TPE FINAL

TPE : Avancées scientifiques et réalisations techniques Le désir de voler préoccupa l’esprit de l’homme depuis le tout début de son existence, comme en témoignent certaines légendes , telle que la légende d’Icare. Certains visionnaires » comme Léonard de Vinci, humaniste, qui imagina au début du XVIe siècle l’un des tout premiers modèles de machine à voler « plus lourde que l’air » s’inspireront de l’oiseau pour construire leurs machines qui ne voleront cependant que 400 ans plus tard. C’est Clément Ader, précurseur de l’aviation grâce a sa légendaire en 1870, qui baptisa

Volant Imitant les Ois également du latin « Mais comment l’hom avions aussi sophisti « chauve-souris » qu’il fit décoller ux or 10 our « Appareil avion » découlant Sni* to n est il arrivé à des Présentation rapide de l’oiseau et de l’avion : Un oiseau est un vertébré ovipare, couvert de plumes, ayant deux pattes et deux ailes, sa tête est munie d’un bec et il est genéralement adapté au vol. Les oiseaux ont un squelette et une morphologie qui leur permettent de voler de manière naturelle.

Les oiseaux possèdent des os très solides et très légers, renforcés à l’intérieur par des cloisons. De plus, ils possèdent moins d’os dans les ailes et les pattes, contrairement à beaucoup de vertébrés. Un avion, selon la définition officielle de l’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l’air, entraîné par un organe moteur, dont la sustentation en principalement par des réactions aérodynamiques sur des surfaces qui restent fixes dans des conditions données de vol. / Comparaison des éléments technico-physiques des oiseaux et avions : Chez l’homme, c’est en observant les oiseaux que sont nés ses premières envies de voler par ses propres ailes. Nous le remarquons dans les premiers croquis de Léonard de Vinci, dans lesquels nous pouvons constater que la structure générale de ses schémas s’apparente drôlement à une chauve-souris. Par ailleurs, Clément Ader réalisa cette chauve-souris en 1870 : 10 nouvelles études sont menées afin d’obtenir de nouvelles ailes d’avions encore plus proches de celles de Poiseau.

Les principales études concernent les matériaux composites, imitant les plumes chez l’oiseau, qui garantiraient une meilleure fluidité de l’air sur l’aile. De plus, les futures ailes équipant nos avions seront moins ? linéaires » mais plus courbées, jusqu’à s’adapter de position en cours de vole. L’avion de combat américain F-1 1 1, construit en 1967, possède la capacité de déployer ses ailes, pour adopter plusieurs configurations de vol (aile classique au décollage, puis aile delta à grande vitesse).

En effet, les plumes sont notamment très importantes : Une plume est un organe produit par l’épiderme des oiseaux. La disposition des plumes sur l’aile de l’oiseau est proche de celui d’un peigne. Elles sont solides et légère, donc l’oiseau est doté d’une structure qui lui permet d’être solide et rapide. Les plumes ervent à la protection du corps contre le vent et la pluie et au maintien d’une température constante, et également servent ? augmenter la surface portante de l’oiseau, ce qui explique Vintérêt de l’homme pour la conception d’outils similaires.

Le bec Chez un oiseau, le bec est un élément anatomique ayant une très grande importance dans le vol de cet animal. De plus de lui permettre de pincer la nourriture pour se nourrir, et de lui permettre de respirer, le bec permet à Voiseau de fendre l’air pour une meilleure pénétration aérienne, lui permettant de gagner plus de vitesse grâce aux bénéfices aéronautiques que ela lui génère. pour un oiseau, l’homme a également conçu des nez (équivalant au bec, pour un avion) garantissant ces attributs.

Cela se remarque surtout chez les avions de chasses, pour lesquels la vitesse est une option d’Importance capitale. Amortisseur et patte d’oiseau Nous remarquons également une certaine ressemblance entre l’anatomie d’une patte d’oiseau et la composition d’un amortisseur d’avion de ligne. Comme nous le constatons, les pattes d’oiseau sont faites en 3 parties, liées entre elles par 2 rotules. Lors de l’amortissement, chaque partie se rapproche l’une de l’autre, de même manière que des ressorts.

Il en va de même pour l’amortisseur d’avion, avec cependant un tube télescopique servant d’amortisseur, permettant à cet outil de se « contracter » sous la pression du poids de l’appareil. De plus, l’avion, bien plus lourd et plus rapide que l’oiseau, ne peut s’arrêter directement après un contact avec le sol, mais a besoin de plus de distance. C’est pour cela que les avions (sauf hydravions) possèdent des roues sous les trains d’atterrissage. 0 avions.

Puis pour compenser cette force opposée à la vitesse engendrée par le battement des ailes chez l’oiseau, les réacteurs peuvent effectuer une poussée inverse. ) Les structures internes et formes Profil des ailes L’aile de l’avion présente un profil effilé : la surface supérieure est légèrement bombée, alors que la surface inférieure, ou intrados, est presque plate. L’aile possède des volets, petites surfaces réglables placées sur l’arrière, qui permettent lorsqu’ils sont abaissés d’augmenter la portance en accentuant légèrement la courbure de l’aile.

L’aile est plus ou moins grande selon la taille de l’avion, du réacteur et de la charge Les ailes d’avions se sont encore une fois inspirées de celles des oiseaux, car le profil de ces ailes animales est totalement milaire : bombé sur la surface extérieure, mals plat sur la surface inférieure, cela pour assurer une portance maximale. Niveau squelettique et interne Nous pouvons observer une grande ressemblance au niveau de l’os d’un oiseau et de l’intérieur de l’aile d’un avion.

L’os de l’oiseau, contrairement aux os des prlncpaux mammlfères, ne possède de moelle épinière mais est composé d’air, relié au système respiratoire. Cela permet à l’oiseau d’être plus léger et donc plus performant lors du vol. De plus, afin que leurs os soient plus résistants et non entièrement creux, ces derniers possèdent es cloisons à l’intérieur d s 0 et « saumons », selon leur disposition. De même, Penveloppe bombée est cependant généralement en plastique. Cette structure permet de créer un certain volume avec un minimum de matière.

De cette manière, l’aile possède un poids relativement faible par rapporta son volume grâce a ces dispositions inspirées du squelette de l’oiseau, tout en gardant une certaine rigidité. Les Hommes, inspirés de l’oiseau en sont donc arrivés à des avions, qui, dans leur apparence physique et leurs caractères techniques connaissent de grandes ressemblances aux oiseaux, out en ajoutant quelques détails notamment du fait que l’avion reste une machine et non un être vivant comme l’est l’oiseau : ce seront au fil du temps tous ces détails qui les amèneront ? des avions très sophistiqués.

Mais, au-delà de ses apparences technico-physiques, le comportement en vol de l’oiseau a aussi été source d’inspiration pour l’Homme et l’amélioration de ses avions. Il/ Comparaison du comportement en vol de l’oiseau et de l’avion 1) Les similitudes 6 0 sa face supérieure tend à dévier l’écoulement de l’air vers le bas, selon l’effet Coanda obligeant les filets d’air à rester plaqués sur la urface supérieure de l’aile. l’angle d’incidence (positon de la surface de l’aile par rapport aux filets d’air).

L’angle permettant le décollage le plus facile est de 1 Sb, en dessous, il est compliqué de faire grimper un avion et pour l’oiseau, il lui faut battre plus fort des ailes. De même après 250 où la portance chute. Le comportement dans le vol : L’avion utilise deux vols différents, que l’oiseau utilise également. Le vol plané est un vol sans efforts, profitant de l’air pour glisser dessus. Le vol à voile est une technique de vol utilisant les courants aériens ascendants (thermiques ou mécaniques) pour gagner de a hauteur. our changer de direction (tourner à droite, gauche, etc. ), l’avion va pivoter son corps dans les 3 dimensions de l’espace afin de manœuvrer, tout comme l’oiseau. La force qui va ensuite ma 7 0 ou l’oiseau en l’air est l’écoulement de l’air: traînée, elle constitue la résistance ? l’avancement et donc le but sera de la diminuer au maximum. Une composante perpendiculaire à l’écoulement de l’air: portance, qui elle permet le maintien en l’air, s’opposant au poids.

La sustentation va ensuite s’exercer en un point de la corde qu’on appelle le centre de poussée qui se trouve en général entre le iers et le quart avant de la corde (cf schéma ci-contre d’une aile) Le comportement pour l’atterrissage • L’oiseau perd de l’altitude en cabrant son bec vers le bas et ralentit en inclinant ses ailes vers le haut, faisant office de volets hypersustentateur, de façon à se poser en douceur sans se blesser. 0 résultante aérodynamique.

Ensuite, le moteur à piston, qui doit son appellation au mouvement alternatif rectiligne d’une pièce essentielle: le piston, se déplaçant dans le cylindre. L’ensemble est composé: d’un cylindre doté parfois d’ailettes dont le rôle est d’assurer le efroidissement par l’air externe, et dont la partie supérieure est fermée par une pièce appelée culasse. Cette dernière est dotée de dispositifs appelés soupapes, permettant l’admission des gaz frais et l’échappement des gaz à combustion, ainsi que d’un dispositif créant l’inflammation du mélange carburant/air: les bougies. ‘un piston dont le déplacement est assuré par une bielle reliée à une pièce en mouvement de rotation appelée vilebrequin. Le vilebrequin est la pièce qui permet de transformer le mouvement rectiligne. PAGF 10 oiseaux qui émettent de petits battements d’ailes rapides (martinet, hirondelle, etc. . Ainsi, le mode de propulsion d’un avion est complètement différent de celui d’un oiseau ce qui en fait une différence majeure.

Les caractéristiques du vol La grande différence au niveau du vol d’un oiseau et celle d’un avion est le fait que l’oiseau peut à la fois battre des ailes pour se déplacer dans l’air, mais il peut aussi voler « sur place alors que l’avion ne peut voler que s’il atteint une vitesse assez grande pour se maintenir en vol. Cest pourquoi il se doit de garder une portance la plus stable possible et d’augmenter sa trainee. Pour cela, les avions utilisent en conséquence des volets hypersustentateurs.