In de natuur is vliegen de gewoonste zaak van de wereld. De meeste diersoorten op aarde zijn insecten, en die vliegen vrijwel allemaal.
Vogels met naar verhouding de langste handvleugels zijn de gierzwaluwen.
De zeer korte armvleugel is in de vlucht nauwelijks te zien, het polsgewricht zit dicht bij het lichaam. De gierzwaluw broedt in de zomer in steden en dorpen hier en overwintert in zuidelijk Afrika.
Deze soort is de meest extreme vlieger op aarde.
Jonge vogels verlaten het nest en vliegen meteen naar grote hoogten, waar geen obstakels zijn en ze hun vliegkunst kunnen oefenen. Ze blijven wel drie jaar in de lucht zonder te landen. Pas als ze geslachtsrijp zijn zoeken ze een nestplaats en landen daar voor het eerst in hun leven. Eten en drinken doen ze in de lucht. Ze zijn niet verwant aan de boeren- en huiszwaluwen, maar vangen net als deze insecten tijdens de vlucht. De gierzwaluw drinkt regendruppels of schept water op met zijn bek terwijl hij over het wateroppervlak scheert. Slapen gebeurt ook in de lucht: op een hoogte van enkele kilometers brengen gierzwaluwen de nacht door. Ze vliegen daar tegen de wind in met ongeveer de snelheid van de wind, zodat ze zich nauwelijks verplaatsen ten opzichte van de aarde. Overdag keren ze terug in luchtlagen waar insecten talrijk zijn. De gierzwaluw copuleert zelfs in de vlucht. Tijdens het verzorgen van de jongen maken ze soms lange reizen om aan voldoende insecten te komen.
Op zomeravonden vliegen ze gierend over de daken in de steden en dorpen waar ze broeden en halen snelheden tot 112 km/u. Tijdens de trek van en naar Afrika vliegen ze rond de 70 km/u. De armvleugel telt zeven kleine slagpennen, de hand heeft er elf; tien daarvan zijn fors gebouwd, nummer 11 is kort en stijf en ondersteunt de tiende, die de voorrand van de handvleugel vormt. Die voorrand, gevormd door de smalle vlag van slagpen 10, is één veer dik, vlijmscherp en vertoont onder de microscoop een gekartelde structuur. Het vleugelprofiel is vlakbij het lichaam conventioneel, met een ronde voorkant, een bolle bovenzijde en een scherpe achterrand. Het profiel van de handvleugel is vlak en van voren vlijmscherp.
Hoe kan dat deel van de vleugel lift genereren?
Ook albatrossen en reuzenstormvogels zijn extreme vliegers die slechts aan land komen om te broeden. Ze zijn uitstekend aangepast aan het leven op de open oceaan, waar ze zwevend gebruikmaken van de harde windcondities die daar heersen.
De slagpennen van de handvleugels zijn veel dikker dan die van andere vogels. Op elkaar liggend vormen ze een ronde voorrand en geven ze de handvleugel een conventioneel profiel. Daarmee kunnen ze geen voorrandwervel opwekken; de vleugels van deze soorten werken over de hele lengte als de vleugels van een conventioneel vliegtuig. Dat maakt starten en landen moeilijker. Ze landen tegen de wind in met vrij hoge snelheid en komen bij weinig wind nogal eens in de problemen. Ook het starten vanaf een vlak stuk land of vanaf zee is met weinig wind problematisch.
Maar dit zijn uitzonderingen; de meeste vogels hebben twee systemen om lift te genereren die tegengestelde eisen stellen aan de omstroming van de vleugels.
Wat kunnen vliegtuigbouwers hiervan leren?
Conventionele verkeersvliegtuigen hebben een lange start- en landingsbaan nodig omdat ze pas voldoende lift kunnen produceren boven een bepaalde snelheid. Vooral het landen met hoge snelheid vormt een groot risico. Een te lage snelheid net voor de landing kan rampzalig zijn. De vleugels produceren dan van het ene moment op het andere geen opwaartse kracht meer en het vliegtuig valt als een steen uit de lucht.
Het ongeval van 25 februari 2009 met de Boeing 737 van Turkish Airlines op Schiphol is daar een triest voorbeeld van. Anderhalve kilometer voor de landingsbaan vloog het toestel te langzaam en crashte in de polder. Die extreem harde landing had voorkomen kunnen worden wanneer het toestel had kunnen beschikken over naar achteren gebogen vleugeluiteinden, waarop een voorrandwervel ook bij lage snelheid nog opwaartse kracht kan leveren.
Een dergelijk ontwerp, gebaseerd op de twee principes die vogels gebruiken, heeft een veel kortere startbaan nodig, want al bij lage snelheid komt het toestel van de grond.
Een dergelijk ontwerp, gebaseerd op de twee principes die vogels gebruiken, heeft een veel kortere startbaan nodig, want al bij lage snelheid komt het toestel van de grond.
De gierzwaluw gebruikt, net als alle andere vogels, zijn vleugels niet alleen om te zweven. Slagvlucht is de normale manier van vliegen. Daarbij genereren de vleugels niet alleen lift maar ook stuwkracht. Bij de neerslag zijn de vleugels min of meer gestrekt en wisselen ze krachten uit met de lucht; tijdens de opslag is de interactie met de lucht veel minder intensief.
Uit: John J. Videler, Bionica (fragm.) Uitg. Atlas, Amsterdam 2010; 231 blz. € 22,95
Geen opmerkingen:
Een reactie posten