Die Leistungsersparnis beim Verbandsflug

Zusammenfassung Für einen Tragflügel endlicher Spannweite werden die Entstehung der Auftriebskraft und das Auftreten eines Aufwindfeldes in der Umgebung des Flügels beschrieben. Beim Verbandsflug fliegt jeder Flügel in dem Aufwind aller übrigen, wodurch sich eine beträchtliche Leistungsersparnis ergibt. Es wird über ein theoretisches Verfahren berichtet, mit dem diese Leistungsersparnis für beliebig gestaltete Flugformationen mit beliebiger Zahl der beteiligten Vögel berechnet werden kann. Bei diesem Verfahren werden die schlagenden Flügel durch starre Flügel ersetzt. Es wird gezeigt, daß dies eine sinnvolle Vereinfachung darstellt.Die theoretischen Rechnungen ergaben, daß die Leistungsersparnis des gesamten Verbandes nur von der Gesamtzahl der Vögel und von deren seitlichem Abstand abhängt. Die Verteilung dieser Leistungsersparnis auf die beteiligten Individuen hingegen ist von der Form des Verbandes abhängig. Es werden Ergebnisse von Beispielrechnungen mitgeteilt, bei denen die Verteilung der Leistungsersparnis auf die einzelnen Vögel in symmetrischen und unsymmetrischen Winkelflugformationen einschließlich der Schräglinien-Anordnung sowie auch in ganz beliebig geformten Verbänden untersucht wurde. Dabei zeigte sich, daß in Winkelformationen mit geradlinigen Schenkeln das an der Spitze des Verbandes fliegende Individuum die geringste Leistungsersparnis aufzuweisen hat. Durch systematische Veränderungen der Form des Verbandes wurde eine Formation mit nahezu gleichförmiger Verteilung der Leistungsersparnis auf die beteiligten Vögel gefunden. Verschiedene Erscheinungen des Verbandsfluges von Vögeln werden aus aerodynamischer Sicht diskutiert.

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The power reduction in flight formations

Summary For a wing of finite span the generation of lift and the occurrence of an induced upwash field in the vicinity of the wing are described. In formation flight each wing is situated in an upwash field generated by all other wings of the formation, leading to a considerable reduction in flight power demand. A theoretical method is presented to calculate the flight power reduction for arbitrarily shaped flight formations with any number of birds. In this method, the beating wings are replaced by fixed wings, which is shown to be an adequate simplification.Theoretical calculations show, that the total flight power reduction of the whole formation depends only on the total number of birds and on their lateral distance. The distribution of this power reduction on the individuals involved, however, is a function of the actual shape of the formation. Results of numerical examples are presented, which show the distribution of power reduction on the individuals involved in symmetrical and unsymmetrical vee formations including the flight in a straight line as well as in arbitrarily shaped formations. In vee formations with straight sides, the individual at the apex of the formation has the smallest reduction in flight power demand. By systematic modifications of the shape a formation with almost uniform distribution of flight power reduction was found. Some aspects of formation flight of birds are discussed from an aerodynamicist's point of view.

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Vortrag gehalten auf der 84. Jahresversammlung der DO-G zu Saarbrücken.