Les astuces communes aux animaux allant des baleines aux insectes pourraient inspirer des dessins pour les véhicules à air et à l'eau
La plupart des animaux qui volent ou nagent plient leurs ailes ou leurs ailerons dans des proportions géométriques similaires et par des angles similaires, selon une étude. Le principe apparemment universel, qui s'applique aux créatures aussi diverses que les papillons et les requins, donne des leçons aux chercheurs qui conçoivent des dispositifs qui se propulsent par l'air ou l'eau. Le travail est publié aujourd'hui dans Nature Communications.
La quête de développer des machines volantes basées sur l'aérodynamique des ailes battantes est entravée par un manque d'informations sur la façon dont les oiseaux obtiennent la stabilité et le contrôle. Ainsi, même si les premiers rêves de vol humain, de l'histoire d'Ícarus aux dessins de Léonard de Vinci, ont tenté d'imiter les oiseaux, les dessins pratiques des frères Wright se sont concentrés sur l'aile d'avion stationnaire. Les appareils d'aile de battement de travail n'ont été construits que très récemment.
L'opinion scientifique a varié sur le fait que le fait que les ailes animales sont flexibles, plutôt que rigides comme les ailes d'un avion, contribue ou entrave la production de la poussée. John Costello, un biologiste au Providence College du Rhode Island, et ses collègues ont pensé que la flexibilité pourrait être la clé du combat naturel, alors ils ont décidé de voir comment les vraies ailes se déforment.
Plumes et nageoires
Ils soupçonnaient que des effets de flexion similaires seraient évidents dans les ailes et les ailerons et les sabots utilisés pour la propulsion dans l'eau. En fait, ils ont d'abord été motivés par leur travail sur un projet pour le US Office of Naval Research visant à développer un "véhicule méduse" inspiré biologiquement. Ce travail, dit Costello, a montré que «l'ajout d'un simple volet passif à une surface de flexion autrement assez rigide a entraîné des augmentations de l'ordre de grandeur dans les performances propulsives».
Les chercheurs ont peint des sites Web vidéo pour des images d'espèces allant des mouches des fruits aux chauves-souris, des mollusques aux baleines à bosse. Pour toute la grande diversité des formes et des structures propulsores - membranes minces de gaufres, ailes à plumes, grosses et lourdes queues de baleines - les chercheurs ont trouvé peu de variation dans certaines variables, qu'elles mesurent essentiellement à la main. Plus précisément, sur 59 espèces, la distance entre le point où la flexion commence à la base de l'aile a tendance à être autour des deux tiers de la longueur totale de l'aile; Et l'angle maximal de flexion a été confiné dans la plage d'environ 15 ° à 38 °.
Les animaux avec des milieux évolutifs très différents ont donc trouvé la même solution qu'un problème commun. "Leur évolution a été régie par les lois physiques qui déterminent les interactions fluides", explique Costello. "Peu importe s'ils proviennent d'ancêtres rampants, marcher ou sauter; Une fois qu'ils se sont adaptés à un fluide, ils ont évolué dans un système déterminé par un ensemble commun de limites ".
Ce qui est le plus surprenant pour les résultats, c'est que tous ces animaux ont convergé sur ce qui semble être une loi universelle, en dépit d'avoir des corps avec différentes anatomies et physiologie qui sont constitués de différents matériaux, explique Graham Taylor, qui étudie le vol animal à l'Université de Oxford, Royaume-Uni. "L'aile comparativement fragile d'un insecte se déforme dans la même mesure en vol que le souffle de la queue puissante et charnière d'une épave", ajoute-t-il.
Avant que les résultats puissent être utilisés dans le domaine de l'ingénierie aéronautique, il faut en connaître davantage sur les avantages de la gamme étroite de mouvements de flexion, explique Costello. "Peut-être que les avantages que ces animaux ont trouvés dans ces traits peuvent être traduits en dessins humains".
