L’aérodynamique des oiseaux percheurs pourrait éclairer la conception des avions

Si vous avez déjà observé un oiseau se poser sur une branche d’arbre, vous avez peut-être remarqué qu’il dresse rapidement ses ailes vers le haut à un angle élevé pour effectuer un atterrissage en douceur. Cependant, pour certains oiseaux, ils atterrissent en repliant leurs ailes lorsqu’ils se perchent à la place, créant un mouvement de balayage lorsqu’ils décélèrent.

Pour découvrir le mystère derrière ces différences de mouvement, une équipe de chercheurs du Département de génie mécanique et aérospatial de l’UCF a étudié l’aérodynamique des manœuvres de perchage des oiseaux et leurs implications pour la conception des avions. Les découvertes des chercheurs ont été récemment publiées dans Liquides d’examen physiqueet leur article a également figuré dans La physiquele magazine en ligne de l’American Physical Society.

L’équipe, dirigée par Dibya Raj Adhikari, étudiante au doctorat en génie aérospatial, a découvert que le mouvement de balayage, qui modifie la forme de l’aile d’un oiseau, augmente la portance et permet un meilleur contrôle des forces aérodynamiques lors d’un atterrissage.

« Une compréhension complète de cette manœuvre de perchage aiderait à quantifier les performances des voleurs naturels et aiderait à la conception d’avions plus sûrs », a déclaré Adhikari. « Cette manœuvre de perchage permet également aux oiseaux d’atterrir en douceur sur une courte distance. Ainsi, une manœuvre de perchage avec une configuration d’aile en flèche peut être une option lorsque la distance de piste est un problème. »

Pour simuler le mouvement des ailes des oiseaux, l’équipe a utilisé des plaques d’aluminium qu’ils ont poussées à travers un réservoir d’eau contenant des sphères de verre recouvertes d’argent. Une plaque rectangulaire a été utilisée pour imiter une aile droite tandis qu’une plaque effilée a été utilisée pour imiter une aile repliée. Les plaques ont été déplacées à une vitesse constante pendant quelques secondes, puis inclinées et déplacées vers la paroi du réservoir pendant la décélération pour imiter un oiseau qui tangue et soulève ses ailes lorsqu’il atterrit.

Les chercheurs ont découvert que le mouvement des ailes en flèche stabilisait le vortex de bord d’attaque, l’un des principaux mécanismes qui améliorent la portance. Cette stabilisation conduit finalement à un meilleur atterrissage chez les oiseaux – et potentiellement dans les avions.

Adhikari a travaillé sur cette recherche sous la direction du professeur adjoint Samik Bhattacharya, dont les travaux antérieurs l’ont attiré à l’UCF. « Pendant ma maîtrise, j’ai travaillé sur un vol bio-inspiré en utilisant des techniques expérimentales », explique Adhikari. « Je voulais explorer davantage dans ce domaine, et j’ai trouvé Samik Bhattacharya faisant un type de recherche similaire ici à l’UCF. »