Tpe aérodynamisme Analogie Entre Les Oiseaux Et Les Avions

Table des matières

Introduction 3

1 L’aérodynamisme 5

1.1 Définitions 5

1.1.1 Aérodynamisme 5

1.1.2 Ecoulement de l’air 5

1.1.3 Résistance de l’air 6

1.2 Lois 7

1.2.1 Loi de Bernoulli 7

1.2.2 Lois de Newton 7

1.2.3 Effet Venturi 7

1.3 Forces exercées sur une aile 10

1.3.1 Le poids 10

1.3.2 La traction ou poussée 11

1.3.3 La portance 12

1.3.4 La traînée 14

2 Les animaux volants 17

2.1 L’oiseau 17

2.1.1 Anatomie de l’oiseau 17

2.1.2 Le vol de l’oiseau 20

2.2 La chauve-souris 21

2.2.1 Anatomie de la chauve-souris 21

2.2.2 Le vol de la chauve-souris 23

2.3 Les insectes 24

2.3.1 Anatomie des insectes 24

2.3.2 Le vol de l’insecte 26

3 Les objets volants 28

3.1 Les avions 28

3.1.1 Structure et matériaux de l’avion 28

3.1.2 Moteurs 29

3.1.3 Le vol de l’avion 31

3.2 Les hélicoptères 32

3.2.1 Structure et matériaux 32

3.2.2 Moteurs 33

3.2.3 Le vol de l’hélicoptère 34

4 Comparaison 36

4.1 Similitudes/Différences 36

4.1.1 Ressemblance physique/forme générale 36

4.1.2 Ressemblances au niveau interne 37

4.1.3 Différences majeures 39

4.2 Comparaison directe 40

4.2.1 Comparaison entre l’albatros et le vautour et le planeur 40

4.2.2 Comparaison entre la libellule et les hélicoptères 41

Conclusion 43

Lexique : 44

Sources 46

Introduction

L’Homme a toujours eu un rêve : voler. Depuis l’antiquité avec la légende d’Icare qui se brûla les ailes en s’approchant du soleil, le pouvoir de voler est dans les pensées de chaque être humain.

Ainsi dès l’antiquité, les philosophes grecs seraient les premiers à penser qu’il fallait imiter le vol d’un oiseau pour voler, mais des siècles d’études, de recherches et d'expérimentation furent nécessaires avant que l’on aboutisse à la création et au vol d’une objet.

Au XIIIème siècle, le savant anglais Roger Bacon fait des études sur les machines volantes. En s’appuyant sur le fait que l’eau puisse porter un bateau, il conclut que l’air peut porter un avion.

Au XVème siècle, Léonard de Vinci imagine une aile qui pourrait faire voler l’homme. La forme de sa machine montre bien qu’il a essayé d’imiter le vol des oiseaux. Les voiles battantes étaient actionnées par un pédalier. Cependant, l’homme est trop lourd, et sa force musculaire trop insuffisante pour faire voler une machine aussi lourde. Le prototype, qui ne fut jamais fabriqué, devait être utilisé au-dessus d’un lac pour des raisons de sécurité. Les chances de réussite de Léonard étaient de toute façon réduites par les matériaux existants à son époque. La reconstitution moderne de sa machine, en bois, en cuir, en corde et en fer pèse près de 300 kg.

Plus tard, entre 1858 et 1861, Jean-Marie Le Bris est connu pour avoir accompli un vol plané. La forme de son premier planeur, dénommé « barque ailée » par Le Bris lui-même, muni d'ailes mobiles, serait peut-être inspirée de l'albatros qu'il aurait étudié lors de son service militaire dans le Pacifique. En réalité, cet engin ne rappelle en rien l'oiseau de mer. Cependant, grâce à ses nombreux essais ainsi qu’à ses nombreuses observations, il avait perçu les phénomènes de portance lors des variations d'incidence des ailes.

Plus tard, en 1890, Clément Ader aurait été le premier à faire décoller un engin motorisé plus lourd que l’air. Cet ingénieur français fut le précurseur de l'aviation moderne. Entre 1882 et 1889, il fabriqua un " avion " muni d'un moteur à vapeur de 20 CV., d'une envergure de 14 m et baptisé Éole. Le 9 octobre 1890 sur une piste longue de 200 m, Clément Ader décolla, à bord d'Éole, d'une vingtaine de centimètres et parcourut une distance de 49 mètres. Pour construire son Eole C. Ader s'était procuré au moins 2 roussettes des Indes vivantes qu'il avait observées dans une volière construite dans son jardin à Paris, et s'était inspiré de leurs ailes pour la conception de l'Eole.

Les frères Wright, deux frères américains précurseurs de l'aviation inventèrent et firent voler le premier avion opérationnel.En 1900, les deux frères testèrent leur premier planeur. En 1901, les frères testèrent les effets de la pression de l'air sur plus de deux cents surfaces d'ailes. En 1903, ils construisirent une machine, dénommé Flyer I, pesant 337 kg avec un moteur de 12 CV dans laquelle, à Kitty Hawk, Orville Wright fit le premier vol de l'histoire en avion propulsé.En 1905, le Flyer III, premier avion fonctionnel du monde et piloté par Wilbur Wright, vola sur 39 km en 38 minutes.

Le terme avion vient du latin « avis » qui signifie oiseau, mais A.V.I.O.N reprend les initiales de "Appareil Volant Imitant les Oiseaux Naturels", d’après Ader.

L'aérodynamisme est une branche de la dynamique des fluides qui porte sur la compréhension et l'analyse des écoulements d'air, ainsi que leurs effets sur des éléments solides

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