Eine der Anforderungen an Flugmaschinen, die schwerer als Luft sind, ist eine Struktur, die Festigkeit mit geringem Gewicht kombiniert. Dies gilt sowohl für Vögel als auch für Flugzeuge. Vögel haben neben Flügeln viele körperliche Merkmale, die zusammenarbeiten, um ihnen das Fliegen zu ermöglichen. Sie brauchen leichte, stromlinienförmige, starre Strukturen für den Flug. Die vier Kräfte des Fluges – Gewicht, Auftrieb, Widerstand und Schub – beeinflussen den Flug der Vögel.

Physikalische Eigenschaften

Fliegende Vögel haben:

• leichte, glatte Federn – dies reduziert die Kräfte von Gewicht und Widerstand
• ein Schnabel anstelle von schweren, knöchernen Kiefern und Zähnen – dies reduziert die Gewichtskraft
• ein vergrößertes Brustbein, das als Brustbein für den Flug bezeichnet wird Muskelbefestigung – dies hilft bei der Schubkraft
• leichte Knochen – die Knochen eines Vogels sind im Grunde hohl mit Luftsäcken und dünnen, winzigen Querstücken, um die Knochen stärker zu machen – dies reduziert die Gewichtskraft
• ein starres Skelett, um sorgen Sie für feste Befestigungen für kraftvolle Flugmuskeln – dies hilft bei der Schubkraft
• a stromlinienförmiger Körper – dies hilft, die Widerstandskraft zu reduzieren
• Flügel – diese ermöglichen die Auftriebskraft.

Flügel

Die Form eines Vogelflügels ist wichtig, um Auftrieb zu erzeugen. Die erhöhte Geschwindigkeit über eine gekrümmte, größere Flügelfläche erzeugt einen längeren Luftweg. Dies bedeutet, dass sich die Luft schneller über die Oberseite des Flügels bewegt, wodurch der Luftdruck auf der Oberseite des Flügels verringert und Auftrieb erzeugt wird. Außerdem lenkt der Winkel des Flügels (geneigt) die Luft nach unten ab, verursacht eine Reaktionskraft in die entgegengesetzte Richtung und erzeugt Auftrieb.

Größere Flügel erzeugen einen größeren Auftrieb als kleinere Flügel. Daher müssen Vögel mit kleineren Flügeln (und Flugzeuge) schneller fliegen, um den gleichen Auftrieb aufrechtzuerhalten wie Vögel mit größeren Flügeln.

Die Flügelbelastung gibt an, wie schnell ein Vogel oder ein Flugzeug fliegen muss, um den Auftrieb aufrechtzuerhalten: Flügelbelastung = Gewicht / Flügelfläche (Kilogramm pro Quadratmeter).

Eine kleinere Flügelbeladungszahl bedeutet, dass der Vogel / das Flugzeug langsamer fliegen kann, während er den Auftrieb beibehält und wendiger ist.

Gleiten

Wenn ein Vogel gleitet, muss er keine Arbeit verrichten. Die Flügel sind seitlich am Körper gehalten und flattern nicht. Wenn sich die Flügel durch die Luft bewegen, werden sie in einem leichten Winkel gehalten, der die Luft nach unten ablenkt und eine Reaktion in die entgegengesetzte Richtung hervorruft, die Auftrieb ist. Aber es gibt auch Widerstand (Luftwiderstand) am Körper des Vogels, so dass der Vogel hin und wieder nach vorne kippen und in einen leichten Tauchgang gehen muss, damit er die Vorwärtsgeschwindigkeit beibehalten kann.

Soaring

Soaring flight ist eine besondere Art des Gleitens, bei dem der Vogel in einer aufsteigenden Luftströmung (Thermik genannt) fliegt. Da die Luft steigt, kann der Vogel seine Höhe relativ zum Boden beibehalten. Der Albatros nutzt diese Art des Segelns, um seine mehrjährigen Reisen auf See zu unterstützen.

Flattern

Die Flügel der Vögel flattern mit einer Auf- und Abbewegung. Dies treibt sie vorwärts. Die gesamte Spannweite muss im rechten Anstellwinkel sein, was bedeutet, dass sich die Flügel bei jedem Abwärtshub drehen müssen (und dies automatisch tun), um mit der Fahrtrichtung ausgerichtet zu bleiben.

Der Flügel eines Vogels erzeugt Auftrieb und Schub während des Abwärtsschlags. Die Luft wird nach unten und auch nach hinten umgelenkt. Der Vogel reduziert seinen Anstellwinkel und faltet beim Aufwärtshub teilweise seine Flügel, so dass er mit möglichst geringem Widerstand durch die Luft geht. Der innere Teil des Flügels hat sehr wenig Bewegung und kann ähnlich wie beim Gleiten Auftrieb geben.

Schub erhalten

Vögel erhalten Schub, indem sie ihre starken Muskeln benutzen und mit den Flügeln schlagen. Einige Vögel können die Schwerkraft nutzen (z. B. von einem Baum springen), um ihnen Vorwärtsschub für den Flug zu geben. Andere können einen laufenden Start vom Boden aus verwenden.

Verschiedene Flugfähigkeiten

Verschiedene Vögel haben unterschiedliche Anpassungsfunktionen, um ihre Flugbedürfnisse zu erfüllen:

• Einige Vögel sind klein und können ihre Flügel und ihren Schwanz manipulieren, um leicht zu manövrieren, wie der Fantail (pīwakawaka).
• Der Falke ist mit seiner großen Spannweite in der Lage, schnell zu fliegen und zu schweben.
• Tölpel und Seevögel sind stromlinienförmig, um mit hoher Geschwindigkeit in den Ozean für Fische zu tauchen.
• Godwits sind zwar klein, aber für lange Strecken gerüstet.