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Donnerstag, 20.07.2017
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Mauersegler: Flugkunst dank Flügel-„Morphing“

Aerodynamischer Trick auch für Flugzeugbau interessant

Mauersegler gehören zu den vielseitigsten Flugkünstlern unter den Tieren. Ihr Geheimnis: Sie verändern die Form ihrer Flügel angepasst an das jeweilige Flugverhalten. Wissenschaftler berichten jetzt in „Nature“, dass dieses „Morphing“ ihre Flugleistung um das bis zu Dreifache erhöht. Eine Strategie, die sich Ingenieure auch für den Bau effektiverer Flugzeuge abgucken wollen.
Mauersegler

Mauersegler

Mauersegler verbringen nahezu ihr gesamtes Leben in der Luft, sie fressen im Flug, legen im Laufe ihres Lebens bis zu 4,5 Millionen Kilometer zurück - das entspricht rund 100 Erdumrundungen - und können sogar im Fliegen schlafen. Ihre Anpassung an ein Leben in der Luft reicht sogar so weit, dass sie vom flachen Boden aus nicht selbstständig abheben können, sie benötigen einen erhöhten Platz dafür. Selbst die Paarung geschieht in der Luft.

Flügelposition entscheidend


Ein Team von niederländischen und schwedischen Wissenschaftlern der Universitäten Wageningen, Groningen, Delft, Leiden und Lund haben jetzt untersucht, was den Flug dieser Tiere so effektiv aber auch so flexibel macht. Dafür testeten sie fliegende Mauersegler im Windkanal und maßen, wie viel Auftrieb und Vortrieb ihre Flügel in jeweils unterschiedlichen Positionen und Flugsituationen erzeugten. Geschwindigkeiten von bis zu 108 Kilometern pro Stunde erreichten die Vögel in den Messungen.

Es zeigte sich, dass die Mauersegler ihre Flügelhaltung und damit die Form ihrer „Tragflächen“ je nach Flugart veränderten: Während des langsamen Dauerfluges streckten sie die Flügel maximal aus, ging es darum, schnell zu fliegen, kippten sie die Flügel leicht nach hinten weg. Auch bei engen Kurven wurden die Flügel eher eingeklappt. Die Messungen von Auftrieb und Flügelbelastung enthüllten, warum:


Zwischen maximaler Wendigkeit und Dauerflug


Sind die Mauersegler auf Beutejagd, zirkeln sie oft in engen Kreisen und führen scharfe Wendungen durch. In diesen Kehren wäre es eigentlich optimal, die Flügel voll auszustrecken, da dies die Effektivität um das Dreifache erhöht, wie die Forscher feststellten. Doch gleichzeitig steigt die Belastung der Flügel um das Vierfache – und damit das Risiko eines Knochenbruchs. Genau aus diesem Grund scheinen die Mauersegler einen Kompromiss zu wählen: Normalerweise ausgestreckt, kippen die Segler in besondere engen Kurven die Flügel ab, um die Last zu verringern.

Mauersegler auf dem Zug rasten auch nachts nicht, sondern verbringen die Nacht rund 1,5 Kilometer über dem Grund. Um zu messen, wie schnell sie dabei fliegen, setzten die Forscher Radar ein. Das Ergebnis: Selbst im Schlaf erreichen die Langstreckenflieger noch rund 29 bis 36 Kilometer pro Stunde. Gleichzeitig ist dies genau die Geschwindigkeit, bei der ihre Flügel am effektivsten arbeiten, wenn sie voll ausgestreckt sind. Die Vögel können auf diese Weise mit dem gleichen Energieeinsatz rund eineinhalb mal weiter fliegen und rund doppelt so lange in der Luft bleiben als bei anderen Flugbewegungen.

Auch die Flugzeugbauer haben inzwischen das Geheimnis veränderbarer Tragflächenformen für sich entdeckt. 2003 begann die NASA damit, ein erstes Fluggerät nach diesem Prinzip zu entwickeln. Das vogelgroße Mini-Flugzeug nutzt bereits einige der Vogel-Prinzipien für seinen Flug, jetzt wollen Wissenschaftler der Universität von Wageningen ihm den Mauerseglerflug beibringen. Mit Kameras ausgerüstet könnte es dann als Mini-Spion aus der Luft zur Überwachung eingesetzt werden.
(Wageningen University and Research Centre, 26.04.2007 - NPO)
 
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