Les positions complexes des ailes de l'abeille créent des forces de portance stables et instables.

Introduction

Le vol stationnaire dans les airs implique une série de mouvements d'ailes complexes. Les abeilles planent dans une position légèrement verticale et leur mouvement d'aile implique un coup d'aile vers l'avant et vers l'arrière. Ce mouvement est similaire à la façon dont les humains marchent sur l'eau en déplaçant leurs bras vers l'avant et vers l'arrière pour aider à maintenir la flottabilité. La course complète de l'abeille se compose de trois zones : la course médiane, la course arrière et la course avant, chacune contribuant à des caractéristiques de portance spécifiques.

La stratégie

 

À mi-course, l'aile de l'abeille ressemble à une aile d'avion atteignant des forces aérodynamiques en régime permanent se développant au bord avant de l'aile. Une aile d'avion doit maintenir un angle d'attaque inférieur à 9 degrés (l'orientation d'une aile par rapport à la direction du mouvement) pour éviter le décrochage (air turbulent interrompant la portance). L'angle d'attaque des ailes d'abeilles, cependant, se situe en moyenne entre 41.1 et 50.5 degrés. Pour éviter le décrochage, un vortex (un tourbillon d'air) se déplaçant le long de l'aile de l'abeille depuis l'abdomen retarde l'apparition de l'air turbulent à des angles d'attaque plus élevés.

À la fin des courses vers l'arrière et vers l'avant, l'aile de l'abeille tourne le long de son axe longitudinal pour orienter le bord d'attaque dans la nouvelle direction de déplacement de l'aile. Cette rotation ressemble à la façon dont un humain avec les mains tendues sur le côté, fait tourner ses mains des paumes vers le haut vers les paumes vers le bas. Cette rotation lors de l'inversion de course crée trois forces de portance différentes pour améliorer la portance globale : rotation, accélération et capture de sillage. De plus, lors de la course vers l'arrière, lorsque les deux ailes peuvent presque se toucher, un jet d'air jaillit pour améliorer la poussée et crée une zone de basse pression qui déclenche les forces de portance pendant la course vers l'avant.

Pendant le vol stationnaire à faible charge, l'aile de l'abeille fonctionne dans une plage de course avant-arrière de 90 degrés à environ 230 Hz. Cette plage de traits crée un plan imaginaire appelé plan de trait. Pour avancer et reculer, le plan de course est incliné vers l'avant ou vers l'arrière de la même manière que les hélicoptères volent. Les muscles de vol indirect de l'abeille sont réglés pour cette fréquence plus élevée de 230 Hz, ce qui est atypique chez les autres insectes. Pour augmenter la vitesse de l'abeille ou sa capacité à transporter une lourde charge de pollen, les ailes maintiennent une fréquence de course de 230 Hz en augmentant la plage de course avant-arrière au-delà de 90 degrés. À une course maximale, l'abeille peut voler à 3/4 mph.

Le potentiel

Les ailes battantes des abeilles représentent une approche complètement différente du vol motorisé que les hélices humaines, les moteurs à réaction ou les pales d'hélicoptère. Il permet le vol stationnaire et les virages de précision d'une manière que nous ne pouvons actuellement pas égaler. Bien qu'il semble encore peu pratique pour les objets plus lourds, le battement rapide recèle un grand potentiel pour les applications qui pourraient augmenter la précision, la coordination et l'efficacité des machines aériennes ultra légères comme les drones.

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Dernière mise à jour le 5 juillet 2019