Fliegen

Luftfahrt

Fliegen

1891: Otto Lilienthal gelingen die ersten Gleitflüge der Geschichte. Der Maschinenbauingenieur hatte sich die Ideen für seine Flugapparate in der Natur geholt. In seinem Buch "Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst" schreibt er: "Dass wir uns die Vögel zum Muster nehmen müssen, wenn wir danach streben, die das Fliegen erleichternden Prinzipien zu entdecken, und demzufolge das aktive Fliegen für den Menschen zu erfinden, dieses geht aus den bisher angeführten Versuchsresultaten eigentlich ohne weiteres hervor."

Der Traum vom Fliegen

Otto Lilienthal (1848 bis 1896) näherte sich seinem Traum vom Fliegen mit der Gründlichkeit des Ingenieurs. Bevorzugte Beobachtungsobjekte waren Möwen und Störche. Besondere Aufmerksamkeit schenkte er dem Aufbau der Flügel.

Am Körperansatz sind sie schwer, bewegen sich wenig, besitzen aber dort ihre höchste Tragfähigkeit. Zu den Flügelenden nimmt gleichzeitig die Bewegung zu und das Gewicht ab.

Anders als manch verwegener Draufgänger erkannte Lilienthal aber, dass mit Muskelkraft und nachgeahmtem Vogelflug kein Blumentopf zu gewinnen war, denn ein Geheimnis der bisweilen majestätisch anmutenden Akrobaten der Lüfte ist ihr Gewicht.

Vogelknochen sind viel leichter gebaut als die des Menschen. Der bräuchte, um überhaupt abheben zu können, eine gewaltige Flügelspannweite und enorme Muskeln. Alle Versuche, es den Vögeln gleichzutun, waren daher zum Scheitern verurteilt.

Aerodynamik

Der ausgebreitete Flügel einer Gans

Fliegen wie ein Vogel

Stare kann man darauf trainieren, dass sie im Windkanal gegen einen Luftstrom fliegen, den man mit Rauchfahnen sichtbar macht. Dabei zeigt sich zweierlei: Stare sind absolute Flugkünstler, die auch Luftturbulenzen locker meistern können.

Die Rauchfahnen machen außerdem deutlich, dass der Vogel eine extrem strömungsgünstige Körperform hat. So bietet er dem Wind kaum Widerstand - er besitzt eine gute Aerodynamik.

Beobachtet man den menschlichen Körper im Windkanal, gestreckt in der Horizontalen, sieht man sofort, dass sich überall kleine Luftwirbel bilden. Der Mensch besitzt also keine gute Aerodynamik.

Das alles führte auch Otto Lilienthal zu der Überzeugung, dass der Mensch zum Fliegen einen Flugapparat braucht. Den Menschen selbst muss man, so gut es geht, im Inneren eines Flugkörpers "verstecken", damit er das Fliegen nicht stört.

Flügel - das Geheimnis der Form

Seine jahrelangen Forschungen und physikalischen Untersuchungen fasste Lilienthal in einer Kurzformel zusammen: "Alles Fliegen ist Erzeugen von Luftwiderstand, alle Flugarbeit ist Überwinden von Luftwiderstand." Was den Auftrieb beim Fliegen angeht, lag es nahe, für seine Flugapparate eine gewölbte Flügelform zu wählen - wieder ganz nach dem Vorbild der Natur.

Doch der Wissenschaftler Lilienthal wollte es genau wissen. Als Erster zerlegte er die Luftkraft (Luftkraftresultierende) in ihre hebende (Auftrieb) und ihre hemmende (Widerstand) Komponente. Dabei zeigten sich für beide Komponenten klare Vorteile der gewölbten gegenüber einer ebenen Fläche.

Insekten fliegen schon seit Urzeiten

Ein männchliche Plattbauch-Segellibelle sitzt auf einem Zweig

Insekten flogen bereits vor 300 Millionen Jahren

Bei aller Bewunderung für unsere Lehrmeister in der Fliegerei vergisst man gerne, dass Insekten schon lange vor den Vögeln durch die Urwelt surrten. Insekten sind filigrane und virtuose Flieger, zum Beispiel wenn sie im Flug mit ihrem langen Rüssel einen engen Blütenkelch treffen müssen. Ob sich ihre Flugtechnik zur technischen Nachahmung eignet, ist aber fraglich.

Erst in Zeitlupenaufnahmen sieht man die ausgeklügelten Bewegungsabläufe, die zu den kompliziertesten Fortbewegungsarten im Tierreich gehören. Was die Forscher jedoch brennend interessiert, ist die extrem leichte, aber trotzdem stabile Bauweise zum Beispiel von Libellenflügeln. Sie könnten eine Vorlage für ultraleichte Tragflächen sein. In Sachen Fliegen hat die Natur als Vorbild noch lange nicht ausgedient - ganz im Gegenteil.

Autor: Harald Brenner

Stand: 22.01.2016, 11:00

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