Technik & Materialien

Der Segelflug: Wie machen's Tiere und wie der Mensch?

Segelflugzeug am Mont Blanc

Ein Segelflugzeug beim Vorbeiflug an der Nordseite des Mont Blanc. Bild: Uwe Wahlig/Wikimedia Commons, CC-Lizenz.

Es gibt sowohl Vögel als auch Menschen, die den Segelflug als Flugtechnik nutzen. Man könnte denken, dass es beide auf ihre ganz eigene Art und Weise machen. Doch stimmt das? Es gibt nämlich viele Parallelen zwischen dem tierischen und menschlichen Segelflug.

Bei der Beobachtung der Natur erwachte im Menschen schon vor langer Zeit der Traum vom Fliegen, Vögel waren seit jeher das Vorbild sämtlicher Flugapparate. Doch die Gesetze der Schwerkraft und Aerodynamik erschwerten die Verwirklichung dieses Traumes. Es dauerte Jahrtausende, bis das Nachahmen der Natur letztlich zur Entwicklung moderner Flugzeuge führte und der Traum vom Fliegen verwirklicht werden konnte.

Grafik Segelflug

Segelflieger wie Geier, Adler und Bussarde (schwarz) kreisen in Thermikschläuchen hoch und gleiten dann über die Landschaft bis zum nächsten "Lift". Falken und Weihen (rot) ziehen meist im Schlagflug. Grafik: mit freundlicher Genehmigung aus der Broschüre "Greifvögel und Eulen", © Schweizerische Vogelwarte Sempach.

Das Prinzip des Segelflugs

Beim Segelflug nutzen Vögel und Segelflugzeuge die Thermik, um kreisend darin aufzusteigen. Das Aufsteigen im Aufwind wechselt sich dabei mit dem stetigen Abwärtsgleiten des Segelfliegers ab. In den Alpen sind Bussarde, Adler und Bartgeier typische Segelflieger, die von der Thermik profitieren und so ohne grossen Kraftaufwand grosse Höhen erreichen können. Die Kunst des Segelfliegens liegt also darin, mit Hilfe von Aufwinden möglichst viel Höhe zu gewinnen und beim Gleitflug möglichst wenig Höhe zu verlieren – dies gilt für Segelflugzeuge und Vögel.

Die Anforderungen an den (menschlichen) Segelflieger

Die grösste Herausforderung an das Fliegen ist es, einen Auftrieb zu erzeugen, der mindestens so gross ist wie das Gewicht des Fluggeräts. Der Auftrieb kann durch die Form der Tragflächen und deren Profil beeinflusst werden. Auch hier hat der Mensch die Form des Vogelflügels als Vorbild genommen und ähnliche Flügelprofile entwickelt – das gilt selbstverständlich auch für Motorflugzeuge.

Eine hohe Gleitleistung stellt eine weitere Herausforderung an den Segelflieger dar. Das heisst, dass das Sinken des Segelfliegers und die zurückgelegte Strecke in einem guten Verhältnis zueinander stehen sollten. Dieses Gleitverhältnis wird auch als Gleitzahl bezeichnet. Beim Gleitflug sinkt ein Flugzeug je nach Bauart und Geschwindigkeit mit etwa 0,5 bis 2 Metern pro Sekunde.

Des Weiteren ist es wichtig, dass der Segelflieger einen geringen Strömungswiderstand besitzt. So sollte der Luftwiderstand an den Tragflächen und dem Rumpf des Flugzeugs möglichst gering sein, damit keine unnötige Energie durch Reibung verloren geht. Es gibt sogar sogenannte Mückenputzer an den Tragflächen der Flügel, mit welchen tote Insekten während des Fluges beseitigt werden können, um den Luftwiderstand zu verringern.

Eine hohe Wendigkeit der Segelflieger spielt zusätzlich eine wichtige Rolle, da die räumliche Ausdehnung von Thermikfeldern teilweise stark begrenzt ist. Je geringer der Kreisdurchmesser beim „Nach-oben-Schrauben“ ist, desto effektiver kann die Thermik genutzt werden, um an Höhe zu gewinnen.

Bei den Segelfliegervögeln wurden all diese Eigenschaften während der Evolution optimiert. Dies ist der Grund dafür, weshalb sie auch heute noch den Flugzeugen in ihrer Gleitfähigkeit weit überlegen sind.

Der Start des Segelfliegers

Flugzeugschlepp aus der Sicht des Segelfliegers. Bild: TMakovic/Wikimedia Commons, CC-Lizenz

Das klassische Segelflugzeug besitzt keinen Motor. Dies bedeutet, dass das Segelflugzeug Hilfe benötigt, um eine für den Flug ausreichende Geschwindigkeit und Höhe zu erreichen. Eine Möglichkeit, das Segelflugzeug in die Luft zu ziehen, nennt man Flugzeugschlepp. Hierbei wird das Segelflugzeug mit einem Schleppflugzeug, welches einen Motor besitzt, über ein Seil verbunden und beim Start in die Luft gezogen. Eine alternative Möglichkeit ist der Windenstart. Bei Letzterem wird ein langes Stahl- oder Kunststoffseil am Segelflieger befestigt, welches durch eine Winde eingezogen wird. Durch die Vorwärtsbewegung beim Zug erhält das Segelflugzeug Auftrieb und hebt vom Boden ab. Sobald es eine angemessene Höhe erreicht hat, wird die Verbindung gelöst und das Flugzeug fliegt selbstständig.

In dieser Hinsicht haben Vögel natürlich einen weiteren grossen Vorteil, denn sie erzeugen mit ihrem Flügelschlag ausreichend Energie, um loszufliegen. Sobald es die Thermik zulässt, können die Vögel dann in den Segelflug übergehen und Energie sparen.

Winde und Luftströmungen beim Segelflug

Cumuluswolke über dem Stellihorn im Wallis. Bild: M. Klüber Fotografie/Wikimedia Commons, CC-Lizenz

Beim Segelflug ist das Hauptziel, nach einem Gleitflug wieder an Höhe zu gewinnen, um die Flugzeit zu verlängern. Das Aufsteigen gelingt, indem der Segelflieger in Luftmassen fliegt, welche schneller aufsteigen als der Segelflieger absinkt.

So nutzen Segelflieger zum Beispiel thermische Aufwinde. Diese Winde bilden sich über Stellen, an denen die Sonne den Boden aufgewärmt hat, der Wind die warme Luft vom Boden ablöst und diese nach oben steigt. Ein typisches Erkennungszeichen solcher Aufwinde sind Quellwolken (Cumuluswolken), welche an der Unterseite flach sind und nach oben hin die typische „Blumenkohl“-Form zeigen.

Der aerodynamische Hangwind an einem Gebirge. Bild: Wikimedia Commons, CC-Lizenz

Aufwinde können aber auch entstehen, wenn der Wind Luftmassen gegen einen Berghang drückt und diese nach oben ausweichen. Solche Winde nennt man Hangaufwinde.

Menschen und Tiere nutzen diese Luftströmungen gleichermassen, um an Höhe zu gewinnen. Piloten halten beim Segelflug schon einmal nach Greifvögeln Ausschau, welche in Aufwindzonen kreisen, um solche Zonen besser zu erkennen. In thermischen Aufwinden können Segelflugzeuge bis zur Wolkenuntergrenze aufsteigen und ein bis drei Meter pro Sekunde an Höhe gewinnen.

Wie lange können Segelflugzeuge in der Luft bleiben?

Leistungs- und Streckenflüge mit dem Segelflugzeug können eine bis sieben Stunden dauern. Die Flugstrecke kann dabei Strecken bis zu 500 km betragen. Der Streckenweltrekord im Segelflug liegt derzeit bei ca. 2000 km. Doch solche Entfernungen können nur bei guten Bedingungen und dem richtigen Equipment mit Wettkampfflugzeugen erreicht werden. Auf der anderen Seite können tierische Segelflieger so lange fliegen, wie es die Thermik und ihre Energiereserven zulassen. Zugvögel, wie die Weissstörche, legen während des Vogelzugs um die 4000 Kilometer zurück. Dies können sie nur erreichen, indem sie Teilstrecken im Segel- und Gleitflug zurücklegen.

Trotz der voranschreitenden Technik und der anhaltenden Forschung im Bereich der Flugtechnik stammen die besten Segelflieger nach wie vor aus der Natur: Die Art und Effizienz des Segelfliegens von Vögeln ist bis heute unerreicht.

Erstellt: 15.07.2014

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