Comment les oiseaux volent dans des rafales de vent

blog techniciensComment les oiseaux volent dans des rafales de vent, révèle Lily la chouette effraie . Des scientifiques de l’Université de Bristol et du Royal Veterinary College ont découvert comment les oiseaux peuvent voler dans des conditions de rafales – des découvertes qui pourraient informer le développement d’aéronefs à petite échelle bio-inspirés.

Lily vole à travers les rafales : des scientifiques de Bristol et du RVC ont découvert comment les oiseaux volent dans des conditions de rafales – avec des implications pour la conception d’aéronefs à petite échelle.

«Les oiseaux volent régulièrement dans des vents violents à proximité des bâtiments et du terrain –souvent avec des rafales aussi rapides que leur vitesse de vol. Ainsi, la capacité de faire face à des changements de vent forts et soudains est essentielle pour leur survie et pour pouvoir faire des choses comme atterrir en toute sécurité et capturer des proies », a déclaré le Dr Shane Windsor du Département de génie aérospatial de l‘Université de Bristol.

«Nous savons que les oiseaux se débrouillent incroyablement bien dans des conditions qui défient les véhicules aériens de taille similaire,

mais, jusqu’à présent, nous ne comprenions pas la mécanique derrière cela», a déclaré le Dr Windsor.

L’étude, publiée dans Proceedings of the Royal Society B, révèle comment les ailes d’oiseaux agissent comme un système de suspension pour faire face aux conditions de vent changeantes. L’équipe, qui comprenait respectivement Nicholas Durston, étudiant au doctorat à Bristol, et les chercheurs Jialei Song et James Usherwood de l’Université de technologie de Dongguan en Chine et du RVC, ont utilisé une combinaison innovante de reconstruction de surface 3D à haute vitesse basée sur la vidéo et de tomographie par ordinateur (CT). scans et calcul de la dynamique des fluides (CFD) pour comprendre comment les oiseaux «rejettent» les rafales par morphing des ailes, c’est-à-dire en modifiant la forme et la posture de leurs ailes.

Au cours de l’expérience, menée dans le laboratoire de structure et de mouvement du Royal Veterinary College,

l’équipe a filmé Lily, une chouette effraie, glissant à travers une gamme de rafales verticales générées par les ventilateurs, dont la plus forte était aussi rapide que sa vitesse de vol. Lily est un oiseau de fauconnerie dressé qui est un vétéran de nombreux documentaires sur la nature, donc n’a pas été dérouté le moins du monde par toutes les lumières et caméras. «Nous avons commencé avec des rafales très douces au cas où Lily aurait des difficultés, mais nous avons vite constaté que – même aux vitesses de rafales les plus élevées que nous pouvions faire – Lily n’était pas dérangée; elle a volé directement pour obtenir la récompense alimentaire détenue par son entraîneur, Lloyd Buck », a commenté le professeur Richard Bomphrey du Royal Veterinary College.

«Lily a survolé les rafales cahoteuses et a constamment gardé sa tête et son torse incroyablement stables sur la trajectoire, comme si elle volait avec un système de suspension. Lorsque nous l’avons analysé, ce qui nous a surpris, c’est que l’effet du système de suspension n’était pas uniquement dû à l’aérodynamique, mais bénéficiait de la masse dans ses ailes. Pour référence, chacun de nos membres supérieurs représente environ 5% de notre poids corporel; pour un oiseau, c’est environ le double, et ils utilisent cette masse pour absorber efficacement la rafale », a déclaré le co-auteur principal, le Dr Jorn Cheney, du Royal Veterinary College.

«Le plus excitant est peut-être la découverte que la partie la plus rapide de l’effet de suspension est intégrée à la mécanique des ailes,

de sorte que les oiseaux n’ont pas besoin de faire quoi que ce soit pour que cela fonctionne. La mécanique est très élégante. Lorsque vous frappez une balle sur le sweetspot d’une batte ou d’une raquette, votre main n’est pas secouée parce que la force y est annulée. Quiconque pratique un sport de batte et balle sait à quel point cela se sent sans effort. Une aile a un bonbon, tout comme une chauve-souris. Notre analyse suggère que la force de la rafale agit à proximité de ce sweetspot et cela réduit considérablement la perturbation du corps pendant la première fraction de seconde. Le processus est automatique et donne juste assez de temps pour que d’autres processus de stabilisation intelligents se déclenchent », a ajouté le co-auteur principal, le Dr Jonathan Stevenson de l’Université de Bristol.

Le Dr Windsor a déclaré que la prochaine étape de la recherche, qui a été financée par le Conseil européen de la recherche (ERC), le Bureau de la recherche scientifique de l’armée de l’air et le Wellcome Trust, consiste à développer des systèmes de suspension bio-inspirés pour les petits avions.

DOCUMENT- Comment les oiseaux volent dans des rafales de vent – Les ailes d’oiseaux agissent comme un système de suspension qui rejette les rafales. Jorn A. Cheney, Jonathan P. J. Stevenson, Nicholas E. Durston, Jialei Song, James R. Usherwood, Richard J. Bomphrey et Shane P. Windsor. Actes de la Royal Society B.

Comment les oiseaux volent dans des rafales de vent par l’Université de Bristol  et avec l aide de Expert Comptable Nantes ; Crédit d’image: Cheney et al 2020
Termes de recherche :hc-sr501 fonctionnement

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