Verminderung des induzierten Strömungswiderstandes nach dem Vorbild der Natur

 

 

  

Schwarzer Milan mit den aufgespreizten äußeren Handschwingen (photographiert von Prof. Ingo Rechenberg)

 

 

Milan

 

 

Charakteristisch für das Flugbild vieler Landvögel wie Geier, Storch und Milan ist die Aufspreizung der Flügelenden. In der Flugtechnik wurde dieses »biologische Konstruktionsmerkmal« lange ignoriert. Hat doch schon Ludwig Prandtl um 1920 gezeigt, daß die Mehrdecker – die ähnlich wie die aufgespreizten Handschwingen wirken – einen verminderten induzierten Strömungswiderstand haben. Hingegen nutzen viele Vögel diese Möglichkeit des Energiesparens. Ihre Flügel mit den mehrfach unterteilten, aufgespreizten Enden bilden eine Synthese aus Mehrdecker und konventionellen Flügel.

 

 

 

 

 

 

Randwirbel an einem Flugzeugtragflügel

 

Randwirbel

 

 

 

Der induzierte Widerstand einer Tragfläche ist eine unmittelbare Begleiterscheinung des Auftriebs. Infolge der unterschiedlichen Drücke auf Ober- und Unterseite eines Tragflügels entstehen an den beiden äußeren Flügelenden Wirbel, die diesen Widerstand induzieren. Hier hat die Evolution die Aufspreizung der Handschwingen erfunden. Statt eines großen Randwirbels werden mehrere kleine Wirbel erzeugt – entsprechend der Anzahl der Winglets. Die Energiebilanz zeigt: Das Mehrfachwirbelsystem enthält weniger Verlustenergie als der einzelne Wirbel eines konventionellen Flügels.

 

 

 

 

 

 

 

 

Michael Stache

Technische Universität Berlin
Bionik und Evolutionstechnik