A/ Léonard de Vinci

Leonardo da Vinci: inventeur des "machines volantes"
     L'homme est un génie qu'on ne présente plus, célèbre peintre et inventeur au cerveau en ébullition, ses recherches ont permis de grandes découvertes même si de nombreuses œuvres restent inachevées...

     Dans sa vie Leonardo se livre à étudier le vol mécanique pendant deux périodes: la première à Milan entre 1485 et 1490 et la seconde à son retour à Florence dans l’année 1505.

     Certains de ses dessins font partis de ce que Paolo Galluzzi (peintre fasciné par Léonard de Vinci ) a appelé “une sorte de ‘rêve’ technologique”: ils représentent, avec la même précision que s’il s’agissait de machines existantes, des dispositifs mécaniques fictifs, composé de matériaux qui n’existent pas encore.C’est le cas de la recherche la plus célèbre de Leonardo, celle sans doute qui l’a occupé le plus longtemps: l’ornithoptère ( futur hélicoptère) ou machine volante.
     Leonardo s’inspire de l’anatomie des ailes des volatiles, en particulier celles de la chauve-souris, déliées et membraneuses.
     Ensuite, il étudie différents types d’ailes articulées:
-Il dessine un type d’aile avec les volets mobiles, qui s’ouvrent dans le décollage et ensuite se ferment pour reconstituer une surface alaire lisse et compacte afin d’exercer une pressure adéquate sur l’air.
-Puis, il étudie une aile unie, avec une toile unique étendue sur une armure en bois et -avec des pales de gouvernail comme sur les bateaux
-Enfin, il invente une aile démontable et une aile articulée.
     Il imagine des machines à deux ou quatre ailes, en donnant au corps humain une position horizontale et en remplaçant les poignées avec un moulinet. Ou bien verticale, où l’homme “pésera sur deux-cents livres” c’est à dire à peu près soixante-huit kilogramme, en se tenant debout au centre de l’énorme appareil qui a besoin de deux paires d’ailes qui se remuent “en croix, semblable à l’allure du cheval”.
     Leonardo conçoit même un système à arbalète, c’est à dire un mécanisme à ressort pour remédier à ce qui lui apparaît comme la difficulté majeure: l’insuffisance de la force musculaire humaine en rapport avec le poids et la taille de la machine volante.

     La première représentation d’une machine volante est tracée par Leonardo dans le Code Atlantique: elle remonte à peu près à l’année 1485 .
Dans le dessin seulement la force musculaire de l’homme, représenté dans une position horizontal, devrait permettre, avec le mouvement alterné des mains et des pieds à l’étrier, de s’envoler au moyen du battement d’ailes mécaniques, actionnées par le mouvement des membres, auxquels elles sont enclenchées par des mécanismes différemment complexes.

B/Norberg

     Norberg [1976] a réalisera une étude similaire pour le vol horizontal de la chauve-souris Plecotus auritus (oreillard commun).
La méthode globale est identique à celle employée par Weis-Fogh [1973] : à partir de photos et de visualisations au ralenti du vol de l’animal, Norberg a modélisé la cinématique des ailes puis a calculé les différents coefficients et efforts aérodynamiques afin de voir si ceux-ci sont ou non compatibles avec l’hypothèse d’une aérodynamique stationnaire.

     Le contenu de l’étude présente toutefois quelques différences vis-à-vis des travaux de Weis-Fogh : d’une part, l’étude de Norberg porte non pas sur le vol stationnaire, mais sur le vol horizontal à faible vitesse (2,35 m.s^-1 ), ce qui implique que la traînée aérodynamique devra être prise en compte.
     D’autre part, la morphologie d’une aile de chauve-souris est plus complexe que celle d’une aile d’insecte ou de colibri: alors que ces dernières peuvent être considérées globalement comme rigides ou du moins déformées par les seuls effets aéroélastiques, l’aile de la chauve-souris se compose d’une surface de peau (patagium) séparée en plusieurs sections par les doigts longs et fins de l’animal. Le mouvement global sera donc la combinaison des trajectoires des différents éléments de l’aile.

C/Dans la peau du scientifique

    Les chauve-souris ont la capacité de voler, et nous nous voulons créer une machine qui pourrait nous permettre de faire de même...A quelles propriétés devons nous faire attention ?
Pour cela, nous allons essayer de déterminer les facteurs qui permettent à la chauve-souris de voler...
Dans un premier temps nous allons analyser le mouvement de ses ailes lors de son vol puis essayer de retranscrire les mêmes caractéristiques sur un dessin/ une machine...

     Afin de réaliser cette observation, on va visionner une vidéo de chauve-souris en plein vol dans leur milieu naturel ou alors dans une soufflerie avec un "élevage" de chauve-souris et une possibilité de variation de la puissance du vent.

    Des chercheurs on observé que certaines espèce de chauves-souris tordent leur ailes afin d'augmenter leur poussée, aussi pour diminuer la résistance, elle replie un peu leurs ailes. Le secret des chauves-souris et le fait qu'elle tourne a l'arrière et a la verticale leur membrane quand elles remontent pour ne pas nuire a leurs mouvements afin d'augmenter ou de réduire la résistance du vent. C'est pour ça que les chauves-souris voles dans tous les sens, elles le doivent pour continuer de monter.

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