Titelbild

Hoe Ornithopters Vliegen

Flagge flag vlag pavillon

De principes van het vliegen
van ornithopters

Inhoud:

  1. Definitie
  2. Werkingsprincipe van de slagvleugel
  3. Slagvleugeleigenschappen
    gedurende de vlucht
  4. Hoe vogels vliegen
  5. Externe Links

1. Definitie

Een ornithopter, of ornitero zoals Leonardo da Vinci ze noemde, is een vliegtuig zwaarder dan lucht, dat vliegt als een vogel door middel van vleugelslagen. Het speciale kenmerk zit in de vleugels die niet alleen lift maar ook stuwkracht leveren.

De ornithopters hebben meestal de afmeting van vogels of modelvliegtuigen en worden ook wel slagvleugelmodellen genoemd.

Het basisprincipe van de slagvleugel was al ontdekt door Referenties Otto Lilienthal (1889). Om te helpen begrijpen hoe grote ornithopters effectief vliegen is zijn functionele beschrijving nog steeds trend-setting tot op de dag van vandaag. Met name zijn het Referenties Alexander Lippisch (artikelen 1925 - 1939) en Referenties Erich von Holst (artikelen 1940 - 1943) geweest, die net als het onderzoekswerk van vele biologen, de slagvleugeltheorie verder hebben ontwikkeld. Maar veel details zijn nog steeds niet begrepen.

Er zijn altijd verschillende versies van de slagvleugeltheorie geweest. Ze bestaan allemaal naast elkaar en hun beschrijvingen zijn wijd verspreid. Het berekenen van het krachtenevenwicht van een vlakke en meestal langzame op- en neergaande slagvleugel blijft tot op de dag van vandaag moeilijk. In het algemeen is dit alleen in vereenvoudigde vorm mogelijk. Verder geldt dat de kennis van de aandrijfwijze en speciaal het vleugelontwerp nog veel te wensen overlaat.

In elk opzicht staan de ornithopters nog steeds aan het begin van hun ontwerpontwikkeling. Maar sterke aandrijvingen maken hele mooie vluchten nu al mogelijk.

Hieronder volgt, in verkorte vorm, een versie van de slagvleugeltheorie.

toets

2. Werkingsprincipe van de slagvleugel

Optimale liftverdeling voor ornithopters
Diagram 1
Liftverdelingen voor een licht klimvlucht met een relatief hoog gemiddeld moment aan de slag-as
Liftverdeling voor een rustig toenemende stijgvlucht, version 2
Diagram 2
Liftverdelingen voor een licht klimvlucht met een relatief laag gemiddeld moment aan de slag-as

Bij een gestrekte slagvleugel wordt de lift, net als bij een vaste vleugel, door een luchtstroom vanaf de voorzijde opgewekt.

Maar bij de opgaande slag raakt de luchtstroom de vleugel meer aan de bovenzijde en bij de neergaande slag meer aan de onderzijde. De veranderingen zijn klein bij de vleugelwortel worden groter richting de vleugeltip.

Met het permanent veranderen van de slagrichting moet de vleugel enigszins draaien om zich aan te passen aan toestromende lucht. Hierdoor wordt de liftverdeling over de gehele spanwijdte aangepast (zie hiervoor ook de diagrammen).

Bij de neergaande slag van de vleugel is de lift groter dan tijdens de glijvlucht en ook meer verplaatst naar de vleugeltip. Het is eenvoudig voor te stellen dat er meer stuwkracht wordt gegenereerd over de gehele spanwijdte gedurende de slagbeweging. Dit werkt identiek als een propellerblad met een hele grote spoed, met dit verschil dat het propeller-omtrekskracht die moet worden opgewekt hier lift wordt genoemd en ook als zodanig wordt gebruikt.

Krachten op een punt van een slagvleugel
Vectordiagram van de krachten op de slagvleugel
Krachten bij de opgaande slag van de vleugel
Resulterende krachten tijdens de opgaande vleugelslag

Bij de opgaande slag is de situatie omgekeerd. Over het geheel genomen is de liftverdeling kleiner en meer verschoven naar de vleugelwortel. Met de slagbeweging in de richting van de liftkracht zal de vleugel meer werken als een windmolenblad. Als de liftkracht groot genoeg is dan drukt deze de vleugel omhoog zelfs zonder mechanische aandrijving. Daarbij werkt de vleugel met de bewegingsweerstand en de werkweerstand van de windmolen tegen de vliegrichting in (zie ook het vectordiagram).

Op hetzelfde moment worden de buitenste vleugelgebieden meer van boven aangestroomd. Er wordt inderdaad negatieve lift geleverd zoals bij een propeller maar ook stuwkracht (zie ook het vectordiagram).

Of bij de opgaande slag de windmolen- of de propellerfunctie domineert hangt af van de vorm van de liftverdeling (voor meer informatie zie het volgende hoofdstuk).

Vergelijking van een slagvleugel met propeller and windmolen
Vergelijking van diverse aërodynamische machines

De bijgaande afbeelding maakt duidelijk dat de vergelijking niet in alle gevallen opgaat voor een propeller en voor een windmolen. De snelheidsproporties van de slagvleugel zijn totaal verschillend. Maar deze draaiende machines zijn niet ontworpen voor gelijktijdige liftopwekking. Bovendien is bij een slagvleugel de lift in het midden van de spanwijdte nooit gelijk aan nul - net als bij roterende mechanismen.

Een slagvleugel is een aërodynamische machine met twee arbeidsslagen, de op- en de neergaande slag. Bij een niet versnellende horizontale vlucht van een vliegende staartloze ornithoptervleugel is de efficiëntie van deze machine gelijk aan nul. Het beweegt alleen zichzelf maar levert geen vermogen.

Maar als je een romp en een staart aan de vliegende ornithoptervleugel verbindt dan moet de slagvleugel vermogen leveren om de parasitaire weerstand te overwinnen. Nu levert de slagvleugel opbrengst. Op een vreemde manier is nu - bij een overigens gelijke vliegtoestand - de efficiëntiegraad hoger dan daarvoor (groter dan nul). De efficiëntiegraad van een slagvleugel zal bijvoorbeeld toenemen met de afmeting van de staart bij het in stand houden van het krachtenevenwicht. De parameter efficiëntiefactor is relatief niet toepasbaar bij het evalueren van slagvleugels (please take a look at the comparison of the transport performance).

Ondanks de berekening van het rendement dan wordt toch, bij de beschouwing van de voortstuwing, de gelijktijdig ontstane lift buiten beschouwing gelaten. In dit geval zijn er echter geen verdere weerstanden meer te overwinnen. De lift wordt vanwege de aandrijving zogezegd gratis opgewekt.

De totale kracht wordt groter naarmate de liftverdeling van de op- en neergaande slag meer van elkaar verschillen - speciaal aan de vleugeluiteinden waar het meeste werk moet worden verricht om stuwkracht op te wekken. Als het verschil gelijk is aan nul, werkweerstand en stuwkracht zijn dan even groot en heffen elkaar op (vergelijk het bovenstaande vectordiagram en Referenties A. Lippisch 1938). Het totale aandrijfvermogen is dan gelijk. Bij een bestaand liftverschil wordt de stuwkracht ook verhoogd bij toenemende slagfrequentie.

De grootte van de lift wordt ook door de instelhoek bij de vleugelwortel bepaald. Bij boven afgebeelde liftverdelingen wordt de instelhoek gedurende de vleugelslagbeweging konstant gehouden. De getoonde liftverschillen bij de vleugelwortel ontstaan alleen door verschillende, geïnduceerde zoghoeken (zie diagram Zogwindverdelingen).

Om bij de opgaande slag de lagere lift van de vleugeltips tenminste gedeeltelijk gelijk te verdelen zal de lift bij de vleugelwortels tegelijkertijd groter moeten worden. Over de instelhoek bij de vleugelwortels van vogels zijn geen onderzoeken bekend. Met betrekking tot het uitsmeren van de totale lift wordt in de literatuur van Referenties E. von Holst (1943) een verdraaiïng van de vleugelwortel aanvullend met de vleugelverdraaiïng geopperd. Tijdens de opgaande slag zal dus de instelhoek groter zijn. Bij vogels tijdens de trek is dit soms waar te nemen (zie hiervoor de animatie van de zwaan en de ooievaar en in the article Lift during wing upstroke Engelse versie 7.0, PDF 0.7 MB).

Het kan ook zijn, dat de vogel tijdens de opgaande vleugeslag de instelhoek en/of de profielwelving rond de ellebogen vergroot. Ook op deze manier wordt het verplaatsen van de lit in de richting van de vleugelwortel ondersteund en wordt de lift tijdens de opgaande slag groter en dus de totale lift gelijkmatiger.

Bij een rustige vlucht moeten alle krachten, en met name de impulskrachten, die de ornithopter gedurende een complete vleugelslagcyclus met elkaar in evenwicht zijn. Het propellereffect moet niet alleen in balans zijn met het windmoleneffect maar ook met alle nog optredende weerstanden op de vleugel en de romp van de ornithopter. Op hetzelfde moment moet het positieve deel van de lift het negatieve deel opheffen en wel zodanig dat deze nog groot genoeg om het vliegtuig te dragen.

3. Slagvleugeleigenschappen gedurende de vlucht

toets

3.1 Vloeiend toenemende stijgvlucht

Bij de opgaande slag kunnen de aërodynamische krachten worden aangepast met voldoende vleugelverdraaiing zodat de draaimomenten rond de vleugelophanging(schouder) zichzelf uitbalanceren (zie de volgende afbeelding). Hier is te zien dat de vleugel in de nabijheid van de romp werkt als een windmolen en deze vermogen levert om de vleugeleinden te laten werken als een propeller. Dit is de eerste mogelijkheid om de opgewekte windenergie toe te passen.

Er is geen energiegebruik of overdracht bij de configuratie van de opgaande slag. De vleugel kan bij wijze van spreken zonder kracht omhoog bewegen. Propeller en windmoleneffecten heffen elkaar op. De totale energieopbrengst van de opgaande slag is dan ook gelijk aan nul.

Liftverdeling bij een slagvleugel 
tijdens de opgaande slag met gebalanceerd moment
Diagram 3
Liftkrachtverdeling met gebalanceerd moment tijdens de opgaande vleugelslag.

Door het hefboomeffect van de vleugel moet de positieve lift vlakbij de romp groter zij dan de negatieve lift aan de vleugeltip. Opgeteld resteert er steeds een positieve lift tijdens de opgaande slag (Referenties Otto Lilienthal 1889). De neergaand vleugelslag met zijn, over het algemeen, hoge liftopwekking en stuwkracht zorgen voor de resterende krachten gedurende de gehele slagperiode.

Als men in plaats van aan lift, de voorkeur geeft aan stuwkracht tijdens de opgaande slag, dan moet het volgende worden overwogen. Om de totale liftbehoefte, alleen gedurende de neergaande slag op te wekken, in principe de helft van de tijd, dan moet de liftkracht (dus ook het vleugeloppervlak) bijna verdubbeld worden. Dit en de daarmee samenhangende liftfluctuaties zijn alleen bij uitzondering mogelijk.

Zoals te zien is in diagram 1 zijn de liftverdelingen van beide bewegingen verschillend van grootte. In ieder geval resulteert dit bij een een lage slagfrequentie in een duidelijke pendelbeweging van de romp. Maar door de daarbij gegenereerde variaties van de invalshoek wordt dit effect aanzienlijk gedempt. Deze variaties zijn niet in het diagram opgenomen.

Natuurlijk zijn er andere instelmogelijkheden in de omgeving van het gebied van de voorgaand genoemde liftverdeling. Deze zijn erg geschikt voor een rustig toenemende klimvlucht met een gemiddelde slagfrequentie. Mijn EV-ornithopters zijn gebouwd voor deze manier van vliegen.

toets

3.2 Kruisvlucht

Uitgaand van het hiervoor beschreven vluchtscenario voor de horizontale kruisvlucht is het voordeliger om de totale lift tijdens de opgaande slag te verhogen en het tevens een beetje richting de vleugeltip te verschuiven. Daar wordt n.l slechts een klein beetje lift gegenereerd of zelfs helemaal niets (zie de krachtvectoren in de volgende afbeelding). Maar op deze manier worden het windmoleneffect en zijn arbeidsweerstand verhoogd.

Krachten op de vleugel van een ooievaar tijdens de op- en neergaande slag
Krachten op de vleugel van een ooievaar tijdens de
op- en neergaande slag
van Referenties Otto Lilienthal

Dat dit voordelig zal blijken te zijn is op het eerste gezicht verwonderlijk. Het windmoleneffect kan nu niet langer worden gebruikt op aandrijfvermogen te leveren in de buurt van de vleugeltip. Zou het niet beter zijn om eenvoudig de slagfrequentie te verhogen?

Overeenkomstig een voorstel van Otto Lilienthal mag de windmolenenergie en de energie van de opgaande slag gebruikt worden in een tweede mogelijkheid. In het begin zal de ornithopter vertragen door de werkweerstand. De daarbij onttrokken kinetische energie kan worden opgeslagen in een veer. De veer zodanig gemonteerd worden dat deze opgespannen wordt tijdens de opgaande slag. De veer ontspant zich weer tijdens de neergaande slag en ondersteunt daarbij de slagbeweging, genereert stuwkracht en zet energie uit de opgaande slag weer om naar kinetische energie van het model.

Een derde mogelijkheid voor het gebruik van windmolenenergie betreft de versnelling van de vleugelmassa in de richting van de opgaande slag. Als de vleugels dan worden vertraagd in de bovenste vleugelpositie door een veer en versneld in de richting van de neergaande slag dan wordt de terugtransformatie van de energie uit de opgaande slag ook op deze wijze tot stand gebracht. Daarbij moet de versnelling van de vleugel niet worden gelimiteerd tot de initiële positie van de opgaande slag.

Gedurende de opgaande slag is in dit soort gevallen geen aandrijving nodig van de slagvleugels. De vleugel levert zelfs dan energie aan de hiervoor genoemde veren. In ieder geval moet de windmolenbeweging wat voor kracht dan ook tegenwerken anders kan er geen lift worden opgewekt bij een bewegelijke losse vleugel.

De energieopwekking van de vleugel bij de opgaande slag is relatief klein. Deze zal groter worden naarmate het model luchtstromingtechnisch beter is gebouwd
Deze zal groter worden naarmate het model luchtstromingtechnisch beter is gebouwd.

Een goede manier om het windmoleneffect te verminderen is, ondanks sterke liftopwekking, het trekken of slippen van de buitenste vleugelsectie gedurende de opgaande slag van de binnenste vleugelsectie. Daardoor gedraagt de buitenste sectie zich als een winlet voor de binnenste sectie van de vleugel.

  • Dit heeft voornamelijk een een tweedelingseffect op de effectieve windmolenspanwijdte.
  • Op hetzelfde moment wordt de geïnduceerde weerstand van de binnenste vleugelsectie verminderd door het wingleteffect.
  • Verder reduceert het nog de problemen van de massatraagheid van de vleugel, met name in de omgeving van de bovenste vleugelpositie.

Om bij de opgaande slag veel lift op te wekken is het vleugelprofiel van de binnenste vleugel voorzien van een grote welving.


Beeldenserie van foto's
verhoogd en vertraagd (0.4 MB)
De kruisvlucht van een knobbelzwaan vlak boven het water.

Zwaan tijdens kruisvlucht
Deze fotoserie is mij verstrekt door Referenties A. Piskorsch.

  • Het draaien tijdens de neergaande slag is verwaarloosbaar klein.

  • Voor een liftopwekkende opgaande slag wordt de invalshoek van de binnenste vleugelsectie in het begin vergroot. This already starts before the end of downstroke, reaches the maximum near the lower stroke end position and ends approximately at the middle of the wing upstroke. The changing of the angle of attack near the wing root is a characteristic of the flapping flight of birds. It increases the shift of lift distribution along the semi-span, but is not always as pronounced as in this flight situation (after starting obviously the full cruising speed is not yet reached here).

  • Due to the extended shift of the lift distribution toward the wing root also increases the area of the slipstream (blast of air) or the thrust. More details about this you can find in het Handboek, bijlage E (Duits) en in het artikel Arrangements of wing tip vortices on flapping wings (Engelse versie 4.0, tweede hoofdstuk, PDF 0.5 MB)

  • Als gevolg van het drukverschil tussen de boven- en onderkant van de binnenste vleugelsectie heeft de draaibare buitenste vleugelsectie de neiging om naar boven te draaien. Dit wordt waarschijnlijk tegengegaan door de negatieve druk bij de vleugeltip.

  • De sturende binnenste vleugelsectie stopt in de bovenste slagpositie tot het einde van de opgaande slag van de buitenste vleugelsectie is bereikt.

  • Als de buitenste vleugelsectie is opgetrokken dan wordt de opgaande slag alleen nog beïnvloed door de lift.

  • De vleugelverdraaiing verandert hierbij tijdens de opgaande slag.


Als gedurende de opgaande slag de totale lift opgewekt wordt dan werkt de slagvleugel inderdaad als een tweetakt motor in de liftrichting, maar wanneer dit gezien wordt in de vliegrichting dan is deze wisselend omgekeerd. Niettegenstaande dat, wordt de windmolenenergie gebruikt voor opwekking van stuwkracht - uiteraard onder aftrek van de gebruikelijke verliezen als profielweerstand en geïnduceerde weerstand. Maar deze nemen ook toe bij liftopwekking.

Onafhankelijk van de versnellingsrichting dient de vliegsnelheid constant gehouden te worden. Hieraan draagt een hoge slagfrequentie en een hoge modelmassa zeker bij.

Gedurende zulke kruisvluchtconfiguraties van de opgaande slag wordt de lift groter dan bij een geleidelijk toenemende klimvlucht. Los van opwekking van trekkracht kan lift ook gedurende de neergaande slag worden opgewekt. Daarvoor moet de liftverdeling verschoven worden naar de vleugelwortel en in verhouding lager worden afgesteld.

Liftverdeling bij ornithopters tijdens de kruisvlucht met weinig geïnduceerde weerstand
Diagram 4
Liftverdelingen voor een kruisvlucht met een relatief laag gemiddeld moment aan de slag-as

Alles bij elkaar genomen wordt de liftverdelingen van beide werkcycli bijna gelijk aan die van de liftverdeling tijdens de zweefvlucht. Deze wordt beter benadert naarmate het vliegtuig stromingstechnisch is geoptimaliseerd. Er is dan minder stuwkracht nodig. verder zal hierdoor de geïnduceerde weerstand tijdens de neergaande slag aanmerkelijk minder zijn.

Waarschijnlijk is het genoeg de lift slechts een beetje langs de spanwijdte te verschuiven, zonder de afmeting te wijzigen, richting de vleugelwortel tijdens de opgaande slag en richting de vleugeltip tijdens de neergaande slag. Daarvoor is echter een verdraaiing van de vleugelwortel vereist.

Beeldenserie van een super 8 film
verhoogd en vertraagd
Gedurende de gehele neergaande slag en aan het begin van de opgaande slag neemt de invalshoek in het midden van de halve spanwijdte toe.

Meeuw tijdens kruisvlucht
Uit een 16 mm film van
Referenties A. Piskorsch

De voordelen van een slagvleugel die in twee tegengestelde richtingen werkt bij de op- en neergaande slag ligt met name in de opwekking van dezelfde hoeveelheid lift. De verticale beweging van de romp is tijdens de horizontale vlucht vrijwel geheel verdwenen.

Alles bij elkaar genomen geldt dat een effectieve constante kruisvlucht alleen worden gerealiseerd wanneer de stuwkracht naar voren is gericht en niet omhoog. Daarbij is de slagfrequentie beduidend lager dan bij de volgende manier van vliegen.

toets

3.3 Sterk stijgende klimvlucht en bidvlucht

In het voorgaande zijn vluchtomstandigheden beschreven waarbij de lift omhoog en de stuwkracht naar voren is gericht. Het totale gewicht wordt gedragen door de vleugelliftkracht. Kortweg noemen we dit Vliegen met lift.

Maar in vergelijking met een helikopter kan de gewichtskracht gedurende de vlucht door een krachtstroom die omlaag gericht is en een trekkracht die omhoog gericht is. Dit heet Vliegen met stuwkracht. Daarbij wordt de opgaande vleugelslag praktisch alleen verricht door de aandrijving. In principe staat gedurende de onversnelde vlucht de stuwkracht altijd loodrecht op het vlak van de vleugelslag en kan deze worden aangepast door de instelhoek.

Totaalkrachten bij een kleine vogel tijdens nadering
Kleine vogel
tijdens nadering

Als de stuwkracht precies in de vliegrichting wijst, dan is er sprake van of zuiver vliegen met stuwkracht (verticale klimvlucht) of een zuivere vlucht met lift (horizontale vlucht). Bij instellingen tussen deze uitersten in en gedurende niet te langzame horizontale beweging wordt de de gewichtskracht uitgebalanceerd door de door de vleugel geleverde lift- en stuwkracht. Deze gemengde vormen worden toegewezen aan het z.g. vliegen met stuwkracht.

De grondstart van een ornithopter, hangen op één plaats, sterk stijgende vlucht en de langzame horizontale vlucht zijn alleen mogelijk met het vliegen met stuwkracht. Hier tegenover staat dat een snelle horizontale vlucht kan worden gerealiseerd met beide methoden (met een duidelijk onderscheid in de benodigde hoeveelheid vermogen). Relatief snelle horizontale vluchten en kruisvluchten kunnen alleen worden gerealiseerd op basis van vliegen met lift.

In de praktijk fungeert de hoek van het vlak van de vleugelslag als een identificatie criterium voor de vliegmethode Tijdens de horizontale vlucht is deze vertikaal ten opzichte van de vliegrichting. Als dit aanzienlijk afwijkt (meer dan 10 graden) dan wordt gevlogen met stuwkracht. Verder geldt dat wanneer een grote vleugelverdraaiing wordt geconstateerd waar bij een normale vlucht slechts weinig vleugelverdraaiing optreedt (In ieder geval bij hoge Reynoldsgetallen). Ook een relatief hoog benodigd vermogen wijst in deze richting.

Verder zijn de poten van de vogels, in ieder geval bij de grotere, niet volledig naar achteren gestrekt als ze met stuwkracht vliegen. Ook is het lichaam niet volledig in de vliegrichting gericht (Referenties R. Demoll 1930). In publicaties van onderzoeken met betrekking tot de vogelvlucht wordt vrijwel nooit gewezen op deze twee van elkaar afwijkende vliegmethoden. Het hoge vermogen dat benodigd is gedurende de langzame vlucht wordt in het algemeen alleen toegeschreven aan de toegenomen geïnduceerde weerstand (b.v. zie externe link 1).

Ornithopter van A. Pénaud
A. Pénaud (1872)

Vliegen met stuwkracht wordt al toegepast bij een technisch model sinds het begin van van let luchtvaarttijdperk. Maar het horizontaal vliegen van grote en zware ornithopters vraagt aanzienlijk meer meer vermogen dan wanneer alleen met lift wordt gevlogen.

Otto Lilienthal maakte al een duidelijk onderscheid tussen deze twee manieren van de vogelvlucht met behulp van vermogen en heeft ook de enorme hoeveel Werkbelasting aangegeven die nodig is bij een langzame vlucht.

toets

4. Hoe vogels vliegen

Birds also apply the shifting of lift along the wing for propulsion or thrust generation. Erich v. Holst has illustrated it very clearly in the following scheme. In it, the location of the center of the lift distribution is represented by a wing section which is shiftable along the wing semi-span.

lift and thrust forces in the flight of birds
Basic principle of lift and thrust
generation in the flight of birds

On the top of the stroke it is shifted towards the wing tip and at the bottom point to the wing root. In this way, seen over a whole flapping period, while maintaining the transverse force Q (or the lift) the thrust S gets larger than the backward directed force R.

This ingenious trick of nature makes it possible to generate lift also during the upstroke and still enables the generation of a thrust.

Because birds are aerodynamically efficient shaped it requires only a relatively small shifting of lift for the cruise flight (see, for example the position of the centers of pressure in diagram 4, above).

Hoewel biologische slagvleugels dienen als voorbeeld voor de vleugels van ornithopters, moet gezegd worden dat ze veel complexer zijn (zie de Referenties literatuur over de vogelvlucht).

Animatie van de vogelvlucht
Verhoogd en vertraagd
ofwel Animatie in verf
In tegenstelling tot kleinere vogels worden hier de slagpennen gespreid tijdens de op- en neergaande vleugelslag.

Ooievaar tijdens kruisvlucht
Uit een 16 mm film van
Referenties A. Piskorsch

De basis bewegende delen van een vogelvleugel met betrekking tot de voorwaartse beweging zijn:

De slagbeweging van de vleugel is absoluut noodzakelijk voor het opwekken van stuwkracht. In het algemeen geldt dat de vleugelverdraaiing plaatsvindt om aërodynamische redenen. In tegenstelling hiermee zijn de snelle bewegingen en het draaien van de vleugel net als het trekken van de buitenste vleugelsectie alleen bedoeld om de efficiëntie te verhogen. Wat dat betreft is er nog weinig inzicht ten aanzien van de effecten.

Of vogels nog ander opties hebben om de energie te benutten die tijdens de opgaande slag vrijkomt zoals genoemd in de eerste optie, bijvoorbeeld het gebruik van elastische systemen zoals bijvoorbeeld die bij een springende kangaroe, is vooralsnog niet bekend.

Alle voorgaand genoemde bewegingscomponenten worden gebruikt en daarnaast nog:

Foto, van achteren genomen, van een glijvlucht van een ooievaar
Spreiding van de slagpennen van een ooievaar tijdens de glijvlucht

Het zal nog lange tijd technisch onmogelijk zijn zo'n zelfde graad van perfectie te bereiken voor zover dat al mogelijk is.

Ook in beschrijvingen van de vogelvlucht wordt de functie van de neergaande vleugelslag vaak met de werking van een propeller vergeleken. Echter bij de vogels zal dit alleen voor het buitenste vleugelbereik gelden. Bovendien is men het er over eens dat bij de neergaande vleugelslag de meeste aandrijving wordt gerealiseerd. Deze voorstelling komt nagenoeg overeen met de bovenstaande beschreven theorie.

Krachten tijdens de slagvlucht van vogels

Veranderingen van dwarskracht en weerstand tijdens een slagperiode op een willekeurig punt van de arm- en handvleugel.

Loodrecht naar boven c.q. in de vliegrichting werkende aandelen van de resulterende kracht leveren liftkracht en voortstuwing (zie diagram opbouw van de krachten). In de bovenste en onderste vleugelpositie zijn de krachten gedurende een kort moment vrijwel gelijk aan die tijdens een glijvlucht. Bewegingen van de vliegbaan van de romp als gevolg van de schommeling in liftkracht worden verwaarloosd.

Bij de opgaande vleugelslag ziet het er echter geheel anders uit. Tenminste voor de kruisvlucht geldt dat deze verschillend en vaak ook vaag beschreven wordt. Om bij de opgaande slag de bijkomende weerstand te vermijden wordt vaak alleen in de buurt van de romp liftkracht gevraagd. Het buitenste vleugelbereik moet daarentegen zonder noemenswaardige krachtontplooiing naar boven getrokken worden.

Kleine vogels omzeilen meestal deze problematiek van de toegevoegde weerstand. Zij zien bij deze vleugelslag dan bijna geheel af van de liftkracht. Daarvoor vouwen ze in deze slagrichting grotendeels hun vleugels samen. Bijna altijd wordt de liftkracht bij de opgaande slag als klein ten opzichte van de neergaande slag beschouwd.

Over de oorzaken van de bekende bijkomende weerstanden tijdens de opgaande slag met lift (windmolenenergie) worden slecht zelden uitspraken gedaan. Ook Referenties Otto Lilienthal en Referenties E. v. Holst vermelden deze stand van zaken slechts zijdelings.

De voor de neergaande slag van de vogel aangegeven liftverdeling -dus in de buurt van de romp met en in het buitenste vleugelbereik zonder liftkracht- is als gevolg van de daarbij optredende luchtdrukvereffening langs de spanwijdte nauwelijks te maken. Een dergelijk liftverdeling spreekt ook de werveltheorieën tegen (Wervelwet van Helmholz). Vogels zijn echter zeker in staat, gedurende de opgaande slag de liftopwekking in het buitenste vleugelbereik, deze duidelijk te reduceren. Tegelijkertijd kunnen ze zonodig de daar nog aanwezige positieve en negatieve liftkrachten zo instellen dat de gemiddelde lift van het buitenste vleugelbereik nul wordt. Dat ziet er dan zo ongeveer uit als in de bovenstaande diagrammen (bijv. bij de licht toenemende stijgvlucht, diagram 2 en de horizontale kruisvlucht, diagram 4).

Verdere details over de slagvleugeltheorie en de berekeningsmethode op basis van de strokenmethode die door Otto Lilienthal al voor slagvleugels gebruikt is is te vinden in het handboek.