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Ornithopter


Ein Ornithopter (aus altgr. ὄρνιθος πτερόν [zu lat. órnithos pterón], wörtlich „Vogelflügel“) – auch Schwingenflugzeug, Schwingenflügler[1] oder Schwingflügler genannt – ist ein Flugzeug, das im Schwingenflug fliegt. Ein solches Schwingenflugzeug erzeugt seinen Vortrieb durch Bewegung der Tragflächen. Eine Bedeutung hat der Ornithopter bisher nur im Bereich des Experimental- und Modellflugs erlangt. In den Anfängen der bemannten Luftfahrt wurden mit diesem Prinzip Flugversuche durchgeführt. Diese blieben jedoch erfolglos.

Geschichte

Vor rund 500 Jahren erforschte Leonardo da Vinci die Flugweise der Vögel. Dabei zeichnete er den ersten überlieferten Entwurf eines Ornithopters.

Erste erfolgreiche Ornithopter-Modelle demonstrierte der Franzose Gustave Trouvé im Jahr 1870 vor der Französischen Akademie der Wissenschaften. Andere Versuche sind von seinen Landsleuten Alphonse Pénaud, Hureau de Villeneuve und Victor Tatin bekannt geworden.

Um 1890 baute Lawrence Hargrave verschiedene Ornithopter-Modelle, angetrieben durch Dampf und Pressluft. Dabei kombinierte er kleine Schlagflügel mit einem größeren starren Flügel. Das gleiche Prinzip verfolgte Otto Lilienthal nach der Verwirklichung des Gleitfluges zur Weiterentwicklung seiner Flugleistungen. Dazu erprobte er leichte Kohlensäuremotoren. Sehr bekannt wurden auch die in den 1940er Jahren gebauten, frei fliegenden Vogelmodelle des deutschen Biologen Erich von Holst.

Wirkprinzip

Um einen Ornithopter zum Fliegen zu bringen, ist es notwendig, komplexe Bewegungsabläufe zu realisieren. Das Wirkprinzip ist eine gekoppelte Schlag-, Dreh- und Längsbewegung. Auftrieb und Vortrieb werden beim Ornithopter durch Auf- und Abschlag der Flügel erzeugt. Dabei kommt dem sogenannten Handbereich der Flügel eine besondere Bedeutung zu: Die Handbereiche werden beim Abschlag mit der Vorderkante nach vorne unten gedreht, beim Aufschlag zeigt die Vorderkante des Handbereiches nach oben. Damit hat der Handbereich der Flügel eine Funktion ähnlich einem Propeller. Das zusätzliche Anlegen der Flügel beim Aufschlag verkürzt den Hebelarm und minimiert auch das Schwingen des Rumpfes.

Neben der aktiven Flügelbewegung tragen die elastischen Eigenschaften des Flügels zur Wirksamkeit des Vortriebs bei.[2]

Moderne Weiterentwicklungen

Die Technische Universität Delft erforscht im Programm DelFly[3] kleine Ornithopter mit Kameras.

Die Firma Festo stellte auf der Hannover Messe 2011 mit dem SmartBird ein die Flugmechanik der Silbermöwe adaptierendes frei fliegendes Modell mit einer Flügelspannweite von zwei Metern vor. 2013 folgte der BionicOpter, eine auf dem Flügelschlag der Libelle basierende Entwicklung eines Fluggerätes.[4]

Ende 2013 stellten Mathematiker der New York University ein ultraleichtes Modell-Fluggerät vor, das die Fortbewegung von Quallen imitiert. Es ist der erste Ornithopter der ohne Regelung und aerodynamische Stabilisierung auskommt.[5]

Vom Flügelschlag zum Flugzeug

Als Flugmaschine konnte sich der Ornithopter nicht durchsetzen. Stattdessen wurden zwei Funktionen des Vogelflügels – Auftrieb und Antrieb – technisch getrennt. Dieser erste gedankliche Schritt auf dem Weg zum heutigen Flugzeug wird George Cayley zugeschrieben. Die Erforschung des Auftriebs durch Otto Lilienthal und andere führte zunächst zum motorlosen Flug, die Entwicklung geeigneter Antriebe zunächst zum Propeller (Gebrüder Wright).

Als dritte Funktion übernimmt der Vogelflügel zum wesentlichen Teil die Steuerung des Fluges. Die Technik hat hierfür ebenfalls unabhängige Baugruppen und verschiedene Prinzipien entwickelt (Schwerkraftsteuerung, 3-Achssteuerung).

Literatur

  • Helmut Braun: Aufstieg und Niedergang der Luftschifffahrt – Eine wirtschaftshistorische Analyse. eurotrans-Verlag, Regensburg 2007, ISBN 3-936400-22-9, S. 78 ff.

Weblinks

 Commons: Ornithopters  – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
 Wiktionary: Ornithopter – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. Ornithopter Duden, Bibliographisches Institut; 2016
  2. Forschung rund um das Thema „bewegte Tragflächen“
  3. DelFly.nl Beschreibung, Fotos und Videos (engl./niederländ.)
  4. Firmenpräsentation, Demonstrationsfilm , BionicOpter Firmendokumentation Festo AG & Co. KG 4/2013 (PDF; 1,3 MB)
  5. Deutschlandfunk, Forschung Aktuell, 15. Januar 2014: deutschlandfunk.de: Forscher bauen eine fliegende Qualle

Kategorien: Flugzeugtyp | Luftfahrttechnik

Quelle: Wikipedia - http://de.wikipedia.org/wiki/Ornithopter (Vollständige Liste der Autoren des Textes [Versionsgeschichte])    Lizenz: CC-by-sa-3.0

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