Wanderfalke

Erstaunliche Flugtechnik der Wanderfalken

  • Eliane Küpfer
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Eine Geschwindigkeit von rund 360 Kilometern pro Stunde kann der Wanderfalke erreichen, wenn er sich vertikal während der Jagd herabstürzt. Da der schnellste Vogel der Welt im letzten Moment aber eine Vollbremsung hinlegen muss, um die Beute zu schlagen, ist sein Körper einer Belastung ausgesetzt, die das Acht- bis Neunfache seines eigenen Gewichtes übersteigt. Menschen könnten unter solchen Bedingungen kaum noch reagieren.

Strömungsmechaniker der TU Freiberg gehen deshalb der Frage nach, warum der Wanderfalke bei dieser hohen Geschwindigkeit manövrieren kann und weshalb sein Körper die einwirkenden Kräfte verträgt. Dazu arbeiten sie zum einen mit einem Modell des Vogels in einem Wasserkanal. „Das fliessende Wasser trägt die leicht zu fotografierenden Teilchen mit und macht so Strömungsphänomene, wie zum Beispiel Wirbel, sichtbar“, erklärt Diplom-Ingenieur Benjamin Ponitz.

Mit dem blossen Auge fällt es schwer, die Abläufe zu beobachten, wie ein weiteres Teilexperiment zeigt. Um Flugbahn und -geschwindigkeit des Luftakrobaten zu messen, filmen die Wissenschaftler trainierte herabstürzende Falken. Den Sturzflug von etwa 70 Metern, bei dem die Vögel rund 100 Kilometer pro Stunde erreichen, nehmen zwei Hochgeschwindigkeitskameras auf, die jede Bewegung festhalten. „Die Aufnahmen zeigen, dass der Falke seine Flügel beim Sturzflug sehr nah an den Rumpf anlegt und so eine angepasste Körperform erreicht, wodurch die hohe Geschwindigkeit möglich wird“, beschreibt Strömungsmechaniker Ponitz.

Die Bilder belegen aber auch, dass der Vogel ohne Schwierigkeiten vom Sturz- in den Steigflug übergeht. Um aufzuklären, weshalb das Tier den auftretenden aerodynamischen Lasten gewachsen ist, simulieren die Forscher mit dem nachgebauten Modell des Wanderfalken den Flug im Windkanal. Über eine Drei-Komponenten-Waage können die Kräfte, die auf den Vogel ausgeübt werden, erfasst werden. „Damit lassen sich die einzelnen Komponenten, die das Kräfteverhalten am Modell ausmachen, also die Widerstands- und Auftriebskraft sowie das Kippmoment, ermitteln und untersuchen“, erläutert Ponitz.

Aus den Ergebnissen erhoffen sich die Forscher unter anderem Rückschlüsse für zukünftige, sparsamere und leisere Flugzeugkonzepte – zum Beispiel für den so genannten „Nurflügler“ – ziehen zu können. „Wenn es uns gelingt, herauszufinden, wie das Tier im Sturzflug seine Stabilität bewahrt, könnten wir die Ergebnisse auf das Design neuer Flugzeugtypen übertragen“, ist sich Ponitz sicher.

Bild: Dick Daniels [CC-BY-SA-3.0], via Wikimedia Commons

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