Vögel haben die Luftfahrtindustrie seit jeher fasziniert, doch menschliche Flugzeuge erreichen noch nicht ihre Stabilität in Stürmen. Forscher der University of Bristol und des Royal Veterinary College haben nun entschlüsselt, wie Vögel Windgeschwindigkeiten, die so schnell sind wie ihr Flug, mühelos bewältigen.
„Wir fliegen seit etwa 100 Jahren – seit den Gebrüdern Wright, die den Motorflug begründeten. Die Herausforderung, Auftrieb zu erzeugen, war einfach im Vergleich zur Stabilisierung und Kontrolle“, erklärt Professor Richard Bomphrey vom Royal Veterinary College, Mitautor der Studie.
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„Der Wright Flyer wurde mit Kabeln gesteuert, die die Flügel verdrehten. Seitdem setzen wir auf starre Flügel, da sie mathematisch berechenbarer sind und sich vorhersehbar verhalten.“
Bei starkem Wind reicht das jedoch nicht aus. Bioinspirierte, flexible Tragflächen könnten die Leistung erheblich steigern, betont Bomphrey.
Das Team filmte Habicht, Waldadler, Waldkauz und Schleiereule. Protagonistin Lily, die Schleiereule, brilliert in der Studie in den Proceedings of the Royal Society B.
„Wir konstruierten einen Bösengenerator, um Windgeschwindigkeit und -richtung zu kontrollieren, und lenkten Lily präzise. Hochgeschwindigkeits- und Motion-Capture-Kameras ermöglichten Stereophotogrammetrie für 3D-Analysen“, beschreibt Bomphrey.
Die Kameras offenbarten: Die Flügel wirken wie ein Federungssystem und stabilisieren Kopf und Rumpf bei Böen.
„Das Prinzip kennt jeder aus dem Schlägersport: der Sweet Spot“, sagt Bomphrey. „Beim Cricket fühlt sich ein perfekter Treffer mühelos an – alle Kräfte heben sich am Griff auf.“
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Stellen Sie sich den Flügel wie einen Fledermausflügel vor, die Böe wie einen Ball: Der Vogel justiert um die Schulter, sodass Kräfte und Momente sich am Gelenk ausgleichen. Der Flügel bewegt sich, der Körper bleibt stabil.
Dieses Wissen könnte Luftfahrtinnovationen anstoßen – zunächst bei Drohnen, langfristig bei Passagierjets.
„Die Technologie ist reif, inspiriert von Vögeln. Schlüssel sind ein beweglicher Gelenkpunkt und Masseverlagerung“, so Bomphrey. „In Prototypen mit Spielzeugsegelflugzeugen wiesen wir 40 % der Böen ohne Computer zurück.“