"Wenn die Schwalbe an unseren Fenstern vorbeisegelt, wenn die Lerche als Punkt am Himmel steht und ihre Lebensfreude in die Luft hinaussingt, dann erfasst eine Sehnsucht den Menschen: Er wünscht sich, aufzusteigen, frei wie ein Vogel über Felder und spiegelglatte Seen zu gleiten und die Landschaft so zu genießen, wie es nur ein Vogel kann." (Otto Lilienthal)

Seit Hunderten von Jahren versuchen Menschen, dem Geheimnis des Vogelflugs auf die Spur zu kommen. Angefangen von den Flugmodellen eines Leonardo da Vinci oder Otto Lilienthal bis hin zu den Ingenieuren und Modellbauern unserer Tage, am Anfang ihrer Erfindungen stand oft der Blick in den Himmel und die Frage: Wie machen die das?

Luftströmungen bei Vogelflügel und Tragfläche © MMCD

Das Geheimnis liegt im Flügel: Ein Vogelflügel ist so geformt, dass seine Oberseite stärker gekrümmt ist als die Unterseite und seine Vorderkante dicker als die spitz zulaufende Hinterkante. Dadurch strömt die Luft schneller über die Flügeloberseite als über die Unterseite. Durch diese Unterschiede entsteht ein Unterdruck an der Oberseite, der den Flügel nach oben saugt - der Auftrieb. Dieses Grundprinzip funktioniert beim Vogelflügel genauso wie bei seiner groben Kopie - der Flugzeugtragfläche.

Doch im Gegensatz zur unbeweglichen Tragfläche hält ein Vogel seine Flügel nicht still, sondern schlägt mit ihnen, um sich von der Stelle zu bewegen. Diese Vorwärtsbewegung erzeugt zusätzlichen Auftrieb, je schneller ein Vogel fliegt, desto stärker wird er nach oben gezogen. Bei doppelter Fluggeschwindigkeit vervierfacht sich beispielsweise der Auftrieb. Die Flügel schlagen beim Fliegen nicht einfach nur auf und ab, sondern bilden eine "Acht" in der Luft. Hochgeschwindigkeitsaufnahmen zeigen, dass die Flügelspitzen beim Vorwärtsschlag dabei bis weit vor den Körper reichen. Gleichzeitig verdreht und verformt der Vogel seine Flügel so, dass er beim Aufwärts-Vorwärtsschlag dem Luftwiderstand möglichst wenig Fläche bietet, beim Abwärts-Rückwärtsschlag aber die Flügel auf maximale Fläche ausgebreitet sind.

Unterstützt wird dieser Effekt durch die spezielle Struktur und Anordnung der Schwungfedern: Sie sind im Gegensatz zur Körperbefiederung asymmetrisch, die Fiederchen sind auf der nach vorne gerichteten Federseite weniger als halb so lang wie auf der nach hinten gerichteten. Dadurch liegt der stabile Schaft weiter vorne, der Vorderrand des Flügels erhält zusätzliche Stabilität. In der Schwinge überlappen sich die Federn so, dass die hintere jeweils leicht versetzt über der vorderen liegt.

Bewegt der Vogel seinen Flügel jetzt Vorwärts-Aufwärts, kann die Luft zwischen den Federn hindurchwehen, der Widerstand ist gering. Beim Abwärtsschlag dagegen werden die Fiederchen der Federhinterseite vom jeweils darüberliegenden Schaft der nächsten Feder festgehalten, der Flügel bildet dadurch eine steife, nicht durchlässige Fläche und kann so maximalen Druck entwickeln.