Vom Falkenflug für den Drohnenbau lernen

Flugbewegungen von Vögeln können wichtige Erkenntnisse für den Bau von Fluggeräten liefern. Das wusste schon Luftfahrtpionier Otto Lilienthal. Forscher der Bundeswehr haben nun einen Falken durch den Windkanal fliegen lassen.

Neubiberg – Höchste Konzentration. Nur das Geräusch einer Turbine ist zu hören, die Wind in einen Kanal bläst. An einem Ende des Tunnels sitzt ein Falke und scannt mit großen Augen seine Umgebung. Plötzlich taucht am anderen Ende eine Wachtel auf, als toter Köder aufgespießt an einem Holzstab. Der Falke zielt – und schießt in den Gegenwind. Nach wenigen Sekunden ist der Flug vorbei.

Doch zehn Hochgeschwindigkeitskameras hatten den Vogel fest im Visier. Sie haben das Tier jeweils tausend Mal pro Sekunde abgelichtet. Aufnahmen, die für Forscher an der Bundeswehr-Universität in Neubiberg bei München von hoher Bedeutung sind. Sie bilden die Grundlage einer Untersuchung, die sich mit den Flugbewegungen der Vögel beschäftigt und langfristig neue Erkenntnisse für den Bau von Fluggeräten liefern soll.

Die zehnjährigen Sakerfalken Sokrates und Shaila fliegen an diesem Mittwoch mehrmals durch den Windkanal. Ingenieur Martin Heinold promoviert zum Thema Aerodynamik und hat die Versuchsreihe mit Professor Christian J. Kähler vom Institut für Strömungsmechanik und Aerodynamik realisiert. «Das sah ziemlich gut aus», sagt er nach dem zweiten Flug. «Wenn der Vogel schön erleuchtet ist und mit dem Auge erkennbar, ist wohl auch die Aufnahme gut.» Ein Blick auf den Computerbildschirm liefert die Bestätigung. Wichtig seien eine gute Ausleuchtung, Tiefenschärfe, synchron eingestellte Kameras und dass der ganze Vogelkörper im Bildbereich der Kameras sei.

Die größte Herausforderung stellt die technische Seite dar. Die Tiere selbst verhalten sich ruhig, ruhen unter einer Schutzkappe oder beobachten die Umgebung. Falken gelten als die schnellsten Vögel weltweit, wie Falkner Paul Klima erklärt. Mit Tiertrainer Helmut Achatz lotst er die Vögel durch den Windkanal. Sokrates und Shaila wiegen je rund ein Kilogramm und haben eine Spannweite von etwa einem Meter. Ihr Gefieder ist braun-weiß gefleckt – das macht sie laut Klima zu den perfekten Anschauungsobjekten, da für die Messungen keine Markierungen auf den Tieren angebracht werden müssten.

Schon früher sind Vögel und Fledermäuse für ähnliche Untersuchungen durch Windkanäle geflattert. Auch Luftfahrtpionier Otto Lilienthal studierte im 19. Jahrhundert den Flug von Störchen. Und Eulen dienten beispielsweise als Vorbild für geräuscharmes Fliegen.

Doch die Tests der Neubiberger Forscher seien einmalig, betont Kähler. Grund sei das spezielle Messsystem, das Heinold entwickelt habe. Mit den Kameras könnten die Oberflächen der Tiere erfasst und die Bewegungen in detaillierten virtuellen 3D-Modellen rekonstruiert werden. Dadurch lasse sich die komplexe Aerodynamik des Schlagflugs und des Manöverflugs der Vögel analysieren.

«Es gibt noch nicht sehr präzise Daten», sagt Robert Konrath vom Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Göttingen. Vögel in Windkanälen würden zwar seit längerer Zeit eingesetzt, doch entscheidend sei bei den jüngsten Versuchen die Messtechnik. Besonders Kameras und Beleuchtung hätten sich in den vergangenen Jahren verbessert.

Besonders interessant ist demnach die Beobachtung des Schlagflugs, der als Modell für effiziente Kleinflugobjekte gelten könne. Durch eine kleine Spannweite würden sich erhebliche Antriebsverluste ergeben, schlagende Flügel wie die von Vögeln könnten eine Lösung sein. «Man kann von Vögeln sehr viel lernen», sagt Konrath.

Auch die Ergebnisse von Heinold sollen langfristig die Konstruktion von Fluggeräten voranbringen, etwa von Drohnen zur Paketlieferung, Entdeckung von Planeten, Inspektionsaufgaben oder für Überwachungskameras, sagt Kähler. Die Auswertung der Falkenflüge werde voraussichtlich bis Jahresende dauern, im kommenden Frühjahr sollen schließlich die Ergebnisse veröffentlicht werden.

(dpa/lby)