Introduction
Depuis toujours, l'Homme rêve de voler. Ce vieux rêve était déjà exprimé dans les mythes de l'Antiquité. Mais Icare s'est approché trop près du soleil. Son rêve a fondu comme la cire de ses ailes en plume. Malgré tout l'humanité a poursuivi sa quête.
Comme le montre l'histoire de Dédale et d'Icare, l'imitation du vol des oiseaux, premier être volant observé par l’homme, est à la base des techniques de constructions aéronautiques. C’est pourquoi nous avons choisi comme problématique :
Dans quelle mesure la conception d'une aile d'avion est-elle basée sur une observation de l'oiseau?
Avec les avancées technologiques du 19ème siècle, de nouvelles voies se sont ouvertes à l'homme dans sa conquête des airs. Le vol n'apparaît plus aussi inaccessible, et de grands inventeurs se tournent vers l'oiseau pour concevoir les premiers appareils plus lourds que l'air volant, les avions (cf historique de l’aviation).
L'observation des oiseaux a ainsi permis d'étudier la mécanique du vol, et d'en énoncer les premières propriétés. Elle met aussi en évidence le rôle essentiel de l'aile dans le vol (cf Principes aérodynamiques et mécanique du vol).
De cette manière est apparu le principal instrument du vol mécanique, l'aile, directement inspirée par l'oiseau. Les ailes d'avion reprennent donc les principales caractéristiques des ailes d'oiseaux, en les adaptant néanmoins pour satisfaire aux contraintes technologiques (cf Structure interne et Structure interne).
Mais l'homme n'est pas encore parvenu à égaler le degré de technicité des ailes d'oiseau, et celles-ci n'ont pas encore dévoilé tous leurs mystères. Des innovations importantes sont encore à venir, répondant à des exigences toujours plus précises. L'homme doit donc interpréter les solutions déjà présentes dans la nature pour concevoir le futur des ailes (cf Ailes d'oiseaux : une source d'inspiration pour l'avenir).
Afin d'élaborer une réponse au problème posé en adéquation avec l'esprit du TPE, nous développerons trois axes de recherche, s'appuyant chacun sur des expériences :
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Les ailes d'oiseau et d'avion ont une même fonction permettant la sustentation dans l'air. L'expérience réalisée est une étude des forces s'exerçant sur l'aile en soufflerie.
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Les ailes d'oiseau et d'avion ont une structure externe similaire. L'expérience réalisée est une observation d’une aile d’oiseau.
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Les ailes d’oiseau et d’avion on une structure interne semblable. L’expérience réalisée est une dissection d’une aile d’oiseau.
Ces expériences permettent de mettre en évidence les caractères communs des deux ailes, et donc d'en déduire leurs liens de parenté : l'aile d'oiseau préfigure l'aile d'avion, et son étude a permis l'application concrète qu'est l'aile d'avion.
