I) De l'oiseau à l'avion
A) L'aile d'oiseau...
Le vol demande une énergie énorme pour les oiseaux. Ils sont soumis à une forte pression de selection pour minimiser l'effort du vol. Pour pouvoir voler les oiseaux sont relativement légers et disposent d'ailes dont l'envergure est adaptée en fonction de leur poids. Une aile d'oiseau est une surface portante qui combine les fonctions d'une aile d'avion et celles d'une pale d'hélice pour donner de la portance et de la poussée. Elle résulte de la modification complète du bras des vertébrés en une structure forte et légère.
1) La structure de l'aile
AILE D'OISEAU DE BASE
Une aile d’oiseau est composée de 9 parties principales. Tout d’abord les rémiges primaires qui se situent à l’extrémité de l’aile (1); ensuite, la couverture primaire (2) et l’alula (3) recouvrent ces rémiges primaires. Ensuite, en se rapprochant du corps de l’oiseau, en bas nous avons les rémiges secondaires (4). Nous remarquons que ces plumes sont plus courtes et plus rapprochées que les rémiges primaires, ce qui permet un meilleur écoulement de l’air lors du vol. Juste à coté, se situe les rémiges tertiaires (8). Puis, 3 couvertures recouvrent ces 2 types de rémiges : la grande couverture (5), la couverture médiane (6) et, la petite couverture (7). Enfin, l'aile de l'oiseau est reliée au corps de l'oiseau par l'intermédiaire des plumes scapulaires (9).
Pour les oiseaux, il existe 4 grandes catégories d'ailes : les ailes elliptiques (1), les ailes à grandes vitesses (2), les ailes à grands allongements (3) et les ailes larges munies d'interstices (4).
La catégorie d'aile qui nous intéresse est celle des ailes à grands allongements. Celles-ci sont étroites, éffilées, sans échancrure et grandes. Elles sont adaptées au vol plané à haute vitesse et au vol plané dynamique.
2) L'albatros
L’oiseau qui nous concerne le plus est l’albatros avec son envergure d’environ 2 mètres. Ses ailes appartiennent à la catégorie des ailes à grands allongements. L’albatros est un planeur, ce qui se rapproche le plus de l’avion puisque celui-ci ne bat pas des ailes. L’albatros utilise le vol plané dynamique, il recherche les courants aériens pour planer sur de longues distances pour éviter de dépenser beaucoup d’énergie, il utilise l'énergie du vent pour voler.
Cet oiseau extraordinaire peut parcourir des milliers de kilomètres sans aucun battement d’aile. Son mode de vol est unique, aucun autre oiseau ne peut voler comme lui le fait : c’est le transfert d’énergie allant du vent à l’oiseau.
B) ... qui influence la création de l'avion
Les premiers engins volants inspirés de la nature
* Léonard de Vinci
Léonard de Vinci (Leonardo di ser Piero da Vinci), né à Vinci le 15 avril 1452 et mort à Almboise le 2 mai 1519, est un peintre florentin à la fois artiste,scientifique,ingénieur,inventeur,anatomimste,architecte,urbaniste sculpteur, botaniste,musicien,poète,philosophe et écrivain. Il a travaillé en Italie , mais aussi en France sur l'invitation du roi François 1er.
Nous essaierons de répondre à l'hypothèse selon laquelle l'oiseau est une source d'inspiration essentielle pour la construction des avions. L'oiseau est la principale source d’inspiration de l'avion pour Léonard de Vinci, grand visionnaire du XV° siècle. Il fût l'un des premiers à tirer son inspiration auprès des oiseaux pour produire des plans d'une machine volante appelée "Ornithoptére" (du grec : "ornithos" qui signifie"oiseau", et "ptéron" pour "ailes" ). Sur l'image ci-contre , deux croquis ont été réalisés par Léonard de Vinci . Celui du haut est un croquis du premier hélicoptère qui fonctionne avec un système de vis sans fin aérienne . Celui du bas nous intéresse plus car il représente un des premiers prototypes d'engins volants à ailes. Pour ce modèle ( qui n'as jamais volé plus de quelques mètres.. ) Léonard de Vinci s'est plutôt inspiré des chauves souris pour construire les ailes de sa machine volante. Ces ailes sont beaucoup moins efficaces que les ailes d'oiseaux pour le vol plané du fait qu'elles sont plates. Léonard de Vinci a donc conçu une machine "qui bat des ailes" .La plupart des expériences de cet inventeur de génie étaient irréalisables, mais un deltaplane a été construit et après l'ajout un empennage pour la stabilité, il a volé avec succès. Il inventa également la soufflerie aérodynamique pour ses travaux.
Croquis du deltaplane de Léonard de Vinci
* Clément Ader
Clément Ader est un ingénieur français, pionnier de l'aviation, né le 2 avril 1841 à Muret et mort le 3 mars 1925 à Toulouse. Il aurait été le premier à faire décoller "Eole" un engin motorisé plus lourd que l'air en 1890. Le moteur de l'Éole donnait 20 ch pour 51 kg , soit seulement 2,5 kg/ch. Pour comparaison, le moteur utilisé par les frères Wright en 1903 développait 12 ch et pesait environ 75 kg, soit 6,2 kg/ch. Cette prouesse technique rendait possible le vol motorisé. Ader fabriqua aussi 2 autres avions de plus en plus perfectionnés au cours du temps , notamment grâce au moteur a explosion plus performant.
Ci-dessus les schémas de l'Eole , le premier avion construit par Clément Ader et à droite une photo de l'Avion III qui avait été commandé et subventionné par l'armé.
*Par la suite, de nombreux avions fûrent crées, comme en 1908, le "Wright Flyer" construit par les frères Orville et Wilbur Wright. Mais aussi, le "Blériot XI", fabriqué par Louis Blériot et ayant traversé pour la première fois la Manche, le 25 juillet 1909. Le "Spirit of Saint Louis" , piloté par Lindbergh, a été le premier avion à avoir volé au dessus de l'Océan Atlantique en 1927.