Ornithoptère

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Un ornithoptère de 1902

Un ornithoptère est un aéronef dont la sustentation est assurée par des battements d'ailes suivant le principe du vol des oiseaux. Le nom vient du grec « Ornithos » (ορνιθος, « oiseau ») et « Ptéron » (πτερον, « aile »).

Historique[modifier | modifier le code]

L’homme-oiseau du Moyen Âge[modifier | modifier le code]

Au Moyen Âge, certains, fascinés par le rêve d'Icare de voler comme un oiseau, s’essayèrent au vol ailé. Archytas de Tarente (-428-347), venant d'Italie, inventa une colombe mécanique qu’il ne parvint jamais à soulever du sol. Roger Bacon (1214-1294) écrivit que l'homme pourrait voler avec une machine battant des ailes, qu'il appela « ornithoptère ».

Inventeurs de la Renaissance[modifier | modifier le code]

Au XVe siècle, Léonard de Vinci tenta de trouver comment voler. Il inventa une machine pouvant s'élever ; il était convaincu qu'il fallait prendre modèle sur les oiseaux. Mais ayant constaté que les bras humains étaient trop faibles pour voler, il fabriqua une machine pouvant battre des ailes, constituée d'une planche, de deux grandes ailes, de leviers pour manœuvrer, de pédales et d'un système de poulies. Toutefois, sa recherche s'arrêta aux croquis. La machine, d'ailleurs, avait peu de chances de voler car les matériaux disponibles à l'époque étaient peu adaptés et son engin aurait pesé 300 kilogrammes ; le premier avion ayant traversé la Manche avec succès n'en pesait que 90.

Même si le vol des oiseaux était plus complexe qu'il ne l'avait imaginé, son invention était cependant très proche de la réalité. D'ailleurs, en 1920, M. Passat[Qui ?] reconstitua sa machine.

Francesco Lana de Terzi développa en 1663 l'idée d'un vaisseau plus léger que l'air. Ce vaisseau, qui n'a jamais été construit, comportait un mât central auquel était attachée une voile. Le vaisseau devait être dirigé comme un bateau. Quatre autres mâts étaient surmontés de sphères en feuilles de cuivre très fines, chacune ayant un diamètre de 7,5 mètres et une masse de 180 kg. Francesco calcula que la masse d'air contenue dans les sphères serait de 290 kg, et avait donc prévu qu'en y faisant le vide, il les rendrait plus légères que l'air. Le vaisseau pourrait, dans ces conditions, transporter six personnes. La fabrication de si fines feuilles de cuivre était à cette époque impossible, et la pression de l'air environnant aurait déformé les sphères. L'idée de Francesco de Lana n'a donc jamais été testée. De plus, il était conscient qu'un tel véhicule pouvait être utilisé comme arme de guerre pour attaquer les villes depuis les airs.

En 1678, un serrurier français nommé Besnier tenta de voler avec des ailes palmées comme les pattes d'un canard.

Lourenço de Gusmão fut surnommé péjorativement « le Planeur » et son invention, divulguée en Europe par des dessins fantaisistes, qui généralement la présentaient comme un bateau en forme d’oiseau, fut connue sous le nom de Passarola (« Grand oiseau »).

La révolution industrielle[modifier | modifier le code]

L'Allemand Otto Lilienthal construisit une machine de sept mètres d'envergure, avec des ailes formées d'une ossature en bois recouverte de toile et un stabilisateur arrière ; le pilote était attaché au centre par les aisselles et ses jambes étaient dans le vide, ce qui lui permettait de se poser sur le sol. Plus tard, il projeta de munir ses ailes d'un moteur mais se tua lors d'un essai.

William Henson et John Stringfellow, en 1842, reprenant les travaux d'un chercheur, firent voler un modèle réduit d'aéroplane à vapeur. L'aéroplane est l'ancêtre de l'avion au XIXe siècle, mot inventé en 1855 par Joseph Pline. Néanmoins les moteurs nécessaires pour faire décoller des appareils à taille réelle étaient beaucoup trop lourds et leur projet s'avéra donc irréalisable.

Les progrès vont donc d'abord passer par les planeurs et par l'étude de l'aérodynamisme.

Les premiers ornithoptères sans homme ont été construits en France par Gustave Trouvé en 1870, qui inventa une machine volante pouvant se déplacer sur une distance de 70 mètres.

En 1871, Alphonse Pénaud fit voler un léger ornithoptère à moteur « caoutchouc », de même que dans ces mêmes années Jobert, Abel Hureau de Villeneuve (en), Victor Tatin (en).[1]

J.-C. Pompéien-Piraud expérimenta l'ornithoptère à vapeur.

En 1890, Lawrence Hargrave construisit plusieurs ornithoptères alimentés par de la vapeur d'eau ou de l'air comprimé, avec de plus petites ailes permettant une plus grande poussée, car plus rapides.

En 1930, Alexander Lippisch et d'autres chercheurs introduisent un moteur à combustion interne à pistons.

Aujourd'hui, la technique et les matériaux permettent de construire et faire voler des modèles réduits, même de mini drones de quelques grammes.

L'ornithoptère d'aujourd'hui[modifier | modifier le code]

En 2005, Yves Rousseau a reçu le Diplôme Paul Tissandier, délivré par la Fédération aéronautique internationale (FAI) pour ses contributions dans le domaine de l'aviation. Yves Rousseau fit sa première tentative de vol battu musculaire en 1995. Le 20 avril 2006, à sa 212e tentative, il a réussi à voler sur une distance de 64 mètres, observé par des officiels, membres de l'Aéro-Club de France. Malheureusement, lors de la 213e tentative de vol, sur un malentendu, un remorquage trop rapide a conduit à une rupture de l'aile, ce qui a gravement blessé le pilote et l'a rendu paraplégique.

L'ingénieur américain Paul McCready a également développé un ornithoptère de 5,5 mètres avec un système de pilotage automatique et un système neuromusculaire.

L'ornithoptère n'a jamais été un franc succès, car il comporte beaucoup de défauts. Dans de nombreux pays, des groupes de chercheurs travaillent dans l'espoir de faire voler un humain par le battement des ailes, soit par son propre système (recherche) soit avec l'aide d'un moteur.

Le rêve est devenu réalité le 8 juillet 2006 pour l'équipe du Professeur émérite James DeLaurier à Downsview Park à Toronto. Équipé d'un moteur de 24 chevaux et d'un booster turbo, l'ornithoptère a volé pendant 14 secondes à une vitesse moyenne de 88 km/h, sur un peu plus de 300 mètres. « C'était un vol assisté ; personne ne peut le nier », admet DeLaurier. « L'engin a reçu l'aide du booster mais la plus grande partie de la poussée a été assurée par le battement des ailes ». Le Professeur travaille sur ce système depuis 1986 et espère bien avoir suffisamment convaincu grâce à cette démonstration pour assurer le financement de son projet.

Le 2 août 2010, l'université de Toronto a réussi à faire voler pendant 19,3 secondes le Snowbird (ornithoptère à propulsion humaine).

Ce vol n'a pas été homologué par la FAI car il ne satisfait pas au code sportif en la matière[2].

On a aussi des mini-drones libellules, tels le FlyTech Dragonfly (en) développé depuis 2002[3] par Sean Frawley et Dan Getz (basé sur un kit d'ornithoptère à moteur à élastique conçu par Nathan Chronister et fabriqué par The Ornithopter Zone) et commercialisé en 2007 par WowWee (en)[4] pour 40 à 50 $ sous forme de jouet volant radiocommandé à 4 ailes battantes (env. 50 cm d'envergure pour 500 g), gadget de l'année 2007[5].

Encore plus petits, et équipés d'une caméra avec transmission vidéo, conçus par des chercheurs de l'Université de Delft (Pays-Bas), nous avons le DelFly (en)[6] (28 cm, 16 g, possibilité de décollage vertical), le record de miniaturisation (avec caméra vidéo) homologué par le Guinness en 2009[7] étant pour le DelFly Micro (2008, 10 cm, 3,07 g), et même (6 cm, 920 mg) pour le plus petit qui seulement vole. Des études sont effectuées pour une certaine autonomie de vol, avec le DelFly Explorer (2013, 28 cm, 20 g) conçu pour explorer un immeuble de façon semi-autonome grâce à une vision stéréoscopique inspirée de celle des insectes.

Le 17 février 2011, la DARPA a présenté un ornithoptère de la taille d'un colibri : le Nano Hummingbird (en), 16 cm d'envergure pour un poids de 19 g, équipé d'une petite caméra vidéo, pour des missions de surveillance et de reconnaissance, tenant l'air jusqu'à 11 minutes et volant jusqu'à une vitesse de 18 km/h. Il peut voler à l'extérieur, ou entrer par une ouverture pour explorer l'intérieur, en environnement urbain.[8],[9],[10],[11],[12]

Dans les années 1970, la CIA a développé l'Insectothopter (en), de la taille d'une libellule et lui ressemblant, animé par un oscillateur fluidique miniature pour mouvoir les ailes vers le haut et le bas au bon rythme pour assurer la sustentation et le déplacement avec l'aide d'une éjection d'un peu de gaz par l'arrière, et un laser pour le guidage et la transmission de données, mais il n'a jamais été opérationnel car l'appareil était trop difficile à contrôler par vent de travers.[13],[14]

Un ornithoptère de la taille d'un insecte est actuellement[Quand ?] utilisé de manière expérimentale comme espion militaire, pour sa faible détectabilité[réf. nécessaire].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Chanute, Octave. 1894. Progress in Flying machines, online, at Mississippi State Univ.
  2. Lettre de la FAI
  3. Winerman, Lea (2002). Teen Biz Flies High, Science World, Sep 27, 2002
  4. (en) Michel Marriott, « If Leonardo Had Made Toys », The New York Times,‎ (lire en ligne)
  5. (en) « Gadget of the Year: FlyTech Dragonfly », Time,‎ (lire en ligne)
  6. Nombreuses références dans en:DelFly
  7. http://www.guinnessworldrecords.com/records-7000/smallest-camera-plane/
  8. Artificial hummingbird developed Irish Independent. 2011-02-18.
  9. Nano Hummingbird. AeroVironment, Inc. 2011-02-16.
  10. AeroVironment Develops World’s First Fully Operational Life-Size Hummingbird-Like Unmanned Aircraft for DARPA. AeroVironment, Inc. 2011-02-16.
  11. It's a bird! It's a spy! It's both Los Angeles Times, 2011-02-17.
  12. Nano Air Vehicle Defense Sciences Office, DARPA. Retrieved: 2011-02-20.
  13. https://www.cia.gov/library/video-center/video-transcripts/insectothopter-the-bug-carrying-bug.html
  14. Shrader, Katherine: New Agency IARPA Develops Spy Tools, The Washington Post, May 31, 2007.


Liens externes[modifier | modifier le code]