Voler comme une chauve-souris
10/05/11

Des chauves-souris au laboratoire

Maquette BatSi l’expérience a déjà été réussie avec des grands oiseaux comme des oies, apprendre à voler à une chauve-souris face à une soufflerie est très difficile. Le vol rectiligne, la discipline d’escadrille ne font pas partie du registre locomoteur de ce mammifère volant. Qu’à cela ne tienne, se sont dit les chercheurs de l’ULg. Nous allons mettre une maquette de chauve-souris dans une soufflerie, un artefact qui ressemble le plus possible à l’animal. Ce sont les chercheurs de Manchester qui ont réalisé cette partie du travail, un bricolage sophistiqué composé principalement de latex pour reproduire la membrane des ailes et une armature en métal en guise de squelette. Le modèle est une chauve-souris appelée plecotus auritus (l’oreillard commun), caractérisée par de très grandes oreilles. « C’est une maquette statique, précise Greg Dimitriadis. Les ailes sont déployées mais elles ne battent pas. Nous étudions la chauve-souris en position de vol plané, en quelque sorte. » Placé dans la soufflerie de l'ULg, le modèle est soumis à des forces qui sont enregistrées par des capteurs de charges aérodynamiques. La puissance de la soufflerie peut aller jusqu’à 60 mètres par seconde (216 KmH), mais elle a été limitée à 10m/s (36 KmH), ce qui correspond à la vitesse maximale du vol de cette chauve-souris. Une première campagne de mesures a porté spécifiquement sur le rôle des longues oreilles de l’animal. « Cela va de soit qu’elles jouent un rôle aérodynamique, explique G. Dimitriadis. Mais lequel ? Notre étude a montré qu’en position horizontale, les oreilles ajoutent de la portance à l’animal. Elles complètent le rôle des ailes. En position verticale, elles servent de frein. Et en position différentielle, c’est-à-dire une oreille levée et l’autre horizontale, elles permettent de tourner encore plus rapidement. » Ces résultats ont été publiés en 2008 dans le revue spécialisée Acta Chiropterologica.

Une seconde campagne de mesures a porté sur la queue et les pattes de l’animal, qui ont la particularité d’être très courtes et reliées aux ailes. L’étude, publiée dans le revue PLoS ONE (1), a montré que les jambes et la queue participent à la stabilisation dynamique du vol de la chauve-souris (la stabilité est la propension d’un objet à revenir spontanément dans sa position initiale si son équilibre est perturbé) mais aussi à sa manoeuvrabilité. La chauve-souris en vol, c’est comme un crayon installé sur sa pointe, instable quelle que soit sa position. Mais à la différence du crayon, qui a toutes les chances de se coucher une fois pour toutes, la chauve-souris multiplie les manœuvres de rééquilibrage grâce aux mouvements de son corps. « Il est donc plus juste de parler de stabilité dynamique que d’instabilité, précise Greg Dimitriadis. » La chauve-souris, en termes aéronautiques, est plus proche d’un avion de chasse que d’un Airbus A 380 ! Une petite turbulence n’a pratiquement aucun effet sur la position d’un gros avion de transport, qui retrouve sans aucune force de correction sa position initiale. L’avion de chasse, au contraire, est très vite déstabilisé et ne conservera sa trajectoire qu’au prix de multiples corrections très rapides calculées par l’ordinateur de bord.

Gardiner James D, Dimitriadis Grigorios,  Codd Jonathan R & al, A potential role for bat tail membranes in flight control, in PLoS ONE (2011), 6(3), 18214

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