Wissenschaft Segelflieger lernen von Zugvögeln
San Diego · Schon Flugpionier Lilienthal schaute sich vieles von Vögeln ab. US-Forscher tun es ihm nun gleich: Sie wollen erreichen, dass Segelflieger mehr von Aufwinden profitieren.
120 Jahre nach dem tödlichen Absturz des Flugpioniers Otto Lilienthal wollen US-Physiker den Segelflug optimieren. Dafür nahmen sie den Thermikflug von Zugvögeln unter die Lupe, wie die Forscher im US-Fachjournal "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS) schreiben.
Die Tiere können mit Hilfe von Aufwinden mit wenig Kraftaufwand weite Strecken fliegen. Dabei finden sie die optimale Flugbahn, obwohl es in den Aufwinden turbulent zugehen kann.
Das Team um Gautam Reddy von der University of California (San Diego) fragte sich, wie die Vögel das machen. Orientieren sie sich an Temperaturunterschieden? Oder eher an der Geschwindigkeit der vertikalen, thermischen Winde und deren Drehwinkel?
Die Wissenschaftler untersuchten die komplizierte Technik des Thermikflugs mit Hilfe von Computermodellen. Dabei setzten die Forscher auch sogenannte selbstverstärkende Lern-Algorithmen ein. Dabei wird ein Segelflieger in einer Computersimulation fortlaufend trainiert, in dem er ein unmittelbares Feedback zu seinen Flugmanövern bekommt.
Bei den simulierten Tests zeigte sich, dass der höchste und längste Flug erreicht wird, wenn sich konsequent am Drehmoment der Aufwinde ausgerichtet wird. Temperaturwechsel innerhalb der Winde spielten hingegen eine geringere Rolle. Um die Fluggeräte künftig weiter segeln zu lassen, könne demnach eher auf Temperaturmessgeräte verzichtet werden als auf relativ einfache mechanische Instrumente zur Messung des Drehmoments, schreiben die Forscher. Die Erkenntnisse müssten jedoch noch im Experiment bestätigt werden.
Indem er bestimmte Umwelt-Signale berücksichtige, sei ein Flieger in der Lage, den Auftrieb zu steigern und selbst bei starken Turbulenzen die Segelleistung zu verbessern, betonte Mitautor Massimo Vergassola.
Strömungsexperte Michael Klaas vom Aerodynamischen Institut der RWTH Aachen hält die Arbeit der US-Forscher für exzellent. Erstmals sei bei Untersuchungen der aufsteigenden Luftmassen genauer hingeschaut und auch die Rolle der Turbulenzen berücksichtigt worden. "Wenn man versteht, wie Vögel Entscheidungen treffen, kann man auch für den Segelflug oder für den Bau von Drohnen viel daraus lernen", sagte Klaas, der nicht an der Studie beteiligt war.
Otto Lilienthal war am 10. August 1896 kurz nach dem Absprung von einem Berg in Brandenburg mit seinem Gleiter jäh 15 Meter in die Tiefe gestürzt. Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) hatten jüngst die Gründe dafür untersucht und gefolgert, dass der Flugpionier mit seinem sogenannten Normalsegelapparat abgestürzt war, nachdem dieser sich bei einem als Sonnenbö bezeichneten Aufwind zu stark aufgerichtet hatte.
"Sein tödlicher Absturz geht nicht auf einen Konstruktionsfehler, sondern wahrscheinlich auf einen Pilotenfehler zurück", sagt der leitende DLR-Experte, Andreas Dillmann. Klaas ergänzt: "Der Sprung vom Berg hatte mit Thermikflug nichts zu tun. Es war fast eher ein kontrollierter Absturz."
