Der Falke 7/2007 Seite 242:  Effizienter Gleitflug mit veränderter Flügelform

Mauersegler haben ein aerodynamisches Design für energetisch günstiges Fliegen entwickelt. Indem sich die Federn unterschiedlich stark überlappen, variieren die Vögel damit Größe und Form ihrer Flügel. Mauersegler kommen dann bei gleichem Aufwand deutlich weiter, können in der Luft schnellere Haken schlagen und brechen sich trotz härtestem Gegenwind nicht die Knochen.

War die Aerodynamik von Vögeln bislang nur mathematisch berechnet worden, gelangen nun im Windkanal genaue Analysen. Zur Verfügung standen 15 Flügelpaare von tot aufgefundenen Mauerseglern. Mauersegler wurden von einem Forscherteam unter niederländischer Leitung nicht nur im Flug beobachtet, sondern auch einzelne Flügel im Windkanal in ihrer Ausrichtung verändert, um Auftrieg und Effizienz je nach Flügelform und –stellung zu messen. Mauersegler, die den Anstellwinkel ihrer Flügel ideal ausrichten, können ihren Sinkflug um die Hälfte verlangsamen. Richtungsänderungen laufen hingegen dreimal schneller ab als bei statischen Flügeln – wie sie etwa bei Passagierflugzeugen vorkommen.

Während im geraden Gleitflug und bei Aufstieg komplett ausgebreitete Flügel für die höchste Effizienz sorgen, sind zusammengeschobene Flügel für schnelle Fortbewegung und Wendemanöver ideal. Mit Muskelkontraktionen sind die Vögel in der Lage, die flexiblen Teile ihres Skelettes ideal auszurichten. Die voll ausgestreckten Flügel ermöglichen den besten langsamen Gleitflug und sind auch für den Auftrieb am effizientesten.

Die Hypothese, dass zurückgelegte Flügel durch kleine Luftwirbel mehr Auftrieb erhalten sollen, wurde widerlegt. Zurückgezogene Flügel dienen dem Flug mit hohem Tempo und schnellen Kehren in der Luft; damit wird auch verhindert, dass die Flügel unter dem enormen Winddruck brechen. Die Fluggeschwindigkeit spielt eine entscheidende Rolle. Am wenigsten Energie brauchen Mauersegler im Gleitflug von acht bis zehn Metern pro Sekunde. Bei dieser Geschwindigkeit können die Vögel sogar in der Luft schlummern. Doch die Gleitkünstler sind nicht immer so sparsam und fliegen gern schneller und rasant.

Die Zusammenhänge eröffnen auch Ansatzpunkte für die weitere Forschung und Entwicklung im Flugzeugbau. Würden dort z.B. variable Flügel eingesetzt, könnte die Effizienz der Maschinen verbessert werden. Bislang arbeiten vor allem Militärflugzeuge mit beweglichen Flügeln (F-14 Tomcat), allerdings längst noch nicht in dem Maße, wie dies Vögeln schon heute möglich ist.

D. Lentink u.a., Nature 446, 2007, 7139, S. 1082 – 1085, http://ezo.wur.nl