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Les futurs Airbus auront-ils des ailes ... de baleines ?

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Franck Fisch, un biologiste de l'Université West Chester, aux Etats-Unis, a récemment découvert que les bosselures situées sur le bord antérieur des nageoires pectorales des baleines à bosses (Megaptera novaeangliae) amélioraient de manière significative leur hydrodynamisme. Cette découverte pourrait avoir des applications intéressantes en aéronautique.

Les futurs Airbus auront-ils des ailes ... de baleines ?

Avec l'aide de mécaniciens des fluides, il a construit deux modèles réduits de ces nageoires, l'une à bord antérieur lisse et l'autre à bord antérieur bosselé, et les a testés en soufflerie. Les résultats montrent qu'une nageoire à bord bosselé a de meilleures performances aérodynamiques qu'une nageoire à bord lisse. Or, la nageoire à bord lisse se comporte approximativement comme une aile d'avion.

Il a constaté que la portance (1) augmentait alors de 8 %, que la force de traînée (2) était réduite de 32 %, et que l'angle de décrochement (3) était supérieur de 40 %.
Ce seraient les tourbillons engendrés de part et d'autre de chaque bosselure qui amélioreraient les performances aérodynamiques. Ces tourbillons permettraient au fluide d'emporter plus de quantité de mouvement, ce qui réduirait la force de traînée.

Pour qu'un avion puisse voler horizontalement à vitesse constante, le poids de l'avion doit s'équilibrer avec la portance et la puissance des moteurs doit s'équilibrer avec la force de traînée. On comprend donc l'intérêt que cette découverte peut avoir en termes de performances et d'économie de carburant. Un angle de décrochement supérieur assure lui, une meilleure sécurité au décollage et à l'atterrissage.

D'autres améliorations sont à prévoir également dans le domaine nautique.

(1) Portance: Force perpendiculaire à la corde de profil de l'aile et orientée vers l'extrados (surface extérieure de l'aile située sur le dessus). Si l'on observe une déviation dans le flux de l'air, ou si l'air à l'origine au repos est accéléré, alors une force y a été imprimée. La physique newtonienne stipule que pour chaque action il existe une réaction opposée de force égale. Ainsi pour générer une portance, l'aile doit créer une action sur l'air qui génère une réaction appelée portance. Cette portance est égale à la modification du moment de l'air qu'elle dévie vers le bas. Le moment est le produit de la masse par la vitesse. La portance d'une aile est donc proportionnelle à la quantité d'air dévié vers le bas multipliée par la vitesse verticale de cet air...

(2) Force de traînée: Composante de la réaction de l'air sur l'aile dans la direction opposée à la vitesse de l'avion.

(3) Angle de décrochement: Lorsque l'angle entre l'aile et le vent est trop important, l'air ne peut plus s'écouler en restant au contact du bord supérieur de l'aile. Ceci entraîne une augmentation de la force de traînée et une diminution de la portance. Quand le rapport entre la portance et la traînée devient trop petit, l'avion perd irrémédiablement de l'altitude, on dit qu'il décroche.

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