Ailes d'avion et ailes d'oiseau : des structures semblables


1.  Structure

1°) Il faut tout d'abord savoir que chaque demi-voilure est constituée d'un (ou de plusieurs) longerons attachés au fuselage au niveau de l'emplanture. Les nervures supportent les revêtements supérieur (extrados) et inférieur (intrados) et transmettent les charges aérodynamiques aux longerons. La voilure peut également être le support de différents systèmes de navigation comme les feux de position (aux extrémités), les phares d'atterrissage, ou de pilotage. 

Wing structure.jpg

1°) Emplanture    2°) Longerons    3°) Nervures    4°) Bord d'attaque  
5°) Bord de fuite  6°) Saumon

Voici une structure plus simplifiée d'une aile d'avion :


 

Cette structure permet de créer un volume de forme bien déterminée avec un minimum de matière. Ainsi l'aile a une masse relativement faible par rapport à son volume du fait que ce dernier soit principalement constitué d'air. La structure est néanmoins étudiée pour garantir la solidité de l'ensemble.

L'aile est constituée d'éléments indispensables qui ont tous une fonction bien précise :

- Les nervures, qui donnent à l'aile une forme très spécifique : son profil.

Ces dernières sont plus ou moins allégées et renforcées dans les parties soumises à de fortes contraintes mécaniques.
- Les longerons, qui sont les pièces les plus solides d'une aile. Les nervures viennent s'y attacher et les fixations de l'aile au fuselage y sont incorporées, au niveau de l'emplanture.

- Les lisses, qui sont semblables aux longerons mais qui n'ont qu'un rôle de renfort.

- Par dessus cette structure, l'aile est soit recouverte directement d'une toile soit coffrée soit entoilée.

- La voilure, qui peut également être le support de différents systèmes de navigation comme les feux de position (aux extrémités), les phares d'atterrissage, ou de pilotage (détecteur de décrochage). 
 
- Le saumon d'aile, qui est un caisson de forme allongée servant de carénage à l'extrémité


2°) L'aile présente des surfaces mobiles ou gouvernes permettant le contrôle aérodynamique de l'avion :

  • gouvernes en roulis : ailerons
  • gouvernes en tangage et en roulis : gouvernes de profondeur plus ailerons, séparées ou bien regroupées (élevons) sur les ailes « Delta »
  • becs et volets hypersustentateurs, aérofreins permettant le contrôle de la portance et de la traînée.

  • Control surfaces at the wing of a plane.svg
     
      1°) Ailette verticale marginale (Winglet en anglais)
      2°) Aileron basse vitesse
      3°) Aileron haute vitesse
      4°) Rail de glissement des volets
      5°) Becs de bord d'attaque
      6°) Becs debord d'attaque
      7°) Volets interieurs
      8°) Volets extérieurs
      9°) Spoilers (destructeurs de portance)
      10°) Spoilers/aérofreins

     

    2. Comparaison

    Après avoir étudié la structure externe et interne de l’aile de l’aile d’oiseau, on s’est intéressé à l’aile d’avion.

    On remarque de nombreux points communs :

    1°) La structure creuse


    L’aile a une masse relativement faible par rapport à son volume du fait que ce dernier soit principalement constitué d'air.

    Afin de satisfaire aux contraintes posées par le vol, les os adoptent une structure creuse. Grâce à ça, les os ont un poids 2 à 3 fois moins élevé que l’ensemble des plumes.


    2°) Organisation de l'aile et des composants

    Une winglet est une ailette sensiblement verticale située au bout des ailes d'un avion et qui permet de réduire la trainée  par la portance sans augmenter l'envergure de l'aile. On peut l’associer aux rémiges primaires de l’aile qui sont les plumes sur lesquelles s’exercent les principales poussées au cours du vol. Elles permettent de réduire la résistance de l’air et les trainées.

    Les dispositifs hypersustentateurs sont des dispositifs mis en œuvre sur un avion pour que les ailes conservent leur portance à la vitesse la plus basse possible, et réduire ainsi la vitesse de décrochage, que l’on peut associer aux alules de l’aile d’oiseau qui permettent d’augmenter la vitesse de l’écoulement de l’air (donc la portance) et de réduire le risque de décrochage.


    III CONCLUSION
     


    L'aile d'avion a donc une structure très similaire à celle de l'aile d'oiseau, que la structure soit interne ou externe. Ils sont tous les deux dotés de dispositifs  permettant  la conservation de la portance, mais aussi la réduction des frottements de l'air, etc. On peut donc en conclure après cette étude que l'aile d'avion s'est inspirée de l'aile d'oiseau.
    Cependant, bien que les connaissances sur l'aile soient déjà bien avancées, les chercheurs continuent à trouver d'autres protocoles, qui permettront d'autres améliorations comme la recherche de nouveaux modes de sustentation avec un plus grand confort pour les passagers.
     
    Findling Edouard

 




 
 
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