Vol de l'insecte - Définition
La liste des auteurs de cet article est disponible ici.
Recherche actuelle
Les scientifiques étudient le vol des insectes pour diverses raisons : compréhension du développement biologique des animaux, un intérêt purement scientifique pour l'aérodynamique instable, ou l'intérêt pour la conception de micro-véhicules aériens ou appareils similaires (drones).
Bases de l'aérodynamique
Il existe deux modèles aérodynamiques de base du vol des insectes.
La plupart des insectes utilisent une méthode qui crée un vortex qui les entraîne. Ces ailes battantes se déplacent par deux demi-battements basiques. Le battement vers le bas commence en haut et vers l'arrière puis plonge vers le bas et l'avant. Ensuite l'aile est rapidement renversée (supination), afin que le bord d'appel soit pointé vers le bas. Le mouvement de battement vers le haut pousse alors l'aile vers le haut et l'arrière. Puis l'aile est retournée de nouveau (pronation), et un autre battement vers le bas peut se produire. L'échelle de la fréquence de battement des insectes ayant des muscles de vol synchrones est typiquement de l'ordre de 5 à 200 Hz. Chez les insectes pourvus de muscles de vol asynchrones, cette fréquence peut excéder 1 000 Hz. Quand l'insecte vole sur place, les deux battements sont de même durée. Un battement vers le bas plus lent, cependant, fournit de la poussée.
L'identification des forces majeures est critique pour comprendre le vol des insectes. Les premières tentatives pour comprendre le vol battu assumaient un état quasi-stable. Ceci signifie que le flux d'air au-dessus de l'aile à un moment donné était assumé être le même comme il le serait au-dessus d'une aile non battante stable au même angle d'attaque. En divisant l'aile battante en un nombre important de positions immobiles et en analysant alors chaque position, il serait possible de créer un aperçu des forces instantanées sur l'aile à chaque point de temps. La portance calculée était trop petite par un facteur de trois, et les chercheurs se dirent qu'il devait y avoir des phénomènes instables fournissant des forces aérodynamiques. Il y eut plusieurs modèles analytiques développés tentant d'approximer le flux à proximité d'une aile battante. Certains chercheurs prédirent des pics de force à la supination. Avec un modèle dynamiquement mis à l'échelle d'une mouche du vinaigre, ces forces prédites ont été confirmées plus tard. D'autres ont protesté que le pic de force durant la supination et la pronation étaient dus à un effet rotationel inconnu fondamentalement différent du phénomène de translation. Il y a des désaccords avec cet argument. Par le biais de la modélisation informatique de la dynamique des fluides, certains chercheurs affirment qu'il n'y a aucun effet rotationnel. Ils affirment que les grandes forces sont causées par une interaction avec le tourbillon dû au battement précédent.
De même que pour l'effet rotationel précédemment mentionné, les phénomènes associés aux ailes battantes ne sont pas complètement compris ou n'aboutissent pas sur un accord. Du fait que tout modèle est une approximation, différents modèles négligent des effets considérés comme négligeables. Par exemple, l'effet Wagner affirme que la circulation s'élève lentement jusqu'à son état stable à cause de la viscosité quand une aile inclinée est accélérée depuis un état de repos. Ce phénomène expliquerait une valeur de portance plus petite que prévue. Typiquement, le cas a été de trouver des sources pour la portance ajoutée. Il a été dit que cet effet est négligeable pour un flux avec un nombre de Reynolds de l’ordre de grandeur de celui du vol des insectes.
Un des plus importants phénomènes qui se produit durant le vol de l'insecte est l'effet de succion du bord d'attaque. Cette force est significative pour le calcul de l'efficacité. Le concept de succion du bord d'attaque a d'abord été amené pour décrire la portance vorticielle des ailes delta à angles aigu.
La deuxième méthode de vol, le “lancé et claqué”, fonctionne différemment. Les ailes sont lancées et claquées l'une contre l'autre au-dessus du corps de l'insecte puis rejetées chacune de son côté.
