129 - Gierzwaluw wervelt door de lucht
Datum: 10 december 2004
Net als insecten maken vogels tijdens het vliegen spiraalvormige
luchtwervelingen die de vleugels omhoog zuigen en zo 'lift' (opwaartse
kracht) creëren. Ongeveer tien jaar geleden is deze zogenaamde
'leading edge vortex' al aangetoond rond de vleugels van insecten. Het
meten van luchtstromingen is bij vliegende vogels veel lastiger dan
bij insecten. Biologen verbonden aan de Universiteiten Groningen (RUG)
en Leiden (UL) omzeilen dit probleem door de vleugels van gierzwaluwen
na te maken en in een watertunnel te testen. Zo konden zij de leading
edge vortex ook bij vogels aantonen. De resultaten van hun onderzoek
publiceren J.J. Videler (RUG en UL), E.J. Stamhuis (RUG) en G.D.E.
Povel (UL) deze week in Science.
Gierzwaluwen (eigenlijk geen zwaluwen, maar verwant aan de kolibri)
zijn zeer beweeglijke jagers die tijdens te vlucht bij hoge snelheden
snel en kort kunnen draaien om insecten te pakken. De onderzoekers
ontdekten dat het buitenste deel van de vleugel, dat bij biologen
bekend staat als de 'handvleugel', aan de voorkant een luchtwerveling
produceert, die als een horizontaal liggende, achterwaarts gekromde en
steeds breder uitlopende rol iets boven de vleugel ligt (zie
afbeelding). Deze vortices helpen de vogel normaal gesproken al om bij
het vliegen in de lucht te blijven, maar zijn ook zeer nuttig bij
acrobatische toeren.
Arm- en handvleugel
De vleugel van een vogel bestaat uit twee delen. Het binnenstuk wordt
de armvleugel genoemd; het buitenste, dat bij gierzwaluwen verreweg
het grootst is, de handvleugel. Uit foto's blijkt dat de vleugels van
de gierzwaluw tijdens een snelle zweefvlucht in een hoek van ongeveer
zestig graden naar achter wijzen. Ook de hoek die de voorrand van de
vleugel maakt met de toestromende lucht (de 'angle of attack') is
belangrijk bij het vliegen. Een platliggende vleugel heeft minder
weerstand dan een waarvan de voorkant iets omhoog wijst.
Lift en drag
Videler, Stamhuis en Povel gebruikten twee modellen, een op ware
grootte en een dat anderhalf maal groter was. Zij testten ze in een
watertunnel, waarin de stromingspatronen zoals die in de lucht
optreden kunnen worden nagebootst. Luchtstromingen en -wervelingen
werden zichtbaar gemaakt door zwevende deeltjes in het water met laser
licht te beschijnen. Uit de metingen blijkt dat aan de voorkant van de
vleugels een horizontale werveling ontstaat: de 'leading edge vortex'
(LEV). De LEV's zijn aërodynamische stroomsystemen die veel opwaartse
kracht (lift) produceren, ook als de angle of attack groot is, en
tegelijk weerstand (drag) veroorzaken. Door zijn handvleugels meer
dwars op de lucht te zetten, produceert de vogel zowel lift als drag.
Daardoor kan hij afremmen zonder meteen hoogte te verliezen. Handig
bij het vangen van insecten, maar ook bij het landen op een tak.
Videler en medewerkers vermoeden dat LEV's ook aanwezig zijn als een
vogel met zijn vleugels klapt tijdens het vliegen. Armvleugel en
handvleugel hebben bij het vliegen verschillende functies.
Noot voor de pers
Meer informatie: prof.dr. J. J. Videler, tel. (050) 363 2077,
j.j.videler@biol.rug.nl (werk)
Artikel: Leading-Edge Vortex Lifts Swifts, J.J. Videler, E.J.
Stamhuis, G.D.E. Povel, Science 10 december 2004
Gierzwaluw met LEV's boven de vleugels
Gierzwaluw met LEV's boven de vleugels
Rijksuniversiteit Groningen