Fais comme l'oiseau

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Découvrez ce que l'avion doit à l'oiseau..

Cette activité se déroule en trois étapes qui permettront aux élèves de prendre conscience que l'homme a pris comme modèle pour créer des machines volantes. Le vol d'un oiseau et celui d'un avion sont malgré tout différents. A la fin de cette activité, les élèves auront à imaginer un avion du futur en s'inspirant de certains animaux.

Cherchez la petite bête

La forme et le mode de vol des oiseaux sont adaptés au milieu dans lequel il vivent. Différents types d'oiseaux ont inspiré les pionniers de l'aéronautique. Distribuez le tableau ci-dessous aux élèves et demandez leur de retrouver l'oiseau qui se cache derrière chacune de ces machines volantes :

Machines volantes Oiseaux

Planeur SB10 e l'AFB
(crédit : Akademische Fliergruppe, Braunschweig)

La cigogne
( crédit : O Lillienthal )

Le planeur de Massia-Biot
( crédit : R.Landin )

 

La chauve-souris
( crédit : D et O. Von Helversen, Erlanger)

 

La Taube d'Etrich

L'albatros

Le Storch d'Otto Lilienthal

Le Pigeon

L'avion Chauve souris de Clément Ade-

 

La buse

Réponses extraites du catalogue de l'exposition "La bionique", exposition itinérante du Muséum National d'Histoire Naturelle
www.mnhm.fr (Yves Coineau)

A - 3 :
L'albatros, dont l'envergure dépasse deux mètres, peut planer au-dessus de la mer pendant des heures sans esquisser un mouvement d'ailes. Il ajoute à ses qualités aérodynamiques, une parfaite maîtrise du vol à voile, profitant des vents ascendants au dessus des vagues.
Les constructeurs de planeurs cherchent à optimiser le rapport portance-traînée ( lien vers graines de sciences 3) en augmentant l'envergure et l'allongement des ailes. Le planeur de compétition , le SB 10 de l'Akademishe Fliegergruppe de Braunschweig, a battu plusieurs records du monde

B -1
Le planeur de Massia-Biot , d'une envergure de 7,5 mètres, copie intuitivement les formes et les dispositifs de vols des grands oiseaux comme les cigognes ou les rapaces. Les "rémiges" des ailes peuvent être déplacées sur un plan horizontal , ce qui a pour effet de modifier le centrage. Elles peuvent ainsi se recouvrir comme un éventail que l'on ferme. Pour effectuer des virages, le pilote descendait les deux moitiés indépendantes de "plumes" de la queue grâce à des étriers. Deux volets placés au dessus des ailes , actionnés par les mains, assuraient la portance au moment de l'atterrissage quand l'appareil était fortement cabré pour freiner. Le dispositif copie le principe de l'alula des oiseaux. Cette petite "aile bâtarde" correspond à un doigt portant quelques plumes et susceptible de s'élever légèrement au dessus du bord d'attaque des ailes. Ce système fonctionne comme des volets de d'hypersustentation. Cet appareil est le plus ancien planeur au monde dont on possède encore l'original

C - 4
Lorsqu'en 1909, Igo d'Etrich envisagea d'équiper ce type de planeur d'un moteur de 40 chevaux-vapeur, il rencontra des difficultés pour déterminer le centre de gravité dont dépendait la stabilité de l'appareil ( lien graines de sciences 3); La nécessité d'une queue stabilisatrice le conduisit à s'inspirer du pigeon.
A partir de 1910, Ignaz et Igo Etrich construisirent un grand nombre de ces appareils réputés pour leur vol stable,qui servirent d'avions d'observation pendant la guerre de 1914-1918.

D- 5
La buse ( Buteo buteo), planant sans le moindre coup d'aile - un vol économique par excellence. La portance des ailes très profondes est augmentée par la division de leurs extrémités en grandes plumes séparées ( les rémiges) . Il existe de nombreux exemples historiques d'appareils copiant ce modèle d'ailes profondes et pourvues, au bout, de plumes disposées en éventail caractéristiques des grands oiseaux bons planeurs. L'un d'eux est le Storch ( cigogne) d'Otto Lilienthal de 1894. Les "rémiges" pouvaient se déformer sous l'action du vent.

E - 3
Cet appareil, l'avion N° 3, d'une envergure de 15 mètres, fut construit entre 1893 et 1897 par Clément Ader. Il s'inspire dans ses formes et dans ses détails des Roussettes, grandes chauves-souris que Clément Ader a pu observer en Afrique du Nord. Cet avion, qui n'a jamais volé, a toutefois décollé pendant du sol,pendant plusieurs mètres, au cours d'une tentative de vol. Il constitue l'essai le plus étonnant de transposition d'une forme naturelle en un objet technique.

Copie conforme ?

Demandez aux élèves de comparer les deux vidéos proposées ci-dessous et d'indiquer dans un tableau les similitudes et les différences qu'ils observent. Incitez les à comparer les modes de sustentation et de propulsion, la forme générale, la variation de géométrie des ailes. A leur avis, l'avion peut-il imiter l'oiseau ?

Réponse de Jean Cousteix ( Onéra) :
Parmi les différentes solutions envisagées par l'Homme pour voler, on ne peut manquer de relever la similitude entre certains appareils et les animaux. Clément Ader qui avait étudié le vol des cigognes et celui des chauve-souris a construit l'Eole premier aéroplane à avoir quitté le sol avec son pilote et pour qui il créa le mot avion. Toutes les formes de l'Eole sont empruntées à la chauve-souris, même l'absence de queue. Otto Lilienthal, le célèbre pionnier qui nous a appris à voler a publié un ouvrage sur le vol des oiseaux. Ainsi, la Nature a été une source d'inspiration comme pour de nombreuses inventions. Toutefois, au fur et à mesure de l'évolution des avions, les solutions retenues se sont écartés notablement des idées initiales. Si l'on observe le vol plané d'un oiseau, on constate une infinité de petits mouvements des plumes et des rémiges. Grâce à une multitude de senseurs répartis sur son corps, les actes réflexes permettent à l'oiseau de contrôler son vol à la manière d'un automatisme infiniment élaboré. La complexité de ces mécanismes est telle qu'il est difficilement concevable de les reproduire entièrement de sorte que l'Homme a inventé sa propre façon de voler. On s'aperçoit par exemple que les ailes des avions initialement constituées d'une fine membrane sont devenues relativement épaisses. La fixité contrainte des ailes d'un avion conduit en effet à cette solution pour mieux assurer les performances aérodynamiques ; en outre, le volume ainsi constitué dans les ailes sert de réservoir de carburant. L'évolution technologique permet toutefois de se rapprocher des solutions de la Nature en installant des systèmes de contrôle de vol de plus en plus complexes. Assez récemment, certains micro-drones, petits engins volants qui tiennent dans la main, ont été conçus avec des ailes battantes et ressemblent à des insectes mais là encore, pour autant élaborée qu'elle soit, la reproduction n'est qu'une pâle copie de son modèle.

Les avions du futur

Les chercheurs de l'Onera ont imaginé ce que seraient les avions en 2025 . Proposez à vos élèves d'en faire autant en dessinant un avion ou un véhicule volant à partir de l'une de ces images. Ils pourront se servir d'Internet pour documenter leur travail.

Poisson volant
(tel que décrit par Christophe Colomb
 
La libellule
 
Le goéland
 
La chauve-souris
 
Le Dauphin
 
La colibri
Projet/concours Les acteurs Les sponsors Nous écrire