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Flug,

 

1) allgemein: Fliegen, die freizügige Bewegung von Körpern innerhalb der Lufthülle der Erde ohne direkte Stützung von der Erdoberfläche aus. Dabei muss die Erdanziehungskraft durch eine Gegenkraft (Auftriebskraft) ausgeglichen oder überwunden werden. Dies wird ermöglicht: 1) durch Ausnutzen des aerostatischen Auftriebs, der unabhängig von jeder horizontalen Fortbewegung wirkt und besonders das Schweben von Ballons und Luftschiffen in der Luft hervorruft; 2) durch Ausnutzen des an Bewegung geknüpften aerodynamischen Auftriebs, der in einem zum Fliegen ausreichenden Maße durch vorwärts treibende Flugtriebwerke und durch Tragflügel (bei Flugzeugen), durch Rotoren (bei Hubschraubern u. a. Drehflüglern) oder durch Auf- und Niederbewegen der Flügel (bei Vögeln und Insekten) hervorgerufen wird; 3) durch kurz andauernde, meist einmalige Erteilung einer hinreichend hohen Geschwindigkeit, die die Überbrückung mehr oder weniger großer Strecken ermöglicht, bevor die Schwerkraft den Körper zurückfallen lässt, z. B. beim Wurf u. a. Bewegungen von Körpern auf einer Flugbahn; 4) durch Reaktionskräfte von Strahlantrieben, z. B. Hubtriebwerken von Senkrechtstartflugzeugen oder von Raketentriebwerken.

 

Der beim Fliegen unvermeidlich auf die Körper einwirkende Luftwiderstand wird bei Flugzeugen durch die von den Flugtriebwerken gelieferte Vortriebskraft, im antriebslosen Gleit- oder Segelflug durch die in Flugrichtung liegende Komponente der Gewichtskraft überwunden. Man unterscheidet hier stationäre (unbeschleunigte) Flugzustände, bei denen die vertikal wirkenden Auftriebs- und Gewichtskräfte und die v. a. horizontal wirkenden Antriebs- und Widerstandskräfte sowie ihre statischen Momente im Gleichgewicht sind (z. B. beim Horizontalflug und beim Schiebeflug), und instationäre (beschleunigte) Flugzustände, bei denen dies nicht zutrifft und Beschleunigungen sowie zusätzliche Drehmomente wirksam werden, die z. B. den Steig- oder Sinkflug oder den Kurvenflug ergeben oder (v. a. bei kleinen Abweichungen vom jeweiligen Gleichgewicht) zu Gier-, Nick- und Rollbewegungen oder -schwingungen führen (Gieren, Nicken, Rollen). Weitere Flugzustände sind der Gleitflug, der Sturzflug und das Trudeln.

 

Im übertragenen Sinne wird auch jede Fortbewegung außerhalb der Erdatmosphäre im Weltraum als Flug bezeichnet, wobei in diesem Fall meist von Raumflug gesprochen wird. Diese auf Raumflugbahnen erfolgenden Flüge werden durch hinreichende Bewegungsenergie der Körper ermöglicht, wobei Änderungen ihrer Bahn im Weltraum durch den Massenausstoß von Zusatzraketen und besonderen Raumflugantrieben oder durch die Gravitationswirkungen anderer Himmelskörper (Fly-by) erfolgen. Es gibt hier allerdings keine einheitliche Auffassung darüber, ob diese Bewegungen als Raumflug oder Raumfahrt zu bezeichnen sind.

 

 2) Biologie: Fliegen, in der Zoologie werden beim Flug von Tieren zwei Formen unterschieden: Im passiven Flug (Gleitflug) kann die Anfangshöhe nicht aktiv überschritten werden. Der Vortrieb beruht nur auf der Bewegungsenergie des Absprungs, Antriebsenergie ist die Schwerkraft, die dem Körper eine Fallbeschleunigung verleiht. Diese Flugform kommt bei einigen Wirbeltieren vor, die besondere morphologische Strukturen (Gleitflächen) ausgebildet haben, z. B. die Schwimmhäute zwischen den Fingern und Zehen einiger südamerikanischen Frösche, die breiten seitlichen Hautlappen des Faltengeckos und Flugdrachens oder die Flughäute der Gleithörnchen. Fliegende Fische benutzen die vergrößerten Bauch- und Rückenflossen als Gleitsegel. - Eine Form des Gleitflugs ist das Segeln (z. B. der Greifvögel, Störche), bei dem durch Ausnutzung von Thermik und unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten in verschiedenen Höhen die Flughöhe gehalten oder gesteigert werden kann.

 

Beim aktiven Flug erfolgt die Fortbewegung im Luftraum durch Muskelkraft. In der Stammesgeschichte ist diese Flugform viermal unabhängig voneinander entwickelt worden: bei Insekten, Reptilien (den ausgestorbenen Flugsauriern), Vögeln und Säugern (den Fledermäusen). Insekten nehmen zahlenmäßig den größten Anteil unter den flugfähigen Tieren ein. Nach den Erkenntnissen aus fossilen Funden lebten die ältesten Fluginsekten (Urflügler, Palaeodictyoptera) vor rd. 300 Mio. Jahren. Analog zu den Flügeln der Insekten, die sich aus Hautausstülpungen gebildet haben, haben sich die Flügel der Wirbeltiere aus den Vorderextremitäten entwickelt. Bei den Flugsauriern erreichten sie eine Spannweite von bis zu 15 m. Die Fledermäuse sind die einzigen aktiv fliegenden Säugetiere. Analog zu den Flugsauriern haben sie zwischen Arm, Fingern und Rumpf eine Flughaut ausgebildet, jedoch sind alle Finger stark verlängert, während bei den Flugsauriern lediglich der vierte Finger, an dem die Flughaut ansetzte, erheblich verlängert war. Beim aktiven Flug gelten die gleichen aerodynamischen Prinzipien wie beim Gleitflug; es gibt jedoch zahlreiche Variationen: Beim Vogelflug werden Vor- und Auftrieb durch Querkräfte erzielt. Der Flügel führt eine Wellenbewegung aus, deren Amplitude am Armteil geringer ist als am Handteil. Außerdem kann der Handteil gegen den Armteil verdreht werden (Verwindung), sodass beide Teile zur gleichen Zeit verschiedene Anstellwinkel haben können. Am häufigsten ist der Ruderflug (Schlagflug). Dabei wird beim Abschlag der Armteil direkt von vorn angeblasen (Anstellwinkel = 0º), der Handteil von unten (Anstellwinkel positiv; starker Vor- und Auftrieb). Beim Übergang zum Aufschlag ändern sich beide Anstellwinkel: Der der Hand wird annähernd 0º, der des Armteils positiv (starker Auftrieb, leichter Rücktrieb). Beim Abschlag ist somit nur der Handteil belastet, der allein den Vortrieb erzeugt. Beim Aufschlag dagegen ist der Handteil meist ohne Bedeutung. Viele Kleinvögel (z. B. Sperling, Bachstelze) legen ihn in dieser Phase dem Körper an (Bogenflug, Bolzenflug), wobei auf Kosten der Höhe Geschwindigkeit gewonnen wird. Manche Schnellflieger (z. B. der Mauersegler) benutzen den Handteil auch beim Aufschlag, um eine zusätzliche Vortriebskomponente zu erhalten (Horizontalrütteln). Sie leiten über zum Rüttelflug, einer Flugweise, bei der auch im Aufschlag durch Anströmung der Flügeloberseite Vortriebskräfte erzeugt werden. Als Aufrütteln bezeichnet man die mehr oder weniger steil aufwärts gerichtete Startphase. Dabei wird viel Vortrieb erzeugt, sodass der Vogel bei genügendem Wind zum Ruderflug übergehen kann. Beim Standrütteln (Platzrütteln) dagegen, wie es z. B. nach Beute ausschauende Turmfalken zeigen, steht der Körper nahezu senkrecht. Die beim Flügelauf- und -abschlag erzeugten Vortriebskräfte werden zum Auftrieb, der das Körpergewicht kompensiert, sodass der Vogel in der Luft »steht«. Auch kurz vor dem Landen wird mittels einer kurzen Rüttelphase von den meisten Vögeln die Horizontalgeschwindigkeit abgebremst (Bremsrütteln).

 

Bei den geflügelten Insekten (Pterygota) sind die Flügel Ausstülpungen der Körperwand im mittleren und hinteren Brustsegment. Sie werden in der Metamorphose durch den Blutdruck ausgestülpt. In den Flügeladern, die der Versteifung und Spannung der Flügelfläche dienen, bleiben Kanäle für Blut, Tracheen und Nerven erhalten. Gelenkstücke (Pteralia) stellen auf der Oberseite die gelenkige Verbindung mit dem Rücken (Tergum) her, auf der Unterseite bewegen sie sich um einen Gelenkarm der Flanke (Fulcrum). Direkte Flugmuskeln setzen an den Flügeln selbst an (z. B. ein Teil der Flugmuskeln bei Libellen). Indirekte Flugmuskeln hingegen bewirken den Auf- und Abschlag der Flügel über das Fulcrum durch Heben und Senken des Tergums, wobei die Längsmuskulatur als Senker und die Dorsoventralmuskulatur (vom Rücken zur Unterseite) als Heber wirkt. Dieser Hebelapparat erzeugt bei den meisten Insekten die Hauptkraft. Bei der alternierenden Kontraktion dieser Muskeln gerät das Tergum in Vibration, die dann auf die Flügel übertragen wird. Bei langsamer fliegenden Insekten ist diese synchron mit den die Muskeln aktivierenden Nervenimpulsen (synchrone Flugmuskulatur, neurogener Rhythmus). Bei Arten mit höherer Schlagfrequenz (bis mehr als 1 000 Hz bei sehr kleinen Mücken) sind die Vibrationen asynchron (asynchrone Flugmuskulatur, myogener Rhythmus): Die Nervenimpulse versetzen die Muskeln lediglich in einen anfangs aktiven Zustand, das Kontraktionssignal erfolgt dann im Weiteren durch einen mechanischen Reiz des vibrierenden Tergums. Dieses Prinzip macht die außerordentliche Effektivität des Flugapparates der Insekten aus. - Weitere kleinere Muskeln dienen der Rotation, der Verwindung und bei einigen Insektengruppen auch der Bewegung in die Ruhelage über dem Hinterleib (Abdomen). Flügelbewegungsrichtung, Rotation und Verwindung erzeugen den Auf- und Vortrieb. Meist schlagen die beiden Flügelpaare der Insekten synchron. Nur die der Libellen schlagen unabhängig voneinander, meistens im Gegentakt. Libellen erzielen so eine besondere Manövrierfähigkeit. Bei einigen Insektenordnungen sind die Vorderflügel als Schutzorgane verfestigt, z. B. bei Käfern, bei denen die großen häutigen Hinterflügel quer gefaltet unter die Deckflügel (Elytren) gelegt werden. Diese Deckflügel spielen für die Flugleistung keine oder nur eine unbedeutende Rolle. Bei Hautflüglern (Hymenoptera) übernehmen die Vorderflügel die Hauptleistung, bei Zweiflüglern (Diptera) sind nur Vorderflügel vorhanden, während die umgebildeten Hinterflügel als Schwingkölbchen (Halteren) eine Steuerfunktion übernehmen. - Während die Flugleistung bei großen Insekten (Ruder- und Schwirrflug) wie bei Vögeln eine entsprechende Flügelfläche und Muskelkraft voraussetzt, nimmt mit abnehmender Körpergröße die Bedeutung der Zähigkeit der Luft zu und die Bewegungsmechanik ändert sich in einem Vortrieb.

 

In der Botanik kommt nur der passive Flug von Samen, Früchten, Pollen und Sporen vor, der durch Wind (Windflieger) oder Schleudermechanismen (Schleuderflieger, Ballisten) verursacht wird und ihrer Verbreitung dient. Voraussetzungen bei den Windfliegern sind geringes Gewicht und vergrößerte Oberfläche (z. B. durch häutige Auswüchse, »Flügel«), damit der Wind besser angreifen kann. Windflieger sind z. B. Pollenkörner, Bakterien, Pilz-, Moos- und Farnsporen, Früchte des Blasenstrauches mit luftgefüllten Hohlräumen, Birken- und Ahornfrüchte mit Flügeln, Samen der Baumwolle mit allseitigem Haarkleid oder Früchte des Löwenzahns mit Haarschirmen. Bei den Schleuderfliegern oder Körnchenfliegern werden Samen, Pollenkörner oder Pilzsporen explosionsartig durch Turgormechanismen (z. B. Samen der Spritzgurke, Sporen höherer Pilze) oder durch Austrocknungs- oder Kohäsionsmechanismen (z. B. Samen vom Storchschnabel, Pollenstaub) fortgeschleudert. Bei den Ballisten sitzen die Früchte an verholzenden elastisch federnden Stängeln, aus denen die Samen nach Wind- oder Tierberührung durch Öffnungen der trockenen, reifen Früchte ausgestreut werden (z. B. Mohn- und Primelsamen).

 

Literatur:

 

Symposium physiology and biophysics of insect flight, hg. v. W. Nachtigall, 2 Bde. (Mainz 1983, dt. u. engl.);

 

Bird flight. Vogel-F., hg. v. W. Nachtigall:(1985);

 W. Nachtigall: Warum die Vögel fliegen (1985).

 

 3) Heraldik: zusammengehörig angeordnete (Adler-)Flügel, häufig als Helmzier auftretend.

 

 4) Luftfahrt: 1) eine mithilfe eines Flugzeuges vorgenommene Ortsveränderung; 2) eine bestimmte flugplanmäßige Luftverkehrsverbindung zwischen zwei Orten.