"I believe I can fly" R. Kelly

 

        Voler a toujours été un rêve des Hommes.

Nos Travaux Pratiques Encadrés se sont tournés vers l’avion et tout ce qui l’entoure. A l’origine, pour nous, l’avion était un objet plus lourd que l’air qui volait on ne sait comment. Ce TPE, je l’espère, vous éclairera sur ce thème si vous vous posez aussi des questions à propos de cette invention. Notre problématique est la suivante　:　

«　Dans quelles mesures la conception d’une aile d’avion est-elle fondée sur celles des oiseaux　?　».

          Avant les premières recherches, nous savions seulement que nos ancêtres s’étaient basés sur les mouvements et la forme des ailes d’oiseaux afin de voler, sans essayer de comprendre tous les phénomènes. Nous allons donc vous les expliquer à partir de l’aile d’avion actuelle. Dans un premier temps, nous allons faire un résumé des inventeurs qui ont tenté de voler. Dans un second temps, nous allons étudier les forces liées au vol des avions. Ensuite nous allons analyser les ailes d’avions et d’oiseaux. Enfin, nous allons méditer sur la mécanique des fluides à l’aide d’expériences et des travaux d’un grand scientifique… Nous n’en disons pas plus, place aux explications.

 

Commençons d’abord par un petit récapitulatif des hommes ayant essayés d’imiter les oiseaux.

Ils furent nombreux, et leurs essais plus ou moins hasardeux... Parmi eux, certains se sont distingués très nettement par l'importance de leurs découvertes, et par l'influence qu'ils ont exercée sur leurs contemporains. En voici quelques exemples des plus emblématiques.

 

Léonard de Vinci (1452 - 1519)

 

Clément Ader (1841 - 1925)

 

Les frères Wright Wilbur (1867 - 1912) et Orville (1871 - 1948)

 

Louis Blériot (1872 - 1936)

 

Charles Lindbergh (1902 - 1974)

 

Frank Whittle (1907 - 1996)

 

Définitions des termes importants du sujet:

 

Une aile d’avion: C'est l'ensemble des surfaces d'un avion assurant la portance en vol.

 

Les Ailes: Elles sont les membres supérieurs couverts de plumes des oiseaux. Pour de nombreuses espèces, elles permettent le vol.

 

L'air est un mélange de gaz qui constitue l'atmosphère terrestre, il est composé de molécules mobiles les unes par rapport aux autres,

 il est compressible, possible de diminué son volume en le comprimant.

De plus l'air est expansible, il s'étend et prend le maximum de volume possible.

Pour finir l'air est élastique il résulte des précédentes propriétés physiques, il reprend son volume initial lorsqu'on le replace dans les conditions précédentes. C'est l'étude des phénomènes qui se créent autour d'un mobile (aéronef) se déplaçant dans l’air.

 

L’étude des forces qui s'exercent à un aéronef en vol. Ces forces peuvent être regroupées en 3 origines :

1-origine inertielle : fonctions des accélérations subies par la masse de l'avion

2-origine propulsive: générée par les moteurs de l'avion

3-origine aérodynamique : provoquée par la vitesse de déplacement de l'aéronef

 

 

Dans quelles mesures la conception d'une aile d'avion

est-elle fondée sur celle des oiseaux ?

 

 

SOMMAIRE:

 

I.Les forces exercées sur l’avion

• La portance, la résultante aérodynamique

• Les traînées

• Les moyens pour créer une traction

II.Les ailes

• Les profils d’aile

• Les ailes d’oiseaux

III.La dynamique des fluides

• L’aérodynamique

• Les différents écoulements

• Le principe de Bernouilli

• Profils de vol

IV.Les expériences

• Le siphon

• La balle de ping-pong dans un entonnoir

• L’expérience du principe de Bernouilli

V.Conclusion