Steffen Kraft
06.06.2012 | 07:00 1

Flatternde Flugzeuge

Neuentwicklung Wenn Mini-Drohnen mit den Flügeln schlagen wie Kolibris, arbeiten sie viel effizienter als mit starren Schwingen. Das US-Militär hat erste Prototypen vorgestellt

Flugzeuge mit starren Tragflächen haben ein Problem: Sie sind ineffizient. Feststehende Flügel lassen oft mehr als die Hälfte der eingesetzten Energie durch Lärm, Hitze und verwirbelte Luft verpuffen. Vögel dagegen können fast die gesamte Energie eines Flügelschlags in Auf- und Vortrieb umwandeln. Wie das genau funktioniert, darüber sind sich die Physiker noch nicht einig. Es scheint jedoch so, dass schlagende Flügel umso effizienter sind, desto kleiner das Fluggerät ist – und damit auch leiser und unauffälliger.

Ingenieure versuchen daher inzwischen auch Drohnen beizubringen, mit den Flügeln zu schlagen. Und es überrascht nicht, dass sich das US-Militär für die Entwicklung dieser so genannten Ornithopter interessiert.

Die Forscher haben schon mehrere Prototypen von künstlichen Fledermäusen und Kolibris entwickelt. Im vergangenen Jahr etwa präsentierten sie den „Nano Hummingbird“. Der 19 Gramm schwere fliegende Spion kann in der Luft stehen, Fotos schießen, in Gebäude fliegen und auf seinem künstlichen Schwanz landen, zum Beispiel auf einem Fenstersims. Zwar geht dem Robotervogel bisher nach 15 Minuten die Puste aus, doch hoffen die Wissenschaftler durch die Entwicklung von künstlichen Muskeln und besseren Akkus diese Zeit bald verlängern zu können.

Auch in Deutschland arbeiten Forscher an künstlichen Vögeln. So hat der schwäbische Maschinenbauer Festo eine mechanische Silbermöwe entwickelt, die aus eigener Kraft abheben kann. Mit einer Flügelspannweite von zwei Metern und einem Gewicht von einem halben Kilo ist der deutsche Vogel um einiges größer als sein amerikanischer Artgenosse. Der Smartbird kehrt aber auch nicht so elegant wieder auf den Boden zurück wie der Kolibri aus den US-Militärlaboren. Wenn die Möwe landen will, muss sie bisher wie ein Segelflieger mit dem Bauch auf dem Boden bremsen. Die Wissenschaftler geben aber die Hoffnung nicht auf: Neuere mathematische Forschung macht es möglich, eine stabile Flugbahn selbst für den Landeanflug von Ornithoptern zu berechnen.

Kommentare (1)

crumar 13.08.2012 | 09:43

Entschuldigung, doch dieser Beitrag ist Nonsens.

Eine starre Tragfläche ist nicht per se "ineffizient", sondern produziert Auftrieb, wie auch die Flügel eines Vogels. Was Sie meinen ist die Bauweise von Flugzeugen, nämlich Teilung von Vortrieb durch Flugmotoren und Auftrieb durch Tragflächen, die Vögel natürlich nicht aufweisen. Jedoch benutzen Hubschrauber (bewegliche) Rotoren für Auf- und Vortrieb zugleich und ist dadurch kein Muster an Effizienz.

Es handelt sich um den Versuch, bestimmte Eigenschaften eines Flugzeugs mit denen eines Hubschraubers zu kombinieren, indem man von der Natur lernt. Wobei die militärischen Einsatzmöglichkeiten notwendig dominieren, weil das zivile Szenario völlig unwirtschaftlich ist. 

Deshalb die merkwürdige Betrachtungsweise der Natur: Weil "Vögel" - bis auf die Kombination von Vortrieb und Auftrieb im Flügel - keine Gemeinsamkeiten in der Spezialisierung auf bestimmte Flugeigenschaften zeigen. 

Ein Albatros zeigt ein völlig anderes Flügelprofil als ein Bussard und der wiederum unterscheidet sich fundamental vom Kolibri. Auch ein Albatros kann nicht "in der Luft stehen". Hingegen disqualifiziert der Energieaufwand eines Kolibris ihn als Zugvogel. Denn gerade ein Albatros hat den kraftsparenden Segelflug perfektioniert. Der besteht aber darin, die Flügelschlagfrequenz möglichst auf 0 zu senken.

Jenseits des Bedarfs an miniaturisierten Spionagedrohnen sehe ich keinerlei Einsatzmöglichkeiten für solche Ansätze (natürlich ist es wissenschaftlich interessant).

Gruß, C.