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COMPARAISON

 

Nous arrivons maintenant à une partie culminante dans notre TPE : la mise en commun des observations.

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Après de nombreuses recherches, nous revenons au but du projet ; mettre en valeur les points communs entre une aile d’avion et une aile d’oiseau.

Tout au long du TPE, nous avons traité des aspects communs et des ressemblances assez remarquables entre ces deux structures, résumés à continuation.

L’homme, qualifié comme le plus rationnel des animaux, s’est dès un début inspiré de son environnement et de l’étude scientifique du monde ornithologique pour créer l’avion.

Grâce à quelques pionniers comme Da Vinci, Lilienthal ou les frères Wright, l’être humain a actuellement une conception et vision différente du monde des airs, du monde ailé.

Cette utopie dans un premier temps, est de nos jours banalisée aux yeux des pilotes et des millions de passagers qui fréquentent le trafic aérien.

D’une part, les similitudes physionomiques à l’œil nu font de l’avion et de l’oiseau de « machines » très proches.

Leurs structures ont remarquablement  des formes très précises qui aident et favorisent le vol.

Malgré quelques différences évidentes (l’avion est un objet artificiel, crée par l’homme), la ressemblance et sans doute frappante en quelques points :

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Présence d’une longue paire d’ailes ancrées au fuselage/corps

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Avions et oiseaux se caractérisent tout de même par la présence d’un nez (avion) et un bec (oiseau) qui favorise un décollement de la couche limite plus tardif.

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La queue a tout de même un rôle très important, car elle aide à diriger les mouvements d’avions et oiseaux

 

 La présence de plumes chez les oiseaux est cependant un élément qui diffère de la structure externe des avions.

Tout de même, le plumage a un rôle similaire aux couches de composites situés sur les ailes des planeurs : de textures lisses, ces deux composants favorisent à un écroulement d’air fluide, absent de toute turbulence.

Cependant, ces ressemblances ne sont pas uniquement observables à simple vue.

À un niveau macroscopique, oiseaux et avions ont tout de même quelques caractéristiques communes (cf : Structure de l’aile d’oiseau) :

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La structure interne de l’aile d’avion trouve son origine aux os creux des aves, formés de trabécules. Celles-ci, renforcent une structure très légère et assurent une solidité incontestable, car les oiseaux sont exposés à des forts vents qui pourraient arracher leur précieuses ailes.

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Les avions, eux, sont équipés de nervures et raidisseurs, pièces à l’image du magnifique système trabéculaire. En rouge, on observe les similitudes de ces deux concepts.

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Jusqu’à présent, donc, on a comparé les structures des ailes d’avion et d’oiseau. Cependant, tout au long du TPE, on a vu tout de même les forces qui s’exercent sur un corps aérodynamique, ainsi que les principaux phénomènes qui agissent lors du vol.

Ces facteurs sont donc applicables aux aérodynes, mais tout de même aux oiseaux : le poids, la portance, la poussée et la trainée ainsi que les effets de Venturi et Bernoulli.

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Modélisation de l’effet de Venturi et Bernoulli dans un profil d’aile d’oiseau et dans un profil ailé de planeur : les mêmes phénomènes ont lieu (dépression à l’extrados, cf : Expérience Venturi)

 

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Avions et oiseaux subissent les mêmes forces aérodynamiques. Cependant, la poussé chez l’oiseau est engendrée par l’air, alors que l’avion ne peut s’envoler qu’avec la propulsion d’une hélice et un moteur. De plus, l’oiseau est tout de même équipé d’ailes battantes, qui permettent la portance et la poussée quand la force de l’air n’est pas suffisante.

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Le vol battu représente donc une des différences les plus remarquables entre avions et oiseaux. Celui-ci permet à l’animal un vol « sur place » (scientifiquement appelé « stationnaire »), ainsi qu’une énorme manœuvrabilité.

 

Aux secondes 18 à 25, on voit un très bon exemple de vol stationnaire. L’oiseau est un faucon crécerelle, l’un des rapaces les plus petits et communs de France.

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Revenant aux similitudes, on reprend la partie des vortex (cf : Vortex), où on voit comment les avions militaires adoptent eux aussi des vols en V, tout comme les oiseaux migrateurs.

Alors que ces derniers économisent de l’énergie pour résister à ses longs voyages, la mise en pratique de ce vol en V aide aux avions, qui deviennent plus performants grâce à des taux d’utilisation de combustible moins élevés.

 

Ci contre, panel d’avions utilisés durant la Guerre d’Irak en 2003

 

L’importance du profil aérodynamique est donc la clé du succès. Sans lui, la correcte modélisation de l’effet Bernoulli ne serait possible, ce qui entrainerait à une absence totale de portance et de sustentation qui empêcheraient l’appareil ou l’animal de s’envoler.

Un extrados plus long que l’intrados, notion qui peut sembler « bête » et inaperçue, est cependant l’essentiel d’un thème extrêmement complexe : l’aérodynamique.

Pour aller plus loin et prouver que le profil ailé est à la base de la sustentation d’oiseaux et avions, on va rapidement observer l’aileron d’une voiture de Formule 1 :

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Dans ce cas, l’extrados est plus court que l’intrados, ce qui fait que la dépression aïe lieu au niveau de l’extrados.

En effet dans cette situation, on se rend compte que l'aileron arrière de la voiture a le profil inverse de l'aile du planeur. Ainsi, ce profil lui permet de mieux rester au sol contrairement au profil des ailes du planeur ou de l’oiseau qui leur permettent de voler : c’est une autre modélisation de l’effet de Bernoulli.

Cependant, après notre longue étude, on revient aux mêmes hypothèses que l'on avait tout au début: l'homme réussira-t-il un jour dépasser l'oiseau? Alors que le monde animal nous donne de sources d'inspiration et d'innovation infinies pour l'avenir, on doit apprendre à correctement les interpréter, sans endommager un de nos biens les plus précieux: la nature.

 

 


Commentaires (1)

1. Paul DESCOINS 08/03/2013

Bonjour, je souhaitais savoir si nous pouvions utiliser vos superbes images pour enrichir notre TPE avec?

Merci d'avance

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Date de dernière mise à jour : 22/02/2012

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