ARCHIVÉ - La science du vol se rapproche de la nature

Le 08 mai 2008 — Ottawa (Ontario)

Il y a quelques années, Mahmood Khalid, un chercheur du CNRC, a observé un oiseau en retournant à son laboratoire après le repas de midi. Son vol l'a fasciné. « Il a survolé le toit du bâtiment, a effectué un petit huit puis est revenu en arrière se poser juste au bord, raconte-t-il. En voyant cela, ma première pensée a été qu'aucun avion au monde ne pouvait en faire autant. »

Aujourd'hui, le CNRC participe à l'étude d'un petit dispositif ailé qui pourrait nous rapprocher un peu plus de l'oiseau aperçu ce jour-là par M. Khalid. L'appareil, baptisé « nano-appareil volant » (NAV), a la taille d'un colibri et serait assez silencieux et agile pour s'insinuer discrètement dans les espaces confinés (bâtiments, cages d'escalier, puits et tunnels) afin de les visiter et de renvoyer des images à celui qui le commande. Robot de reconnaissance miniature, le NAV assurerait la surveillance aérienne lors de la lutte contre le terrorisme et dans d'autres situations à risque élevé.

Si maints pays poursuivent des recherches sur ce type de véhicule, l'équipe canadienne, composée de membres du CNRC, de Recherche et développement pour la défense Canada (RDDC) et d'Advanced Subsonics inc., de Toronto, est l'une des rares à s'intéresser au concept des ailes battantes. « Alors que partout ailleurs, on se borne à simplifier la voilure fixe, nous essayons d'imiter un peu plus la nature », explique M. Khalid.

Les deux minces paires d'ailes du NAV auraient un mouvement de battement comme chez l'oiseau-mouche. Le dispositif a une envergure de 7,5 centimètres et s'inspire d'une libellule mécanique de plus grande taille – le premier drone au monde à vol stationnaire et à ailes battantes – inventée par Advanced Subsonics en 2002.

Illustration : Advanced Subsonics inc.

Les ailes battantes seraient plus efficaces que les hélices classiques pour les petits véhicules. La poussée constante engendrée par le battement permettrait à l'appareil de voler sur place et de manoeuvrer comme un oiseau. À l'inverse de certains modèles, qui ne sont que la reproduction miniature d'un hélicoptère, ce NAV volerait aussi presque en silence – avantage précieux pour les opérations militaires.

Le CNRC et ses partenaires étudient l'aérodynamique du NAV au moyen de simulations sur ordinateur et de maquettes. Le CNRC a créé un modèle informatisé complexe d'une des quatre ailes de l'appareil et en testera la maquette dans un réservoir rempli d'eau à ses installations d'Ottawa. Cette maquette reproduira les mouvements en lacet, de tangage et de rotation que l'aile accomplit en vol. Ensuite, les résultats seront comparés à ceux des modèles informatisés, ce qui nous aidera à mieux comprendre l'aérodynamique des ailes battantes.

La plus grande difficulté pour les chercheurs consiste à déchiffrer l'aérodynamique compliquée des ailes de ce genre, car on ne la saisit pas encore tout à fait. « Les oiseaux modifient presque continuellement la forme de leurs ailes afin de mieux adapter leur vol aux conditions ambiantes », poursuit M. Khalid. Même si les mouvements du NAV sont plus simples et s'inspirent de ceux observés à la base de l'aile plutôt que dans l'aile entière, la complexité des déplacements d'air autour de l'aile quand elle bouge ne facilite pas l'analyse de son aérodynamique. « Notre modèle computationnel figure parmi les meilleurs au monde et la puissance de calcul actuelle des ordinateurs nous permet d'approfondir un peu plus la physique d'un tel mouvement. »

L'avion à voilure fixe qui nous transporte depuis le vol historique des frères Wright, en 1903, ne reproduit qu'un « court instant » de ce qu'un oiseau est capable de faire. Selon M. Khalid, « le vol de nos appareils est très rudimentaire. On pourrait le comparer à la démarche d'un bébé face aux exploits d'un athlète au saut à la perche. » Avec le passage de l'aile fixe à l'aile mobile, le NAV nous amènerait à mieux comprendre le vol des oiseaux. « Chaque petit pas nous rapproche un peu plus des merveilleuses réalisations de la nature. »

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