Bewegungsbionik

Laufen, Schwimmen, Fliegen sind die Haupt-Lokomotionsformen im Tierreich. Fluidmechanisch interessante Interaktionen zwischen Bewegungsorganen und umgebendem Medium finden sich im Bereich kleiner wie mittlerer Reynoldszahlen (Mikroorganismen, Insekten) ebenso wie in der Region sehr hoher Reynoldszahlen, die an den Re-Bereich von Verkehrsflugzeugen heranreichen (Wale). Fragen der Strömungsanpassung bewegter Körper, des Antriebsmechanismus von Bewegungsorganen und ihrer strömungsmechanischen Wirkungsgrade stehen im Vordergrund. Auch Fragen der funktionsmorphologischen Gestaltung beispielsweise von Flügeln können interessante Anregungen geben, so etwa die Oberflächenrauhigkeit von Vogelflügeln infolge der Eigenrauhigkeit des Gefieders, die in bestimmten Bereichen positive Grenzschichteffekte nach sich zieht.

Fallbeispiel: Haihaut und Widerstandsreduktion bei Flugzeugen. Die Haut der schnell schwimmenden Haie ist mit speziell geformten Schuppen bedeckt, die feine Rillen mit scharfen Rillenspitzen haben (Abb. A). Nach biologischen Voruntersuchungen haben beispielsweise Dinkelacker (1977) und Bechert und Reif (1985) Windkanalversuche mit "künstlicher Haifischhaut" durchgeführt, die infolge der Strömungsbeeinflussung durch diese Mikrostrukturen eine Widerstandsreduktion (Abb. B) erbracht haben. Wird die Außenhaut von Verkehrsflugzeugen mit solchen Oberflächen versehen, so kann eine Treibstoffeinsparung im Bereich von 2 bis 3 % erzielt werden, die kalkulatorisch bereits stark zu Buche schlägt (Szodruck 1991).