12.5.2004, 12:14 Uhr
Flossendesign: Buckelwale fliegen besser
Ebenmäßige Flügel besitzen nicht unbedingt optimale Eigenschaften. Zu diesem überraschenden Befund kommen amerikanische Ingenieure und Biologen nach Windkanalmessungen an Walmodellen. Die mit Beulen gespickte Brustflosse des Buckelwals bietet demnach mehr Manövrierbarkeit und Verlässlichkeit als Flügel herkömmlicher Machart.
"Die Kombination von stärkerem Auftrieb und reduziertem Strömungswiderstand führt zu einer höheren aerodynamischen Effizienz", so Laurens Howle von der Duke University in Durham, North Carolina. Frühere Studien hatten bereits gezeigt, dass Flugzeuge dank einer künstlichen Haihaut mit deutlich weniger Widerstand durch die Luft gleiten können. Und auch von der Buckelwalflosse könnten Flugzeugbauer noch eine Menge lernen, glauben der Ingenieur und seine Kollegen.
Buckelwale tragen ihren wissenschaftlichen Namen Megaptera novaeangliae - auf Deutsch etwa "Neuengland-Riesenflösser" - zu Recht: Die Wale besitzen mehrere Meter lange Brustflossen, deren Vorderkante mit kleinen Beulen gespickt ist. Auf den ersten Blick scheinen diese Tuberkeln die Umströmung der Flosse zu stören. Das Gegenteil ist der Fall, fanden Howle und seine Kollegen bei Messungen an gut 50 Zentimeter langen Modellflossen. Ein mit naturgetreuen Tuberkeln versehenes Modell entwickelte acht Prozent mehr Auftrieb und 32 Prozent weniger Strömungswiderstand als ein beulenfreies Pendant, berichtet die Gruppe im Fachblatt "Physics of Fluids".
Zudem löste sich die Strömung erst bei 40 Prozent steileren Anströmwinkeln von der Oberseite der naturgetreuen Flosse. Dieser Strömungsabriss ist bei Piloten gefürchtet, da er schlagartig den Auftrieb vermindert. Entscheidend für die besseren Strömungseigenschaften sind kleine, an den Tuberkeln entstehende Wirbel, entdeckten die Forscher. Diese Wirbel rollen förmlich über die Flosse und bewirken, dass die Strömung an die Flossenoberfläche gesaugt wird. "Mögliche Anwendungen für diese Entdeckung könnten nicht nur Tragflächen von Flugzeugen sein", so Howle, "sondern auch Rotorblätter von Helikoptern, Flugzeugpropeller und Schiffsruder."
Forschung: Laurens E. Howle, Mechanical Engineering and Materials Science Department, Duke University, Durham, North Carolina; Frank E. Fish, Department of Biology, West Chester University, Pennsylvania; und andere
Veröffentlicht in Physics of Fluids, Vol. 16(5), Mai 2004, pp L39-42
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The Aerodynamics of a Stall
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