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Oberflächenmessung am Flügel frei fliegender Vögel

Eine PROPAC Anwendung

Abb. 1: Rahmen mit Kameras und Beobachtungsgebiet
.
Abb. 2: Flügel mit projiziertem Muster
.
Die Flugfähigkeiten der Vögel sind seit Generationen Inspiration und Antrieb der aerodynamischen Forschung. Dabei ist der Vogelflug trotz vielfältiger Untersuchungen in großen Teilen noch immer unverstanden. Dies liegt unter anderem darin begründet, dass für ein Verständnis des Gleit- bzw. Schlagfluges Kenntnisse über die Flügelform und die Kinematik der Bewegung nötig sind. Bedingt durch den voll adaptiven Vogelflügel können diese nur im Flug erhoben werden, was messtechnisch bisher nur mit einer sehr geringen Auflösung möglich war.

Im Rahmen des Projektes „Analyse des Vogelfluges“ (Teil des Schwerpunktprogramms 1207 „Strömungsbeeinflussung in Natur und Technik“ der Deutschen Forschungsgesellschaft) sollen deshalb neue hochauflösende Messtechniken eingesetzt werden, um Bewegungs- bzw. Profildaten während des Freifluges zu ermitteln. Zu diesem Zweck wurden die Kompetenzen von drei Partnern (RWTH Aachen, Universität der Bundeswehr München, DLR Göttingen) in dem Projekt gebündelt.

Das DLR Göttingen verfolgt innerhalb des Projekts das Ziel, das Oberflächenmessverfahren PROPAC für eine Anwendung am lebenden frei fliegenden Vogel anzupassen und weiterzuentwickeln. Besonderes Augenmerk soll auf eine möglichst geringe Beeinflussung des Vogels gelegt werden.

Um dies zu ermöglichen wurde ein Rahmen entworfen, der von den Abmaßen her mindestens zwei Spannweiten breit bzw. hoch ist (Abb. 1). An dem Rahmen sind Kameras befestigt, welche den Vogel beim Durchfliegen der Anordnung aufnehmen. Zusätzlich wird im Messbereich über Projektoren ein Muster auf den Vogelflügel projiziert. In Abbildung 2 ist ein Ausschnitt aus einem Messbild gezeigt. Es ist dort das natürliche Muster des Vogels zusammen mit dem projizierten Muster zu sehen. Anhand dieser Messbilder aus verschiedenen Kamerablickrichtungen kann dann mittels PROPAC die dreidimensionale Oberfläche berechnet werden (Abb. 3).

Die durchgeführten Versuche fanden in Aachen statt, wobei die RWTH Aachen das Training der Vögel übernahm. Als Versuchsvögel wurden Schleiereulen (Tyto Alba) eingesetzt. Die Vögel wurden trainiert eine definierte Flugstrecke frei entlangzufliegen. Bei den ersten Versuchsreihen wurde der Gleitflug gemessen. Dabei wurde der Rahmen so in der Flugstrecke positioniert, dass der Vogel möglichst gleitend durch den Aufbau flog. Der Rahmen war hier stationär.

Für den Schlagflug wurde der Rahmen auf einem Schienensystem angebracht und mit dem Vogel mitbewegt. Dabei war es möglich, dem Vogel über eine Strecke von 25 m mit einer maximalen Geschwindigkeit von 12 m/s zu folgen. Mit Hilfe dieses Aufbaus konnten die ersten kompletten Schlagzyklen aufgezeichnet werden.

 Abb. 3: Flügeloberfläche beim langsamen Flug (Alula ausgefahren)
zum Bild Abb. 3: Flügeloberfläche beim langsamen Flug (Alula ausgefahren)


Kontakt
Thomas Wolf
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
, Experimentelle Verfahren
Göttingen

Tel.: +49 551 709-2438

Fax: +49 551 709-2830

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