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Wie die Luftfahrt vom Segelflug profitiert

Segelflieger gleiten von einem Effizienzrekord zum nächsten und zeigen, was mit Hightech und den Kräften der Natur möglich ist. Das beflügelt auch die kommerzielle Luftfahrt. Klaus Ohlmann ist ein weltweit beachteter Segelflugpilot. Weggefährten sagen über ihn: Der denkt wie ein Vogel. Dass da was dran ist, hat der gebürtige Franke schon oft bewiesen: Keiner ist weiter gesegelt. Kaum einer hat mehr Flugstunden im Logbuch als der ehemalige Zahnarzt: über 30 000. Er hält 76 Weltrekorde und 7 WM-Titel. Über den Anden flog er 12 500 Meter hoch und 3000 Kilometer weit. Als erster Mensch segelte er über den Mount Everest. Er legte mit mehr als 2000 Kilometern die längste je in einem Elektroflugzeug geflogene Strecke zurück.

Für Aufsehen sorgte Ohlmann am 17. Mai 2021. Frühmorgens startete er in Südfrankreich, segelte dann übers das Mittelmeer nach Korsika und von dort weiter nach Italien. Nach 1780 Kilometern und mehr als dreizehn Stunden im engen Cockpit seines Hochleistungsseglers landete er spätabends im griechischen Thessaloniki – angetrieben von den Kräften der Natur.

Mit solchen Flügen will der Profipilot unter anderem auch der kommerziellen Luftfahrt zeigen, wie effizient man in der Luft vorankommen kann. Die Airliner geraten wegen ihrer enormen Emissionen immer mehr in die Schlagzeilen. Zwar ist die Luftfahrt global für nur etwa zwei Prozent der direkten CO2-Emissionen verantwortlich. Doch in der Höhe wirken weitere Klimafaktoren. Kondensstreifen etwa verhindern, dass die Erde Wärme ins Weltall abgibt. So addiert sich die Klimawirkung der Luftfahrt auf ungefähr fünf Prozent. Da die Passagierzahlen in den kommenden Jahren weiter steigen werden, sind Ideen, die den Verbrauch senken, mehr als willkommen.

Erhebliche Unterschiede zum Linienflugzeug
Um Sprit zu sparen, könnten die Airliner in die Trickkiste der Segler greifen. Und das tun sie auch. Kaum einer wüsste das besser als der Profisegler Ohlmann: «Segelflugzeuge sind dank ihrer Bauweise und ihrer perfekten Aerodynamik die effizientesten Flugzeuge, die es gibt», sagt er. Mit ihren langen, schlanken Flügeln kommen Segelflugzeuge auf Gleitzahlen von 1:70 und besser. Heisst: Mit 1000 Metern Höhe gleiten sie bis zu 70 Kilometer weit. Verkehrsflugzeuge schaffen ohne Motor gerade 1:20.

Doch Segler und Verkehrsflugzeuge sind nur bedingt vergleichbar. «Grundsätzlich stellen sich beim Design eines Segelflugzeuges und dem eines Airliners verschiedene Fragen und Herausforderungen», sagt Michel Guillaume, Leiter am Zentrum für Aviatik der ZHAW School of Engineering in Winterthur. Sitzen im Cockpit eines Seglers maximal zwei Personen, so sind es in Verkehrsflugzeugen 300 und mehr. Das Abfluggewicht eines zweisitzigen Seglers beträgt etwa 850 Kilogramm, das eines A350 nicht weniger als 221 Tonnen. Liegt die Höchstgeschwindigkeit eines Hochleistungsseglers bei rund 350 km/h, so sind es beim Linienjet 1050.

Und dennoch lernen die Flugzeugkonstrukteure von Airbus, Boeing und Co. von den Seglern. Vor allem ist da die Kunststofftechnik. Hightech-Werkstoffe wie Glas-, Kohle- und Kevlar-Fasern wurden zunächst in Seglern verbaut. So hob das weltweit erste komplett aus Kunststoff gefertigte Flugzeug, der Segler FS 24 Phönix, 1957 ab. Bis heute gibt es kein Linienflugzeug, das zu 100 Prozent aus Kunststoff gefertigt wird. Quelle/vollständiger Bericht: ‚NZZ, Neue Zürcher Zeitung‚.

Wie ein Zwergkäfer die Aerodynamik austrickst

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Dieser winzige Käfer fliegt viel schneller, als er bei seiner Körpergröße eigentlich sollte. Besondere Flügel und ein bisher noch nie gesehenes Schlagmuster machen das möglich. Bei fliegenden Tieren hängt die Geschwindigkeit von der Größe ab. Ein Marienkäfer zum Beispiel ist langsamer als ein Gänsegeier. Einerseits schrumpft mit steigender Größe die bremsende Oberfläche relativ zur Körpermasse, andererseits können große Flügel auch mehr Schub erzeugen. Sehr kleine Tiere haben sogar ein zusätzliches Problem: Wenn man weniger als einen halben Millimeter groß ist wie der Zwergkäfer Paratuposa placentis, beginnt die Zähigkeit der Luft sich bemerkbar zu machen. Doch tatsächlich bremst das Paratuposa überhaupt nicht. Das kleine Insekt fliegt sogar schneller, als seine Körpergröße erlaubt. Seine Geschwindigkeit passt eher zu einem dreimal so großen Tier.

Fachleute um Alexei A. Polilow von der Lomonossow-Universität in Moskau haben nun im Detail untersucht, wie der winzige Zwergkäfer die Gesetze der Aerodynamik unterläuft. Wie die Arbeitsgruppe in »Nature« berichtet, hilft ihm die merkliche Zähigkeit der Luft auf seiner Größenskala sogar. Sie nämlich gestattet ihm eine Flügelform, die bei einem Gänsegeier garantiert nicht funktionieren würde. Statt einer Flügelmembran nutzt Paratuposa placentis einen gebogenen Stab, von dem rundum feine Borsten abgehen. Das Konstrukt ähnelt einer Mischung aus Staubwedel und Daunenfeder. Doch das allein erklärt nicht die außergewöhnliche Flugleistung des Zwergkäfers. Viele sehr kleine Käfer haben solche fiedrigen Flügel.

Um herauszufinden, wie der kleine Käfer seine Flügel nutzt, zeichnete das Team um Polilow seine Flügelschläge mit einer Hochgeschwindigkeitskamera auf. Dabei stellte sich heraus, dass der superschnelle Paratuposa einen zuvor noch nie beobachteten Flügelschlag durchführt. Jeder Schlagzyklus nämlich besteht aus vier Flügelschlägen, bei denen sich der Flügel entlang einer liegenden Acht bewegt. An beiden Enden der Acht erzeugt je ein starker Abwärtsschlag Auftrieb, auf den jeweils ein langsamer diagonaler Aufwärtsschlag zum Startpunkt des nächsten Abwärtsschlags folgt.

Die Arbeitsgruppe modellierte anschließend die Luftströmungen um die Flügel sowie die Bewegungen und Kräfte, die im Lauf des neuartigen Flügelschlags auftraten. Ihr Ergebnis zeige, dass die besondere Bewegungsabfolge die Muskelkraft besser innerhalb des Schlagzyklus verteilt und den Flug effizienter macht, berichtet sie. Möglich sei dieser komplexe Schlagzyklus vermutlich nur mit den leichten Federflügeln des Insekts – Membranflügel wären wohl schlicht zu schwer. Die Ergebnisse des Teams legen nahe, dass einerseits der besonders leichte Flügel, andererseits der durch ihn ermöglichte besondere Schlagzyklus Paratuposa placentis dazu befähigt, mit außergewöhnlicher Geschwindigkeit und Beschleunigung zu fliegen. Quelle: ‚Spektrum.de‘.

Segelfliegen an der Volkshochschule

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Wer schon immer wissen wollte, wie es sich anfühlt, ohne Motor zu fliegen, welche Naturkräfte ein Flugzeug in der Luft halten, wie die ganze Technik funktioniert und wie der Taunus aus der Vogelperspektive aussieht, der könnte sich für das Seminar „Segelfliegen in Theorie und Praxis“ der Volkshochschule Bad Homburg interessieren. An fünf Abenden am Donnerstag, im Zeitraum vom 27. Februar bis zum 26. März, werden Piloten des Luftsportclubs Bad Homburg (LSC) einen Einblick in ihren Sport geben. Segelflugzeuge fliegen ohne Motor, fast geräuschlos und nur mit der Kraft der Sonne. Von warmer, aufsteigender Luft bis unter die Wolken hochgetragen, gleiten sie anschließend weite Strecken über Land. „Ein sehr schönes, anspruchsvolles und vor allem naturnahes Erlebnis“, wirbt LSC-Pressesprecher Horst Walter Schwager. In dem Kurs lernen die Teilnehmer die Grundlagen von Aerodynamik und Flugwetterkunde (Meteorologie) kennen. Sie erfahren, wie die Segelflugzeuge konstruiert sind, wie Flugzeuginstrumente und Steuerung funktionieren, aber auch, wie ein Segelflieger über der Landschaft navigiert. Ebenso kommen Luftrecht und medizinische Grundlagen zur Sprache. Quelle: ‚Usinger-Anzeiger‘.