E18 Aerodynamiktraining

Thema

Die Physik des Formationsflugs beschreibt, wie die bloße Anwesenheit anderer Vögel in der Nähe das aerodynamische Strömungsfeld der Luft verändert und wie ein nachfolgender Vogel diese Veränderung nutzen kann, um seinen eigenen Energieaufwand beim Fliegen zu reduzieren.

Der zentrale Mechanismus dieser Energieeinsparung ist der Flügelspitzenwirbel: Jeder Flügel, der Auftrieb erzeugt, erzeugt an seiner Spitze einen spiralförmigen Wirbel mit einer aufwärts gerichteten Luftströmung an seiner Außenseite und einer abwärts gerichteten Luftströmung an seiner Innenseite. Ein Vogel, der in der richtigen Position relativ zum vorausfliegenden Vogel fliegt, kann sich innerhalb der äußeren Aufwärtsströmung des vom führenden Vogel erzeugten Flügelspitzenwirbels positionieren und diesen nutzen, um den Anstellwinkel zu verringern, den er benötigt, um seinen eigenen Auftrieb aufrechtzuerhalten, und somit den durch diesen Anstellwinkel verursachten Luftwiderstand zu reduzieren.

Diese Energieeinsparung in V-Formation wurde bei zwei Arten direkt gemessen: Pelikanen mithilfe implantierter Kardiotachometer zur Aufzeichnung der Herzfrequenz und Waldrapps mithilfe hochpräziser GPS- und Beschleunigungsmesser zur Aufzeichnung von Flugbahn und Flügelschlagfrequenz. In beiden Fällen weisen Individuen, die in Formation fliegen – im Aufwind des führenden Vogels – eine deutlich niedrigere Herzfrequenz und Flügelschlagfrequenz auf als jene an der Spitze der Formation.

Die maximale Energieersparnis, die die Theorie des Flügelspitzenwirbels vorhersagt (20 bis 30 Prozent im Vergleich zum Energieaufwand beim Fliegen an der Spitze), deckt sich mit den Werten, die direkte Messungen von Herzfrequenz und Flügelschlagfrequenz bei Pelikanen und Waldrapps ergeben.

Genau diesen Mechanismus des Flügelspitzenwirbels verliert ein nachfolgender Vogel, wenn ihn eine äußere Störung aus seiner korrekten Position innerhalb einer kollektiven Flugformation bringt: Die Energieersparnis von 20 bis 30 Prozent, die die korrekte Position bietet, führt im selben Moment zu einem gleich hohen Energiebedarf, da er genau denselben Aufwärtsstrom des Flügelspitzenwirbels nicht mehr nutzen kann.

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