E8 Conditions du fluide

Topique

Les conditions fluidiques — les propriétés physiques de l'air et de l'environnement atmosphérique dans lequel vole un oiseau — sont distinctes de tous les autres composants du système de vol : tandis que l'aile, les os, les muscles et les tendons font partie intégrante de l'oiseau, les conditions fluidiques constituent son environnement, un ensemble de variables que l'oiseau ne contrôle pas mais auxquelles il doit s'adapter à chaque vol.

Ces conditions fluidiques modifient directement les paramètres régissant l'aérodynamique du profil de l'aile et la cinématique du battement : une même géométrie d'aile et un même mouvement oscillatoire génèrent une portance et une poussée différentes selon les conditions fluidiques. De plus, les conditions fluidiques sont l'une des données nécessaires à l'établissement de la courbe de puissance de l'oiseau, c'est-à-dire la relation entre la vitesse de vol et la puissance musculaire requise pour atteindre cette vitesse.

Un exemple concret de l'influence des conditions fluidiques sur le vol est l'altitude : à 4 000 mètres d'altitude, la densité de l'air n'est que de 62 % de celle de l'air au niveau de la mer. La portance dépendant directement de la densité de l'air, un oiseau volant à cette altitude doit voler 27 % plus vite qu'au niveau de la mer pour générer la même portance avec la même aile. Cette même altitude réduit également la quantité d'oxygène disponible dans l'air que respire l'oiseau. Ainsi, le muscle pectoral, principal moteur du vol, fonctionne avec moins d'oxygène qu'au niveau de la mer pour générer la même puissance. La combinaison d'une densité de l'air plus faible, qui exige de voler plus vite, et d'une moindre disponibilité en oxygène, qui réduit la puissance que le muscle pectoral peut fournir, est la même qui, en haute altitude, peut pousser un oiseau en bonne santé aux limites de ses capacités de vol.

Outre la densité de l'air et la disponibilité en oxygène, les conditions environnementales comprennent également le vent, la principale source d'énergie pour les oiseaux planeurs. L'albatros, en particulier, utilise une technique appelée vol dynamique, extrayant de l'énergie directement du gradient de vent qui se forme au-dessus des vagues océaniques – une manière d'exploiter les conditions environnementales que l'ingénierie humaine n'a pas encore pleinement reproduite. Que ce soit en réduisant la densité et la disponibilité en oxygène de l'air en haute altitude, ou en fournissant de l'énergie utilisable grâce au gradient de vent au-dessus des vagues, ces conditions environnementales définissent, pour chaque vol, le cadre physique dans lequel l'aérodynamisme du profil de l'aile et la cinématique du battement d'ailes de l'oiseau doivent s'opérer. L'oiseau lui-même ne peut pas modifier ce cadre, il ne peut que s'y adapter.

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