13.01.2017, 08:43 Uhr | 0 |

Inspiration aus der Natur Gefiederte Drohne fliegt wie ein Vogel

Ein Forscherteam aus Lausanne hat eine Drohne entwickelt, die wie ein Vogel in der Luft liegt, sich auf aerodynamische Veränderungen einstellt und notfalls abrupt bremst. Erreicht haben die Wissenschaftler das, indem sie dem Fluggerät kurzerhand Federn verpasst haben. 

Drohne mit Federn
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Drohne mit Federn: Dieses Fluggerät besitzt zwei Flügel mit Schwungfeder-Spitzen an der Seite, ein schmales Mittelstück und ein schwanzfederartiges Höhenruder am Ende. Anstelle eines Kopfes hat die Drohne einen Propeller, der das ganze Gerät antreibt. 

Foto: EPFL

Fliegen auch bei starkem Wind, enge Kurven nehmen, auf sich ändernde Luftverhältnisse reagieren, bremsen in der Luft – bisher konnten Drohnen eher nicht mit diesen Eigenschaften punkten. Forschern des Laboratory of Intelligent Systems an der Polytechnischen Hochschule Lausanne (EPFL) ist es gelungen, ihren Flugobjekten genau diese Eigenschaften zu verleihen, die vor allem bei den rasch wechselnden aerodynamischen Verhältnissen in städtischen Gebieten gefragt sind – einfach, indem sie den Drohnen Federn spendierten.

Bewegliche Flugfedern an den Flügelspitzen

Inspiration holten sie sich dabei bei den unangefochtenen Herrschern der Lüfte: Vögeln. Die Tiere passen sich aerodynamischen Veränderungen an, indem sie ihre Federn an den Enden der Flügel aufstellen, anlegen, ausbreiten oder abflachen – alles gesteuert durch ein bewegliches, durch Muskeln gehaltenes Skelett. So liegen sie auch bei Böen ruhig in der Luft, bremsen vor der Landung ab oder weichen Hindernissen flink aus.

Weil es sich genau diese Manöver auch für künstliche Flugobjekte vorstellte, kupferte das Team um Dario Floreano bei der Natur ab und verpasste seiner Drohne ebenfalls bewegliche Flugfedern an den Flügelspitzen. Damit kann sie je nach Situation die Spannweite verändern, die „Federn“ zum Wind stellen oder sie wie einen Fächer zusammenfalten und anlegen, um schneller zu werden – wenn sie es denn in die Luft schafft.

Besondere Herausforderung ist das Gewicht

Denn dafür muss die Drohne weiterhin leicht bleiben: Massive Flügelteile, komplexe Vorrichtungen aus unzähligen Teilen und meterweise Kabel waren somit tabu. Trotzdem wollten die Tüftler den genialen Flugmechanismus der lebenden Vorbilder irgendwie nachbauen. Dieser Herausforderung begegneten sie mit besonders leichten Materialien – die beweglichen Flügelspitzen bestehen aus Fiberglas mit einer Schicht widerstandsfähigem Nylon – und einer Reduktion auf einfachste Technik.

Gewicht konnten die Forscher auch durch den Verzicht auf Querruder einsparen: Die sind durch den Einsatz der künstlichen Schwungfedern schlicht überflüssig, wie das Team während der Arbeit feststellte. Damit liegt die Drohne nicht nur wie ein Vogel im Wind, sondern besitzt auch eine ähnliche Silhouette: zwei Flügel mit Schwungfeder-Spitzen an der Seite, ein schmales Mittelstück, ein schwanzfederartiges Höhenruder am Ende. Anstelle eines Kopfes hat die Drohne einen Propeller, der das ganze Gerät antreibt. 

Flugzeugbauer experimentieren ebenfalls mit Federn

Dass diese Form frappierend an ein kleines Flugzeug erinnert, ist ebenfalls kein Zufall: Auch der Flugzeugbau lässt sich seit jeher von den Vögeln inspirieren. Dementsprechend experimentieren auch die Flugzeugbauer mit beweglichen „Federn“, die die steifen Flügel und die massiven Querruder der Maschinen ersetzen.

Damit sollen sich die Flugzeuge besser an verschiedene Witterungsbedingungen anpassen können – genau wie die Drohnen an der EPFL Lausanne.  

Eine Drohne aus Japan ist mit zwei Greifarmen ausgestattet. Damit lassen sich Stühle transportieren, aber auch gefährliche Bomben bergen. Die flexiblen Greifer ermöglichen völlig neue Einsatzgebiete für Drohnen. Sogar in der Hotelerie. Mehr dazu lesen Sie hier.

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Von Judith Bexten
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