Wie Vögel noch immer den Flugzeugbau inspirieren

Sieht man sich ein Flugzeug an und anschließend einen Vogel, wird man nicht gerade große Ähnlichkeiten feststellen können. Bis auf die Flügel und die Tatsache, dass sich beide in der Luft fortbewegen und halten können, gibt es kaum Äußerlichkeiten, die bei einem Vogel direkt an ein Flugzeug erinnern und umgekehrt. Dabei haben Vögel und Flugzeuge viel mehr gemeinsam, als man auf dem ersten Blick vermuten könnte.

Faszination Fliegen stand für viele Forscher schon immer im Mittelpunkt. Bereits Leonardo DaVinci hatte davon geträumt, in die Lüfte empor zu steigen und so beobachtete er die Welt der Vögel genauer. Er benutzte deren Flügel als Vorbild, um seine ersten, selbst entwickelten Flughilfen zu bauen. Welches Vorbild, um in die Luft zu steigen, eignet sich schließlich besser als ein Vogel?

Otto Lilienthal – ein sogenannter Pionier des Flugzeugbaus und der Luftfahrt – setzte ebenfalls auf die Kraft der Natur und ihrem Einfluss in die Technik und verfasste daher 1889 das Buch „Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst“. Er konstruierte Gleitflugzeuge und konnte mit ihnen bereits den ersten Gleitflug unternehmen. Doch leider wurden Lilienthal seine Flugversuche zum Verhängnis, denn vor etwa 120 Jahren stürzte dieser mit einem seiner Gleitflugzeuge ab und er erlag nur einen Tag später seinen Verletzungen.

Natur und Technik im Einklang

Die Natur gibt einiges her, wenn es darum geht, diese auch im technischen Bereich einzusetzen. Der Forschungsbereich der Bionik – ein Begriff, der die Biologie und die Technik beinhaltet und das Anregen und Umsetzen von der Biologie in die Technologie meint – liefert mit Vögeln und Fischen gleich einige Beispiele, die zur Inspiration in der Automobilwelt dienen. Auch der Gecko oder die Katze haben ihren Teil dazu beigetragen und nützen Herstellern beispielsweise bei der Entwicklung von Autoreifen.

Aber was genau konnte man denn nun bei Vögeln eigentlich abkupfern, um Flugzeuge flugtauglich zu konstruieren? Nach Jahrhunderten der aufschlussreichen, jedoch in den meisten Fällen gescheiterten Flugversuchen hat sich im Laufe der Zeit eine Menge verändert. Denn mal abgesehen vom Flügelschlag eines Vogels, was das Einzige war, das man bisher noch nicht nachzustellen vermochte, hat die Technik sich auf die Tragflächen von Flugzeugen konzentriert – die eindeutigste Verbindung zwischen Vogel und Flugzeug.

Die Flügel der Vögel sind vorne abgerundet und verlaufen schmaler nach hinten. Diese Konstruktion ist auch bei Flugzeugtragflächen zu finden. Während des Fluges bildet sich ein Randwirbel an den Tragflächen. Durch den Unterdruck auf der Flügeloberseite und dem Überdruck auf der Flügelunterseite bildet sich der Randwirbel immer wieder neu, da der Druckunterschied der Oberseite und Unterseite von der Luft versucht wird auszugleichen.

Um den Luftwiderstand zu verringern, spreizt der Vogel seine Flügel und gerade bei Landvögeln, wie beispielsweise dem Storch, ist gut zu beobachten, dass dieser vor allem die Flügelenden spreizt. Das können auch Flugzeuge, indem man diese mit sogenannten Winglets ausgestattet hat. Die am Ende der Tragflächen hochgeklappten Spitzen, bieten wie beim Vogel eine Verringerung des Widerstands und sorgen für mehr Auftrieb. Auch Treibstoff kann so besser eingespart werden – das Gleiche tut der Vogel, um Energie zu sparen.

SunExpress Boeing 737-800 TC-SUM (adapted) (Image by sloppyperfectionist [CC BY-SA 2.0] via Flickr)
Image (adapted) „SunExpress Boeing 737-800 TC-SUM“ by sloppyperfectionist (CC BY-SA 2.0)

 

Auch der Hai dient als Vorbild für den Bau von Flugzeugen, denn auf seiner Haut findet man mikroskopisch kleine Rillen, die in der Richtung der Strömung verlaufen. Eine solche rillenartige Haut kann man auch in Form einer Folie auf Flugzeugen finden, die Forschern der Haihaut nachempfunden haben.

Bionik in der Zukunft

Aber die Entwicklung bleibt nicht stehen und daher suchen Ingenieure immer wieder nach geeigneten bionischen Inspirationen gerade für den Flugzeugbau. Spiroids oder auch Split Wing Loops genannt – eine Weiterentwicklung der Winglets, die sich ebenfalls an den Tragflächen befindet, wurden dafür entwickelt, um die Randwirbel kontinuierlich zu verschmieren. Sie erinnern an die Schwungfedern der Vögel.

Dassault Falcon 50 (adapted) (Image by FlugKerl2 [CC BY-SA 3.0] via wikimedia)
Image (adapted) „Dassault Falcon 50“ by FlugKerl2 (CC BY-SA 3.0)

Auch Airbus bedient sich beim Körperbau der Vögel und so sollen sich die Flugzeuge in der Zukunft am Vogel-Skelett orientieren und im Jahr 2050 umgesetzt sein. Passagiere könnten dann das Fliegen ganz neu erleben und ihre Umgebung während eines Fluges mit ganz anderen Augen wahrnehmen. Zudem soll die Natur bei der Formation der Flugzeuge wieder einmal als Vorbild dienen: Flugzeuge in Gruppen. Der Sinn dahinter ist, dass Flugzeuge wie Vögel im Schwarm fliegen sollen, um ihren Energieverbrauch einzudämmen.

Was davon allerdings in der kommenden Zeit umgesetzt wird, bleibt abzuwarten. Die Zukunft wird viele Innovationen beinhalten und sich sicherlich besonders im Flugzeugbau ausweiten. Spannend wird es, wenn wir tatsächlich eines Tages in den Himmel schauen und erst auf den zweiten Blick erkennen, dass der Vogelschwarm über unseren Köpfen tatsächlich aus Flugzeugen besteht.


Image (adapted) „Flugzeug“ by Joelfotos (CC0 Public Domain)


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Jennifer Eilitz

Jennifer Eilitz

kommt aus der Lüneburger Heide, hat Bibliotheks- und Informationsmanagement an der HAW in Hamburg studiert und arbeitet jetzt bei den Netzpiloten als Social Media Managerin. Wenn sie nicht gerade für die Netzpiloten schreibt, dann schreibt sie an ihren Romanen, die im Bookshouse und Edel Elements Verlag erscheinen. Mitglied des Netzpiloten Blogger Networks.

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