Aujourd'hui encore l'Homme s'inspire de l'animal pour voler et nous allons étudier un exemple de biomimétisme: entre le planeur et l'albatros.

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1) Biomimétisme de l'aile

 

Forme des ailes

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Sur l’image ci-contre, on remarque la similitude entre le planeur et l’albatros:

- une grande envergure: jusqu'à 3.5m pour l'albatros, environ 20m pour les planeurs actuels

-  des ailes longues et fines . cette morphologie permet d'augmenter la portance et de réduire la trainée.

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Structure interne des ailes

 

L’oiseau a une anatomie particulière au niveau des os. En effet, certains de ces derniers sont creux. A la différence de la majeure partie des animaux, les os des oiseaux ne contiennent donc pas de moelle osseuse. Ils sont remplis d'air et des structures internes, les trabécules, relient les parois. Cela offre une extrême légèreté et une très forte résistance des os.

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Mais le nombre d’os creux dépend du mode de vie de l’oiseau. En effet, un oiseau marcheur aura très peu, voire pas du tout, de tronçon d’os creux. Alors que sur des oiseaux qui passent leur vie à voler comme l’albatros, la proportion d’os spéciaux est importante.

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Pour réduire le poids et donc améliorer le vol, l’avion  a imité ce phénomène, en particulier au niveau de ses ailes. Ces dernières sont constituées de tiges métalliques appelées longerons qui assurent la même fonction que les trabécules des os des oiseaux.

Les nouveaux matériaux, comme l'aluminium ou les matériaux composites, ont permis également de réduire le poids des planeurs.

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2) Biomiétisme du vol

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Mécanique de l’aile

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Bien qu’à la différence de l’homme, l’oiseau vole, il possède tout de même une aile dont l’ossature est très proche de celle de l’homme. En effet comme chez le bipède il a un humérus, un radius et même des doigts.

 

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C’est sur cette ossature que l’oiseau a ses plumes. Ces dernières, très nombreuses, sont divisées en quatre grands groupes. Chaque partie de plumes a une fonction particulière. La première partie ou rémige tertiaire est la plus proche du corps et sert à réduire les turbulences autour de l’animal. La rémige secondaire est située au milieu de l’aile. Elle donne à l’aile la forme courbée nécessaire à l’envol. La rémige primaire est située en bout d’aile et assure la manœuvre et la propulsion de l’oiseau. Cette partie est extrêmement importante pour voler. Enfin la dernière partie, appelée couverture, permet de stabiliser le vol face au vent.

L’aile est donc divisée en groupes qui généralisent la mécanique de cette dernière, mais malgré cela, chaque plume a un rôle dans le vol et est actionnée par des dizaines de tendons et muscles.

Cette composition est appliquée à tous les oiseaux, notamment l’albatros.

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Encore une fois, l’avion a recopié la nature pour voler. Mais on ne peut réaliser sur une grande échelle, telle que celle d’un planeur par exemple, une aile aussi mobile que celle d’un oiseau. Ainsi on a créé des ailes avec des compartiments mobiles pour obtenir une maniabilité maximale.

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Sur l’aile, les ailerons sont les commandes les plus importantes. Il permettent à l’avion de tourner, avec l’aide de la gouverne de queue, dans les airs. Il permettent aux ailes d’acquérir ou de perdre de la portance à leurs extrémités et ainsi effectuer un mouvement de bascule vers la gauche ou vers la droite.

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Sur les planeurs les plus basiques, on dispose seulement d’aérofreins. C’est un dispositif de volets  qui se dressent sur l’aile afin d’augmenter la traînée. Comme son nom l’indique, ce système permet au planeur de ralentir pour se poser.

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Mais sur les appareils les plus perfectionnés, des hypersustentateurs sont aussi installés. C’est aussi un système de volets. En revanche, à la différence des aérofreins, ces derniers se situent sur le bord d’attaque et le bord de fuite de l’aile et s’abaissent. Le but  recherché est d’augmenter la portance à faible vitesse en modifiant le profil de l’aile. Cette invention permet d’éviter le décrochage des avions volants à faibles vitesses.

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Un vol à moindre effort

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Pour planer, albatros comme planeur utilisent les propriétés de l'air.

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Comme le montre ce dessin, l’albatros utilise la force des vents pour planer. L’albatros monte dans la partie venteuse qui se situe 10 à 15 mètres au dessus de l'eau. Arrivé dans cette zone, il se retourne afin d’avoir le vent dans le dos ce qui accroît sa vitesse. Il retourne ensuite dans la zone sans vent pour se laisser planer. Enfin dès que sa vitesse redescend autour de 15 m/s, il remonte dans la partie venteuse au dessus de l’eau. Grâce à cela, les albatros peuvent parcourir des milliers de kilomètres sans battre des ailes.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Naturellement le planeur descend. Pour prolonger le vol, le pilote cherche des courants ascendants.

Ce sont des bulles d’air chaud qui se forment à la surface de la Terre et remontent à raison de 3 m/s. Ainsi, entre deux couloirs ascendants le planeur perd de l’altitude. Une fois arrivé dans les courants, le pilote remonte en spirale.

 

L’albatros comme le planeur tentent de renouveler leurs phases d’ascendances pour augmenter le temps de vol.

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