Landen wie ein Vogel

US-Wissenschaftler arbeiten an einer Mechanik, mit der Fluggeräte in Sekunden zum Stehen kommen.

Die kritischsten Momente im Flugverkehr sind die Start- und Landephasen. Beide sind sehr aufwendig: Sie erfordern genügend Platz, also geeignet lange Bahnen zum Abheben und späteren Anhalten, eine adäquate Bedienung des Fluggeräts durch die Piloten und stellen an Material und Technik höchste Ansprüche – nicht nur an die Triebwerke, sondern unter anderem auch an Bremsen und Fahrwerk.

Forscher am MIT haben nun ein neuartiges Landesystem entwickelt, mit dem Flugzeuge deutlich leichter zurück zur Erde gelangen sollen: Sie kopieren das Flugverhalten von Tieren, die innerhalb von Sekunden auf Ästen oder Drähten aufsetzen. Bislang nur im Modell bewiesen, orientiert sich das Verfahren an Vögeln – wie ein Sittich in der Natur auf einem Ast zum Stehen (beziehungsweise zum Sitzen) kommt, soll das auch einmal ein vom Menschen gesteuertes Fluggerät beherrschen.

Vögel können aus schnellem Flug sehr schnell abbremsen und landen, weil sie den Strömungsabriss für sich nutzen – die Ablösung der Luftströmung von der Oberfläche eines angeströmten Gegenstandes. Dieser auch "Stall" genannte, für menschliche Piloten kaum zu kontrollierende Zustand ist höchst gefürchtet, weswegen eine Boeing oder ein Airbus stets die erwähnte Landebahn zum Flughöhen- und Schubabbau benötigen, um sanft auf die Erde zu gelangen.

Im Modell arbeitete Dozent Russ Tedrake vom Labor für Computerwissenschaften und Künstliche Intelligenz mit einem Robotergleiter aus Schaumstoff mit nur einem Motor, der das Höhenruder bewegt und von einer integrierten Sensorik für die Fluglage gesteuert wird. Knapp 100 Gramm wiegt das Fluggerät und benötigt einen "Anlauf" von rund vier Metern zu einem Draht, um das Anflugmanöver zu absolvieren. In diesen klinkt sich der Gleiter dann ein.

Damit das Landemanöver funktioniert, untersuchten Tedrake und sein Team zunächst das Flugverhalten der Sittiche und bauten daraus einen passenden Flugalgorithmus auf. Schon das war schwierig: Die Natur beherrscht das Manöver nahezu perfekt, im Labor gab es zunächst jede Menge Abstürze. Anschließend entwickelte das MIT-Team eine Haken-Mechanik, mit der sich der Gleiter an Drähten oder Ästen festkrallen kann. Noch ist unklar, ob die Technik jemals im "großen" Flugzeugbau zum Einsatz kommt, auch wenn die Industrie sich für die vom MIT entwickelten Landealgorithmen bereits zu interessieren scheint.

Eine wesentlich wahrscheinlichere Umsetzung der Technik ist die Nutzung bei unbemannten Drohnen. Diese könnten nicht nur schneller landen, sondern beispielsweise automatisch während ihrer Reise Stromleitungen anzapfen, auf denen sie dann Zwischenstopps einlegen, um ihre Batterie aufzutanken. (bsc)