Les écureuils volants ont des membranes et du cartilage qui les aident à modifier les forces de portance et de traînée, leur permettant de glisser plus de 100 fois la longueur de leur corps.
Introduction
Plusieurs heures avant que le soleil ne se lève dans une forêt de conifères en Alaska, un écureuil volant du Nord (Glaucomys sabrinus) saute d'une haute branche d'arbre. En se lançant vers l'avant, il étend ses bras et ses jambes aussi loin que possible, ouvrant des membranes en forme de parachute entre eux pour attraper le vent. L'écureuil glisse ensuite vers un arbre à 100 mètres (30 pieds) où il espère trouver des champignons à manger.
La capacité de planer a évolué au moins six fois chez les mammifères, ce qui suggère qu'elle donne à certaines espèces des avantages qui peuvent inclure l'économie d'énergie de la marche et de l'escalade, l'élargissement de leur aire de recherche de nourriture ou l'évitement de l'exposition aux prédateurs.
Glaucomys sabrinus illustré par Charles Dessalines D'Orbigny (1806-1876).
La stratégie
La capacité d'un écureuil volant à planer provient de deux caractéristiques anatomiques : les membranes et le cartilage. Il a deux ensembles de membranes composées de peau et de muscle. Une membrane s'étend entre chaque poignet et chaque cheville, formant des rabats en forme d'ailes. Derrière le poignet se trouvent des morceaux de cartilage qui se plient vers le haut comme le bout des ailes d'avion pour améliorer la stabilité et minimiser la traînée. Une autre membrane s'étend de chaque cheville à la queue.
Les changements de position du corps permettent à l'écureuil de modifier les forces aérodynamiques telles que la portance et la traînée. Lorsque les chercheurs ont étudié l'aérodynamique des écureuils volants en filmant et en analysant leurs glissades dans la nature, ils ont découvert que les écureuils ne glissaient pas en équilibre, mais changeaient continuellement leurs vitesses et leurs forces tout au long des trois phases de "vol". Pendant ces phases, le corps de l'écureuil s'incline vers le haut et les forces aérodynamiques nettes tournent de l'avant vers le haut, puis vers l'arrière. Cela correspond à son accélération qui augmente, atteint son maximum et diminue.
Vidéo : Écureuil volant du Nord faisant du vol à voile
Les scientifiques ont appelé la première phase une plongée balistique, caractérisée par la hauteur à partir de laquelle elle saute (son énergie potentielle), l'élan vers l'avant qu'elle gagne en sautant et l'accélération qu'elle capte en raison de la gravité. Pendant cette phase, la portance et la traînée sont faibles.
Pendant un glissement, le corps de l'écureuil s'incline vers le haut et les forces aérodynamiques nettes tournent de l'avant vers le haut, puis vers l'arrière.
Vient ensuite la phase de croisière, où l'écureuil déploie ses membranes, et les forces de portance et de traînée augmentent. Dans cette phase, le corps de l'écureuil commence à s'incliner de l'horizontale à la verticale (sa tête au-dessus de sa queue). Ce faisant, la portance augmente au-delà de la force de gravité et la trajectoire de descente de l'écureuil s'aplatit. Maintenant, au lieu de tomber à la fois vers le bas et de glisser vers l'avant, il se déplace simplement horizontalement vers l'avant.
Dans la phase finale, la position du corps de l'écureuil est presque verticale. La portance augmente considérablement et la force aérodynamique nette continue de tourner vers l'arrière, ralentissant suffisamment l'écureuil pour qu'il puisse atterrir. Juste avant l'atterrissage, la portance est si élevée que sa trajectoire de descente se courbe légèrement vers le haut, déplaçant l'écureuil dans une position complètement verticale avant qu'il ne s'accroche au tronc de l'arbre.
Le potentiel
Comprendre comment des mammifères comme le petit écureuil volant pourraient améliorer la conception des combinaisons de parachutisme et de parachutisme, ainsi que l'aéronautique des avions et conduire à davantage de drones à énergie passive.
