Fliegen (Fortbewegung)

Fliegen bedeutet im allgemeinen Sinn die Fortbewegung eines Körpers durch die Luft entweder durch Ausnutzung der Gesetze der Aerodynamik (Flugzeuge) oder durch das archimedische Prinzip (Leichter-als-Luft-Prinzip). Ferner wird auch die Fortbewegung durch Rückstoß (Rakete) sowie die Bewegung entlang einer ballistischen Bahn (Projektil, Satellit usw.) als Fliegen bezeichnet.

Fliegen können "wie die Vögel" ist seit altersher ein Menschheitstraum (Ikarus, Flugmobil von Leonardo da Vinci, Otto Lilienthals), der mit dem ersten Flug (kontrolliert, motorisiert, manngesteuert, schwerer als Luft) der Gebrüder Wright 1903 seine Erfüllung fand. Siehe auch Luftfahrt und Geschichte der Luftfahrt.

Flug von Luftfahrzeugen

Das aerodynamische Fliegen eines Flugzeuges beruht auf der Erzeugung von Auftrieb durch die die Tragflächen umströmende Luft. Die Größe der Auftriebskraft ist abhängig von der Geschwindigkeit, dem Anstellwinkel und der Tragflächengeometrie. Während sich die Geschwindigkeit mit der Antriebsleistung und durch Änderung der Flughöhe ändert, kann der Anstellwinkel mit dem Höhenruder verändert werden. Selbst die Tragflächengeometrie ist während des Fluges veränderbar, z.B. mit Hilfe der Landeklappen.

Ballone und Luftschiffe "fliegen" nach dem leichter als Luft Prinzip. Im deutschsprachigen Raum wird diese Art der Fortbewegung jedoch fahren genannt, da sich Ballone bzw. Luftschiffe durch das 'Luftmeer' hindurchbewegen.

Vogelflug

Adlerflug_019_sekunden.jpg Prinzipiell sind beim Vogelflug zwei Mechanismen im Spiel: Der Auf- und Vortrieb sowie ein Druckunterschied. Ersterer wird durch Bewegung des Flügels erzeugt, letzterer durch seine Form (wobei jedoch der Druckunterschied eine eher untergeordnete Rolle spielt).

Wegen der Energieeffizienz, welche bei etwa 15 kg Körpergewicht aufhört, hört die Flugfähigkeit von Vögeln auf, da zum benötigten Auftrieb, der mit der Masse des Vogels zunimmt, kaum noch Vortrieb erzeugt werden kann. Somit sind Schwäne, Kondore und Pelikane die schwersten flugfähigen Vögel.

Interessant ist, daß die Flügelschlagfrequenz einer Vogelart in Europa und während des Vogelzugs, z.B. über der Sahara, nicht die gleiche ist. Beim "Alltagsfliegen" in Europa schlagen die Vögel ihre Flügel so schnell, dass sie pro Zeiteinheit möglichst effizient fliegen; aber während des Zugs fliegen sie pro zurückgelegte Wegstrecke möglichst effizient. Dies hat unter Ornithologen einige Zeit lang zu Verwirrung geführt, als sie versuchten, mit Radargeräten fliegende Vögel auf dem Vogelzug anhand der Schlagfrequenz zu bestimmen.

Der Flug kleiner Vögel

„Kleine Vögel“ können sich zumeist sowohl im Segel- als auch im Schlagflug fortbewegen. Jedoch benutzen sie häufig den Schlagflug.

Der Flug großer Vögel

Der Flug großer Vögel erfolgt meistens im Segelflug oder Gleitflug. In Ergänzung zum reinen Gleitflug werden beim Segelflug auch natürliche Aufwinde zur Höhengewinnung genutzt.

Scheinbar mühelos ziehen z. B. Raubvögel ihre Kreise am Himmel. Mit dem Segelflug verbrauchen sie kaum Energie. Sie können ihre Kräfte schonen. Denn besonders bei großen Flügeln verbrauchen Vögel besonders viel Energie, wenn sie mit den Flügeln schlagen. Gerade Raubvögel, die große Strecken zurücklegen müssen (teilweise mehr als hundert Kilometer pro Tag, um ihre Beute zu finden), würden beim reinen Ruderflug zuviel Energie verbrauchen.

Auch der Gleitflug spart viel Energie, aber die Vögel verlieren dabei an Höhe. Der Albatros (z. B. Diomedea exulans) ist bekannt dafür, sich viel im Gleitflug zu bewegen. Mit einer Spannweite von bis zu 3,5 m ist er daran gut angepasst.

Der Segelflug hat diesen Nachteil aber nicht. Er galt lange Zeit als ein großes (unentdecktes) Geheimnis der Vögel. Es gibt eine Reihe natürlicher Ursachen, die den Auftrieb beim Segeln hervorrufen: aufsteigende Luftströmungen, Thermik durch erwärmte und aufsteigende Luftmassen, Winde usw. Um dies aber zu nutzen, muss ein Vogel gekonnt mit den „Aufwinden“ umgehen; der Gewinn an Höhe setzt eine große Geschicklichkeit voraus.

Insektenflug

Da Insekten in einer ganz anderen Größenordnung existieren, "fühlt" sich aus ihrer Perspektive die Luft eher wie eine Flüssigkeit als wie ein Gas an.

siehe Hauptartikel: Insektenflug

Flug von Pflanzensamen

Viele Pflanzensamen sind mit Einrichtungen zum passiven Fliegen ausgestattet.

Ahornsamen

Dieser Samen gehört zur Gruppe der Schraubenflieger. Der Samen besitzt einen Kern, in dem der Massenschwerpunkt liegt, und einen leichten Flügel. Nach einem kurzen Sturzflug geht er über in eine spiral- und schraubenförmige Bewegung. Er dreht sich um seine eigene Achse und schraubt sich zusätzlich in einer großen Spirale nach unten.

Zanonia

Dieser Samen ist ein Gleitflieger. Auch hier ist der Samen der Schwerpunkt, doch diesmal hat er auf beiden Seiten dünne „Flügel“, die ihm das Aussehen eines kleinen Drachen geben. Er schraubt sich auch nach unten, stößt er jedoch irgendwo an, pendelt er kurz in der Luft hin und her, und findet anschließend in seine normale Flugposition zurück.

Haarflieger

Zu dieser Gruppe gehört zum Beispiel der Löwenzahnsamen. Die Samen besitzen Flughaare, dadurch ist die Oberfläche und der Luftwiderstand größer, wodurch wiederum die Fallgeschwindigkeit langsamer ist. (Forttragung = Fallzeit mal Windgeschwindigkeit)

Weblinks

Forschung am LFM: Vogelflug und dynamischer Segelflug

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