal mit dem Kanalleiter Otto Frenzl und seinem Assistenten Werner Hempel. Backhaus schlug für den Strahlbomber Ju 287 den Pfeilflügel vor, und Frenzl und Hempel entdeckten dann an den Windkanalhalbmodellen der Ju 287 bereits 1943 die Flächenregel, neun Jahre vor Whitcomb in den USA.

Der erste Pfeilflügel 287 flog an einem Behelfsflugzeug aus He 177 und Heck Ju 188 am 16. August 1944. Mit dieser Ju 287 Vv1 konnte das Langsamflugverhalten des Pfeilflügels erprobt und sich an Geschwindigkeiten zwischen 500 und 600 km/h herangetastet werden. Für höhere Geschwindigkeiten war das Behelfsflugzeug ungeeignet. Am 12. Juli 1946 stand dann endlich die erste richtige Ju 287 in Dessau auf der Startbahn. Ihr Erstflug erfolgte aber nicht mehr in Dessau, sondern in Ramenskoje bei Moskau im März 1947.

Pfeilflügel und Flächenregel gehören untrennbar zusammen. Bei Annäherung an die Schallgeschwindigkeit treten wegen der neuen physikalischen Eigenschaften der hochbeschleunigten Luft Verdichtungsstöße auf, die nur verhindert werden könnten, wenn man mit einem Flügel wie eine Rasierklinge fliegen könnte. Da das aus Festigkeitsgründen nicht geht (der Flügel muß ja eine Mindestdicke haben, um genügend steif zu sein), kann man den Beginn der Verdichtungsstöße nur hinauszögern. Das geschieht durch die Pfeilung. Der Kosinus des Pfeilwinkels ist dabei theoretisch der Faktor für die wahre Strömungsgeschwindigkeit (also bei 25 Grad Pfeilung ist der Kosinus 0,9 multipliziert mit der Anströmung von Mach 0,9 ergibt sich eine wahre Anströmgeschwindigkeit von Mach 0,81 am Pfeilflügel). Praktisch ist sie aber niedriger, weil diese Rechnung ohne die Flächenregel gemacht ist. Die Flächenregel verlangt von allen frei im Luftstrom liegenden Flugzeugbauteilen, daß ihre Querschnitte aufsumiert von der Spitze an gleichmäßig zunimmt und zu Heck wieder abnimmt, wobei die absolute Höhe der Sumanden möglichst klein ist. Bei Junkers hat man das alles bereits 1943 gewußt, so daß man bewußt dazu übergehen konnte, neue Flugzeuge von Anfang an nach der Flächenregel auszulegen, was tausende Windkanalstunden und tausende schlaflose Nächte der Entwurfsingenieure, Aerodynamiker und Konstrukteure einsparen hilft. Kurz, die Flächenregel ist nicht mit Gold zu bezahlen (ausführlich nachzulesen in Holger Lorenz: "Start ins Düsenzeitalter" und "Kennzeichen Junkers").