L’avion en papier dans l’espace, naissance d’un projet et débouchées scientifiques

1. L’avion en papier dans l’espace, naissance d’un projet et débouchées scientifiques

1.     L’avion en papier à travers l’histoire et la science

1. Une origine controversée

L’art de l’origami consiste à plier du papier selon certains plis pour lui donner une forme comme une fleur, un personnage ou un animal. Le mot « origami » vient du Japonais oru qui signifie « plier » et du mot kami, « papier » en Japonais. Cet art est né en Chine avec l’invention du papier par un prêtre bouddhiste en l’an 538. Au départ, étant un matériau de luxe, le papier était plier lors des cérémonies par des spécialistes.  Ce fut le pédagogue Fröbel qui importa l’art de l’origami en Europe. On peut aujourd’hui supposer que les premiers avions en papier ont été conçus par les pionniers de l’origami en Chine. Malgré tout l’origine officielle des avions en papier serait due à John Northrop en 1930, designer Américain dans l’aéronautique. Avant de produire ses avions en papier à l’échelle 1 :1 il réalisait des modèles en papier ; preuve du lien existant entre les avions en papier et les avions taille réelle.

L’art de plier des avions en papier est appelé l’aérogami, très développé au Japon ou de nombreuses compétitions sont organisés. Parmi les plus connu on citera le RED BULL PAPERWING, un championnat comportant entres autres une épreuve de figures acrobatiques d’avion en papier. A l’heure actuelle Takuo Toda détient le record du monde du vol le plus long avec 27.9 secondes. Aujourd’hui le monde de l’aérogami est en continuel progrès, de nouveaux modèles sont construits visant à améliorer la vitesse, l’élévation et l’aspect.

[pic 1] 

John Northrop  

sciencephoto.com

1. L’avion en papier et la science + AVION EN PAPIER DESCRIPTION CONSTRUCTION

L’aérodynamique joue un rôle crucial dans les caractéristiques de vol d’un avion en papier. En effet, l’aérodynamique est une branche de la physique étudiant les mouvements d’un système dans un fluide, ici l’air. Elle vise à optimiser les mouvements du système. Or un avion en papier doit adopter la forme la plus aérodynamique possible afin d’effectuer un vol optimal. L’aérodynamique est basée sur des principes datant du 18ème siècle, élaboré par Daniel Bernoulli et sur différents phénomènes physiques comme l’écoulement des fluides, lorsque l’air rencontre le système. La trainée, qui tend à ralentir l’avion, et le poids sont aussi deux autres facteurs agissant dans l’aérodynamisme. Nous préciserons ces principes par la suite.

L’aérodynamique est étroitement lié au domaine des avions en papier et des avions en général. En effet c’est un domaine crucial qui a participé aux impressionnants progrès de l’aviation lors des dernières années. Par conséquent l’étude aérodynamique des avions en papier et celle des avions réels est sensiblement similaire. Pour le prouver nous pouvons relever les études de Ken Blackburn, détenant le record du temps de vol d’avion en papier, étudiant l’aérodynamique des avions en papier il a découvert que la queue des avions est inutile. Un modèle d’avion sans queue existe de nos jours, le B-2 Spirit. Le recordman s’oppose aussi à l’idée reçue que les avions en papier légers volent plus loin que les plus lourds, car ces-derniers peuvent être lancer avec plus de force. Enfin Ken Blackburn affirme qu’il faut, pour un lancer optimal ayant une altitude élevé et un temps de vol long, un angle de lancer de 10 degrés avec la verticale et une vitesse de 100 km/h lors de la propulsion.

Edmond Hui en 1997 s’est servi de l’aérodynamique du deltaplane pour élaborer un avion en papier, le « Paperbang », ayant des ailes à haut coefficient de pénétration dans l’air et un mode de construction permettant de changer sa forme. Il n’est pas autorisé en compétition (il est construit avec des agrafes) mais il vole plus longtemps que les avions en papier classique grâce à sa forme spécifique. Ceci est bien une preuve de l’importance de l’aérodynamique dans les caractéristiques de vol des avions en papier

[pic 2]

              Le B-2 spirit

http://www.wingsoflegend.net/2010/02/19/northrop-b-2-spirit/

1.    Un projet de longue haleine

Nous essayerons ici de présenter le projet en retraçant sa naissance dans le monde scientifique japonais. Puis nous essayerons de vous présenter les acteurs important.

1. Naissance d’un défi scientifique

En 2008, Takuo Toda et son équipe ont envisagé le projet de lancer des avions en papier depuis la station spatiale internationale, à 402,3 km au dessus de la Terre. Il s’interrogeait sur la possible rentrée atmosphérique d’avions en papier. Beaucoup d’ingénieurs en aérospatiale ont réagi en disant qu’ils bruleraient. Mais Toda contacta le professeur Shinji Suzuki, spécialisé en ingénierie spatiale. Ce-dernier connaissait une méthode développée par une petite entreprise japonaise traitant le papier lui permettant ainsi d’améliorer sa résistance à la chaleur et à l’humidité. Des tests ont été effectués à l’université de Tokyo et les petits avions de 7cm de long sur 2 cm de large ont résisté au « wind tunnel », c'est-à-dire à des  vitesses équivalentes à Mach 7, sept fois la vitesse du son, et à 235 degrés Celsius environ. Ces essais concluants ont donc incité l’équipe à continuer les recherches. Preuve du succès naissant de projet la Japan Aeroplane Exploration Agency, JAXA soutient ce projet en fournissant 213 000 euros (285 700 $) à l’année.

On peut aussi penser que ce projet a plus qu’une visée scientifique, en effet faire planer un avion le plus longtemps possible est quelque peu enfantin. Ce projet est donc à la fois original et  présentant un intérêt scientifique à démontrer par la suite.

[pic 3]

le « wind tunnel »  

        http://www.popsci.com

1. Un projet Japonais

• Les organismes :

La JAXA: L’équivalent de la NASA Américaine, l'Agence d'eXploration Aérospatiale Japonaise, souvent dénommée par sa traduction anglaise Japan Aerospace eXploration Agency, (abrégée en JAXA) est l'agence spatiale nationale du Japon. Elle a été fondée le 1er octobre 2003 par la fusion, en période de crise, de trois organismes alors indépendants. La JAXA est responsable de la recherche, du développement et de la mise en orbite de satellites. Elle est aussi très impliqué dans de nombreuses missions telles que l’exploration d’astéroïde ou l’envoi d’une équipe d’astronautes sur la lune. Elle a annoncé soutenir ce projet, en l’inscrivant dans une liste de faisabilité d’ici trois ans. De plus elle s’est engagée à fournir 213 000 euros à l’année pour soutenir ce projet.

...