Jan Peter Apel

Wie fliegen Insekten? 


Natürlich können auch Insekten nur nach dem Grundprinzip des Fliegens überhaupt, dem abwärts Beschleunigen von Luftmasse, fliegen. Sie haben ihren Flugstil aber danach ausgerichtet, um auch auf der Stelle, ohne Vorwärtsbewegung wie ein Flugzeug, fliegen zu können.
Trotzdem bewegen aber auch sie Flächen horizontal durch die Luft, um diese dabei runter zu stoßen, wie es auch ein Flugzeug macht. Das tun sie mit dafür entwickelten ganz leichten Flügeln, die sie durch deren kleine Massen  mühelos schnell genug hin und her schwenken können.

Nun reicht es aber nicht mehr, die Flügel nur so wenig anzustellen wie Flugzeugflügel, denen man das kaum ansieht (ca 6 Grad). Insekten stellen sie mit etwa 45 Grad steil an und schwenken sie horizontal hin und her, wobei sie natürlich beim zurück Schwenken die Flügel so drehen, daß der Anstellwinkel auch in dieser Richtung wieder 45 Grad beträgt. Die Oberseite beim Vorwärtsschwenk wird dann zur Unterseite beim Rückwärtsschwenk.

Im Bild ist eine Hummel als schwerstes Insekt bezogen auf seine Flügelgröße in dem Moment dargestellt, in dem der Vorwärtsschwenk der Flügel gerade am Ende angelangt ist. Da haben sich die Luftströmungen eingestellt, die die Aerodynamiker zum Verzweifeln bringen, da sie keine Verwandtschaft zu den Luftbewegungen mehr sehen, die im Kapitel zuvor von einem Flugzeugflügel verursacht werden. 
Dabei ist die Verwandschaft sogar eine Identität:
der im Bild linke Wirbel entspricht dem Zirkulationswirbel um einen Tragflügel herum und der rechte Wirbel ist der Anfahrwirbel. Dazwischen ist der Bereich der nach unten gedrückten Luft, der beim Insektenflügel nur die Breite des Flügels besitzt  während er beim Flugzeug so "breit" ist wie die Flugbahn lang.

Aus der Unkenntnis des zuvor Gesagten ist eine Wirbeltheorie geboren worden, obwohl Wirbel gar nicht aktiv sein können, sondern überhaupt erst einmal erzeugt werden müssen. Wirbel sind immer nur die Folgen von Etwas, niemals die Ursache für Etwas! Und hier sind sie die Folge davon, daß sich der Flügel horizontal zu quer durch die Luft bewegt, was beim Flugzeug den total abgerissenen Strömungszustand darstellt. Im Vergleich zum Flugzeug fliegen Insekten gekonnt mit völlig abgerissener "Strömung". 

Obwohl die Flügel der Hummel halb quer durch die Luft bewegt werden, wird doch Luft in Richtung der Flügelsenkrechten von Unter- wie Oberseite nach schräg unten in Bewegung versetzt, also halb vertikal nach unten beschleunigt. Der vertikale Anteil davon ist der Auftrieb, der das Fliegen ermöglicht. Dieser würde hier aber noch nicht ganz ausreichen.
Hinzu kommt glücklicherweise noch etwas. Um die Flügel halb quer durch die Luft zu bewegen, wird der Luftwiderstand gegen diese Bewegungsrichtung durch die Wirbelerzeugung erheblich größer. Dieser Widerstand  wirkt aber ebenfalls senkrecht auf die Oberflächen der Flügel, auch gegen die Vertikale 45 Grad von unten nach oben, also in gleicher Richtung wie zuvor die Luft, die der Flügel "normal" schräg nach unten bewegte.

Zusammen ergibt sich eine senkrecht auf die Flügelfläche wirkende Luftkraft, die zum Fliegen ausreicht. Da Auftriebskraft immer vertikal wirken muß, steht für sie bei 45 Grad Anstellwinkel der Flügelflächen 71% aus der Gesamtluftkraft zur Verfügung. Damit können die Hummeln sowie alle Insekten und Kolibries bequem fliegen. Selbst Tauben drehen ihre Flügel bei durch seitliche Hindernisse eingeengtem senkrechtem Fluchtstart bei der Rückbewegung so weit, daß die Flügeloberseite nach unten zeigt.
Die Luftmenge, die von Insektenflügeln nach unten beschleunigt wird, umfaßt auch die im Bild eingezeichneten Wirbelbereiche: alles strömt zusammen nach unten. Selbst die kleinere Wespe erzeugt einen Luftstrom nach unten, der bei schwülem Wetter und nahem Flug über dem Handrücken deutlich spürbar ist.

Deutlicher als beim Hummelflug wird das Flugprinzip des Fliegens nirgends, nämlich daß es ein rein mechanischer Vorgang ist ohne geheimnisvolle Effekte wie nach Bernoulli oder Coanda.

Warum pendelt eine Hummel hin und her, wenn sie eigentlich an einer Stelle stillstehen will? Weil sie sonst von  ihrem selbst verursachten Abwind (downwash) mit nach unten absinken würde. Deshalb schwebt sie abwechselnd zur Seite in noch ruhendere Luft.
 

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