(A.JABES)
Cette
étude porte aussi bien sur des mécanismes simples, destinés à des modèles
réduits, que sur des mouvements plus complexes, transposables
à des appareils grandeur.
LE BATTEMENT
THÉORIE
A-
MOUVEMENT RECTILIGNE.
Prenons le cas d'une aile d'un seul tenant et faisons la battre de la manière suivante:
1-Mouvement
rectiligne de haut en bas et retour Ce qui définit l'AMPLITUDE.
3-Période de battement ,constante: T secondes ou N BATTEMENTS PAR
SECONDES ou HERTZ
4- L'appareil (ou l'oiseau) se déplace en vol horizontal à la vitesse V,
peu différente de la vitesse de plané.: V= 4(P/SCz) 1/2.
5- Nous supposons l'écoulement permanent, en régime stationnaire sauf remarques
en ce qui concerne les points morts hauts et bas : voir plus loin
On
peut représenter ce mouvement par
le schéma suivant où l'on porte horizontalement la distance parcourue pendant
la période T à la vitesse V et verticalement l'amplitude verticale, parcourue
à l'abaissée et à la remontée., à la vitesse V. pendant les temps T/2.
Dans
le cas de vol représenté ,on a indiqué les vitesses et les forces appliquées
On voit que selon l'incidence de l'aile sur la trajectoire relative(à la remontée),Ies
sustentations peuvent, soit s'ajouter,(vol normal),soit se retrancher (vol
descendant rapide)
On
démontre que la condition nécessaire pour que la sustentation soit positive
à la fin
d'un cycle est que Â< ^B.
Ceci
peut être obtenu de différentes manières :
1° Cas où le temps
d'abaissée : t1 est égal au temps de relevée t2.avec t1+t2 = T.
a) Le corps peut être cabré, comme c'est le cas lors
du décollage:
on
est alors dans le cas de figure suivant
t1=t2=T/2
où
b)
L'aile bat
,dans un plan incliné faisant un angle
C avec l'horizontale ,le corps restant horizontal. Le cas de figure correspondant
est alors :
T1=T2=T/2
2° Cas où le temps d'abaissée
t1 est plus grand que le temps de relevée t2 :t1 > t2, avec
toujours t1+ t2 = T
On a les cas de figures suivantes où l'on retrouve les configurations déjà
vues, mais aux effets accentués.
T1>T2
LES
PARAMÈTRES DU BATTEMENT
D'après
plusieurs études ,il ressort qu'à chaque variation brusque de la Circulation
de vitesse autour du profil d'aile il y a lâcher de tourbillons dans son sillage
, en particulier aux points morts hauts et aux points morts bas . En aval
de l'aile il y a , dans le cas le plus général un écoulement de tourbillons
alternés Ceci a été mis en évidence dans des tunnels hydrodynamiques ( Thèse
de Werlé ) et en théorie aérodynamique .
Or ,il existe ,en écoulement régulier de l'aile battante
convergence, entre la théorie et l'observation au laboratoire et dans la nature,
En
effet ,en théorie , Villat dit qu'en régime stable ". le rapport (sans
dimensions)
A/VT=0,28. où A est l'Amplitude, V la vitesse horizontale de déplacement
et T le temps d'une période.
Ceci est corroboré par l'observation de la nage des
poissons: on cite le nombre de Strouhal : A/VT = 0,30.
Enfin, personnellement ,lorsque des valeurs dignes
de bonne foi ont pu être utilisées ,soit pour des insectes,soit pour des oiseaux,
soit même pour la maquette volante du ptérodactyle de Mac Cready, nous avons
trouvé des valeurs très proches de 0,28.
Remarque
A/VT=0,28 . Si l'on fait intervenir que A=v.T/2,il s'ensuit
que 0,28=v/2V.
Cette
simplification doit être utilisée avec les plus grandes réserves, mais elle
peut permettre de définir un projet dans ses grandes lignes.
LA VARIATION CYCLIQUE
DU PAS
En
principe l'aile doit suivre la trajectoire relative, avec une incidence normale
(3° à 4°. ). D'après Chabonat, en
réalité, les vitesses instantanées sont loin d'être constantes et l'on pourrait
fonctionner avec de très grandes incidences, sans risque de décrochage.
En restant dans le cadre de cette étude , nous garderons les angles de référence A et B.
B-
MOUVEMENT CIRCULAIRE ( ou dérivé).
L’aile décrit une Cycloide raccourcie ou allongée, selon que la valeur de la vitesse
Horizontale est plus grande ou plus faible que la vitesse tangentielle du cercle générateur.