"Das Fliegen von einem Vogel zu lernen ist etwa so, wie wenn man hinter die magischen Geheimnisse eines Zauberers kommen will. Wenn man den Trick erst einmal kennt und weiß, worauf man achten muss, sieht man Dinge, die man vorher nicht bemerkt hat."
(Oliver Wright; ihm gelang 1903 zusammen mit seinem Bruder der erste Motorflug)
Wie fliegen Vögel?
Vögel fliegen, indem sie mit den Flügeln schlagend gleichzeitig Auftrieb und Vortrieb erzeugen. Diese Schlagbewegung wird sehr fein gesteuert - der Vogel reagiert dabei auf jede veränderte Luftbewegung und passt seine Bewegungen optimal an. Was sich einfach beobachten lässt:
- Wozu benutzt der Vogel seinen Schwanz?
Der Vogel benutzt seinen Schwanz als Höhensteuer. Will er eine Kurve nach oben ziehen, hebt er ihn an. - Wie fliegt ein Vogel in die Kurve?
Wenn ein Vogel eine Kurve einleitet, verwindet er den rechten und den linken Flügel gegenläufig. Damit werden die Luftkräfte asymmetrisch und drehen den Vogel in die gewünschte Richtung. Um dieses Nachzuahmen, verwenden die Flugzeugbauer heute Klappen und Ruder - erst in Zukunft wird es unserer Technik möglich sein, Tragflügel zu entwickeln, die mit kontrollierten Verwindungen des Flügels in sich arbeiten.
Die Papierfliegerwerkstatt
Die Möwe
Die Möwe ist ein Vogel, der segelt. Sie gehört zu den "Seeseglern" und besitzt lange, schmale Flügel, die es ihr ermöglichen, in der anströmenden Luft zu gleiten.
Der Papierflieger bildet die schmalen, gebogenen Schwingen der Möwe nach.
Die Büroklammer dient als Gewicht - sie kann je nach dem weiter auf den Kopf geschoben (wenn sie schwanzlastig ist) oder weiter raus gezogen (wenn sie kopflastig ist) werden.
Der Specht
Der Specht besitzt eher kurze Flügel, damit er Hindernissen rasch ausweichen kann. Auch andere kleine Vögel wie z.B. die Finken sind ähnlich gebaut: für sie ist es besonders wichtig, wendig zu sein, damit sie Feinden schnell entkommen können.
Spechte fliegen in einer ausgeprägten Wellenbewegung, die dieser Papierflieger ebenfalls nachahmt.
Der Bussard
Der Bussard ist ein Meister im Segeln und Gleiten über dem Festland. Am Weitesten können die "Landsegler" gleiten, deren Flügel einen relativ großen Armteil aufweisen, der für den Auftrieb sorgt. Entsprechend "bestehen" die guten Segler wie Bussarde, Adler, Geier, Rotmilan, Störche und Pelikane zum großen Teil aus Flügel.
Dies und die verstärkte vordere Flügelkante bildet dieser Papierflieger nach.
Tricks und Kniffe:
Den Tricks und Kniffen liegen die Beobachtungen des Vogelflugs zugrunde:
Ist der Papiervogel kopflastig, d.h. er stürzt schon nach kurzer Strecke steil ab?
Hier wird korrigiert, indem die Trimmklappen (s. Specht) am hinteren Flügelrand
gleichmäßig nach oben geknickt werden. Der Schwanz des Vogels, der für
Aufwärtskurven nach oben gehoben wird, wird so nachgeahmt.
Ist der Vogel schwanzlastig, d.h. er schnappt erst leicht nach oben und sackt dann durch?
Hier wird korrigiert, indem die Trimmklappen am hinteren Flügelrand gleichmäßig
nach unten geknickt werden.
Soll der Papiervogel eine Linkskurve fliegen, so muss der linke Flügel an der hinteren
Kante leicht nach oben geknickt werden. Dadurch werden die Verwindungen des Vogelflügels
nachgeahmt.
Soll der Papiervogel eine Rechtskurve fliegen, so muss der rechte Flügel an der
hinteren Kante leicht nach oben geknickt werden.
Wie fliegt ein Flugzeug?
Die Tragflächen eines Flugzeuges sind den Vogelflügeln nachempfunden. Sie sind an der Vorderkante versteift und nach oben gewölbt. Dies ist die entscheidende Vorraussetzung für den Auftrieb. Die anströmende Luft muss oben einen weiteren Weg zurück legen als an der Unterkante. So entsteht oben ein starker Unterdruck und unterhalb ein mäßiger Überdruck - das Flugzeug hängt also in der Luft.
Das Ganze funktioniert natürlich nur, wenn die Luft die Tragflächen auch schnell genug umströmt. Aber anders als ein Vogel schlägt das Flugzeug nicht mit Flügeln - der Flügelschlag lässt sich mit unserem Stand der Technik noch nicht steuern und an jede noch so kleine Veränderung der Luftströmung anpassen. Für den Vorderantrieb sorgt daher der Propeller.
Was wir von den Vögeln lernen können
Vögel haben das Fliegen perfekt entwickelt. Sie haben dabei eine für uns Menschen traumhafte Energieeffizienz erreicht: Kleinvögel verbrauchen pro Flugstunde etwa 0,8 % ihrer Körpermasse zur Umwandlung in Energie. Umgerechnet auf einen Automotor bedeutet das: das Fahrzeug müsste mit 1 l Benzin 270 000 km weit kommen, also fast 7 mal um den Erdball! Die von den Vögeln verwendete Energiereserve ist das Fett, das sie sich vor langen Flügen anfressen. Anders als bei Verbrennungsmotoren hinterlässt es keine Rückstände, die Umwelt und Klima beeinflussen. Das Fett wir "umweltneutral" hergestellt und verbraucht. Und auch der Vogel selbst besteht aus zu 100% biologisch abbaubaren Materialien - hergestellt bei minimalem Energieverbrauch (Körpertemperatur max. 38° - 42°C) und ohne Produktion von nichtverwertbaren Abfällen!
Die Forschung zum Thema "Fliegen" und der Flugzeugbau stehen im Vergleich zu dem Können der Vögel noch am Anfang. Der derzeitige Traum der Forscher: Flugzeuge, die durch optimierte Steuer- und Reglungsoperationen der Flügel und durch minimalen Luftwiderstand infolge optimierter Strömungsform und Materialoberfläche so energiearm fliegen wie Vögel.