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Alles begann mit dem Vogelflug!

Jahrhunderte lang versuchten die Menschen vergeblich mit schlagenden Flügeln gleichzeitig Vor- und Auftrieb zu erzeugen und sich so, wie die Vögel in die Lüfte zu erheben. Doch die exakte Nachahmung des Vogelfluges mit Muskelkraft war und ist nicht möglich.
Dies führte in eine entwicklungsgeschichtliche Sackgasse und ist ein sehr gutes Beispiel, dass sich die Natur nicht direkt "kopieren" lässt.
Auch Otto Lilienthal, der die Vögel sehr genau studierte und einer der Begründer der modernen Bionik ist, experimentierte zunächst vergeblich mit schlagenden Fläügeln. Doch nach seinem sehr langen und umfassenden Studium der Vögel erkannte er als erster die Bedeutung der leicht gewölbten Flügel, die für den Auftrieb sehr wichtig sind. Gewohnt, Probleme systematisch anzugehen, konzentrierte er sich zunächst auf den Segelflug, bei dem er mit starren Flüglflächen für den Auftrieb sorgte und die Vortriebsenergie aus dem Höhenverlust gewann. 1891 gelang es ihm ,wie im rechten Bild zu sehen ist, mit Flügeln aus Weidenruten und einer 10qm großen Flügelfläche aus Baumwollstoff 15 Meter weit zu segeln.

Als Otto Lilienthal 1896 tödlich abstürzte, waren seine Flugversuche weltbekannt und zahlreiche Flugtechniker führten seine Arbeit fort. So stellte 1909 Igo Etrich, ein Schüler von Lilienthal, das erste motorisierte Flugmodel vor.

Doch was ist das Besondere an den Vogelflügeln?

Grundlage des horizontalen Fliegens ist die Auftriebserzeugung.Die Vogelflügel sind so geformt, dass bei Ihrer Anströmung auf der Flügelunterseite ein höherer Druck entsteht als auf der Flügeloberseite. Aus dieser Druckdiffernenz resultiert die Auftriebskraft, ohne die das übliche Fliegen nicht möglich wäre. Das ist die wichtigste Eigenschaft des Fluges. Doch die Natur hat noch weitere Erfindungen, die den Energieaufwand der Vögel zum Fliegen verringern:
Die oben angesprochene Druckdifferenz kann jedoch an den Flügelspitzen nicht aufrecht erhalten bleiben. -Es kommt zu einer Ausgleichstströmung um die Flügelkante zwischen dem Überdruckgebiet auf der Flügelunterseite und dem Unterdruckgebiet auf der Flügeloberseite.
Diese Hauptströmung und die Ausgleichsströmung ergeben einen Wirbelzopf, der auch bei Flugzeugen zu beobachten ist, (links im Bild zu sehen).

Seevögel, wie der Albatros reduzieren diesen sog. induzierten Widerstand durch sehr lange "Finger" am Flügelende.(rechtes Bild) Für Hochleistungsegelflugzeuge wurde diese Erfindung auch übernommen. So kann etwa 30 - 50% mehr Vortriebsenergie ausgenutzt werden.


Für Landvögel wäre die damit verbundene große Spannweite sehr hinderlich. Deshalb haben diese Vögel aufgefingerte Spreizflügel entwickelt, die viele kleine Wirbelzöpfe entstehen lassen.Doch je nach Flugeigenschaft ( schnell, langsam...) muss die Spreizung (linkes Bild) so gestaffelt sein, dass die vielen kleinen Wirbelzöpfe nicht wieder zu einem großen zusammengeschlossen werden. (Bilder) Technisch konnte man diese Eigenschaft jedoch noch nicht umsetzen.-Es wird aber an einer solchen Konstruktion gearbeitet.
Hier wird ein sog. Mono-Winglet (rechts Bild) verwendet, das aber nicht so effizient ist.