III- Matériaux
Dans cette partie, nous parlerons des « matériaux » nécessaires à l'aérodynamisme que ce soit pour les avions ou les oiseaux. Nous observerons en particulier ces matériaux à l’échelle atomique pour l'avion. Nous étudierons également les matériaux des différentes parties qui composent cet avion ( l'intérieur, l’extérieur des ailes etc). Quant à l'oiseau, nous nous intéresserons surtout à son anatomie.
Dans un premier temps, nous parlerons de la composition des avions et de l'anatomie des oiseaux pour ensuite voir les éventuelles similitudes entre les deux.
Tout d'abord parlons de l'avion. Les premiers avions étaient composés principalement de bois, mais ceux-ci n'étant pas optimaux, il a fallu innover. Aujourd'hui, les avions sont très différents des premiers.
En général, les avions sont plutôt composés d'alliages d'aluminium surtout au niveau de la coque. Ces alliages appartiennent aux séries d'alliages 2000 et 7000 qui sont des alliages d'aluminium couplés à du cuivre ou du zinc. Mais ce n'est pas tout, on peut également trouver du titane dans la composition de l'avion d'aujourd'hui car ses intérêts sont nombreux. Mais comme celui-ci coûte très cher, il est présent en très petite quantité. D'autres matériaux peuvent être utilisés comme l'acier, les composites organiques utilisés principalement pour l'intérieur pour des raisons financières mais également physiques.
Beaucoup de combinaisons existent, car les alliages peuvent être différents en fonction des parties de l'avion pour diverses raisons comme par exemple les forces subies par celles-ci pendant le vol. On trouvera par exemple une couche d'alliage d’aluminium au-dessus de la structure en acier lorsque l'épaisseur varie de 5 à10mm. De même que les ailes d'un avion seront construites avec un alliage plus résistant, alors que la structure interne de l'avion sera creuse et très légère.
Maintenant, nous allons parler des avantages et des inconvénients des différents matériaux utilisés. Pour commencer, la série 6000, sa composition est: Mg2Si.C'est un alliage léger tout comme la série 7000 dont la composition est MgZn2 . Ce sont des alliages de haute résistance.
Le titane, lui, est très léger, très résistant, son coefficient de dilatation est très faible comparé à celui de l'acier. Et il résiste très bien à la corrosion. Il est également très maniable lorsqu'il est exposé à de très fortes chaleurs. Mais comme nous l'avons déjà dit , il est très cher et donc peu utilisé.
Les matériaux composites sont formés d'au moins deux composants. Ils ont l'avantage de bénéficier des propriétés des deux matériaux utilisés. Ils sont donc particulièrement légers mais très résistants. Mais tous ces matériaux ont une durée de vie limitée et doivent donc être remplacés régulièrement pour éviter tout risque d'accident.Voici un schéma illustrant la position des différents alliages dans un avion:
Passons
maintenant aux oiseaux. Leurs caractéristiques anatomiques sont souvent
liées à leur capacité de voler. Le corps des oiseaux est recouvert de
plumes. Certaines sont imbriquées les unes dans les autres et ne
peuvent être dissociées car cela entraînerait la chute de l'oiseau, le
rendant incapable de voler.Nous pouvons évaluer le rôle de ces plumes de la plus importante à la moins importante à l'aide de ce schéma:
Face
au vent, les plumes vont former une structure que l'on pourrait
qualifier de « bloc » car celles-ci vont totalement modifier les
mouvements d'air sans jamais opérer de changements contre la volonté de
l’oiseau.En effet, lors des mouvements d'ailes, certaines se resserrent quand les ailes s'abaissent de manière à laisser passer le moins d'air possible et inversement quand les ailes remontent elles peuvent s'écarter légèrement pour pouvoir laisser passer l'air.
Les ailes tiennent donc face aux vents violents. Comme l'avion, l'oiseau a une structure très légère. Les os sont en général creux et légers, composés d'alvéoles. Les plumes, fixées sur les ailes, sont des substances cornées fines et légères qui ne rajoutent donc pas un poids massif à la structure malgré leur nombre gigantesque et elles sont imperméables protégeant l'oiseau des intempéries. Les plumes sont également très indépendantes les unes des autres, ce qui explique leur maniabilité parfaite.
Nous pouvons donc conclure que l'homme s'est bel et bien inspiré des oiseaux pour concevoir les avions au niveau des matériaux et de la structure. Même si l'avion n'est pas encore aussi parfait que l'oiseau dont les capacités de vols sont très supérieures. Mais l'évolution des matériaux de l'avion est constante contrairement à l'oiseau qui ne peut pas vraiment évoluer.
Les ailes tiennent donc face aux vents violents. Comme l'avion, l'oiseau a une structure très légère. Les os sont en général creux et légers, composés d'alvéoles. Les plumes, fixées sur les ailes, sont des substances cornées fines et légères qui ne rajoutent donc pas un poids massif à la structure malgré leur nombre gigantesque et elles sont imperméables protégeant l'oiseau des intempéries. Les plumes sont également très indépendantes les unes des autres, ce qui explique leur maniabilité parfaite.
Nous pouvons donc conclure que l'homme s'est bel et bien inspiré des oiseaux pour concevoir les avions au niveau des matériaux et de la structure. Même si l'avion n'est pas encore aussi parfait que l'oiseau dont les capacités de vols sont très supérieures. Mais l'évolution des matériaux de l'avion est constante contrairement à l'oiseau qui ne peut pas vraiment évoluer.
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