Der Sturzflug des Wanderfalken (Falco peregrinus): Analyse von Morphologie und Aerodynamik im Hinblick auf Extremflugbedingungen

• Applicants: Professor Dr. Horst Bleckmann; Professor Dr.-Ing. Christoph Brücker
• Subject Area: Fluid Mechanics ; Systematics and Morphology (Zoology)
• Term: from 2011 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 200500890

Der Wanderfalke (Falco peregrinus, Falconiformes, Falconidae) ist der weltweit schnellste Vogel. Er erreicht im Sturzflug wenigstens 360 km/h Geschwindigkeit. Er ist damit mehr als doppelt so schnell wie der schnellste Horizontalflieger, der Stachelschwanzsegler Hirundapus caudacutus. Diese Geschwindigkeiten erreicht der Wanderfalke durch Anlegen der Flügel an den Rumpf und eine besonders angepasste Körperform. Die kunstvolle Rückkehr aus dem Sturzflug in den Steigflug auf geringstem Radius der bogenförmigen Flugbahn zeigen, mit welcher scheinbaren Leichtigkeit dieser Vogel durch seinen Körperbau und seine geschickte hochdynamische Anpassung mit den aerodynamischen Lasten umgehen kann. Dieses Schauspiel kann man vor allem während der Balzzeit beim Männchen bewundern. Das aerodynamische und strukturmechanische Verständnis dieses kontrollierten Gleitflugs unter solchen Extremanforderungen ist noch nicht erforscht.In dem geplanten Vorhaben sollen beim Wanderfalken die morphologischen und aerodynamischen Voraussetzungen für diesen Extremflug anhand von toten und lebenden Tieren und anhand von aerodynamischen Modellen im Wasser- und Windkanal untersucht werden. Ziel dieses interdisziplinären Vorhabens von Biologen und Strömungsforschern ist es, die Besonderheiten der Anpassung des Falken (Muskeln, Skelett, Ultrastruktur der Flügel und der Stöße) an diese Extremflugsituation zu analysieren und in Zusammenhang mit den aerodynamischen Charakteristika (geometrieabhängige Polaren, Strömungs- und Druckverteilung, Interaktion Randwirbel/Rumpf, Grenzschichtbeeinflussung durch gefiederte Oberfläche) phänomenologisch zu bewerten. Falco peregrinus soll in seiner charakteristischen Körperhaltung während des Sturzfluges und während des Abbremsens mit Hilfe von Hochgeschwindigkeits- Videoaufnahmen aufgenommen werden. Morphologische Untersuchungen werden anhand von Präparationen, mit elektronenmikroskopischen Methoden (TEM, REM), mit Atomic Force Mikroskopie (AFM) und Nanoindentation durchgeführt. Anhand von naturgetreuen Modellen im Wind- und Wasserkanal werden die aerodynamischen Daten gewonnen. Zum Vergleich sollen auch morphologische Untersuchungen am Turmfalken, Sperber und an der Taube durchgeführt werden, bzw. auf relevante Daten aus der Literatur zurückgegriffenwerden.

• DFG Programme: Research Grants