Le vol des colibris

Les colibris forment une famille d’oiseau un peu spéciale. Un de leur caractéristique est qu’ils ne peuvent pas plier leurs ailes, leurs coudes sont rigides. Un des conséquences est que leur façon à de voler plus ressemble des insectes que d’autres oiseaux.

Une simulation aérodynamique en trois dimensions très détaillé a maintenant montré comment ils volent. Ils atteignent leurs capacités acrobatiques agiles grâce à un ensemble unique de forces aérodynamiques.

La simulation sur un superordinateur a été faite par deux ingénieures dans le domaine mécanique à l'Université Vanderbilt, qui ont fait équipe avec un biologiste à l'Université de Caroline du Nord. Le résultat est décrit dans l'article « Three-dimensional flow and lift characteristics of a hovering ruby-throated hummingbird ».

Les chercheurs ont depuis quelque temps étaient conscients des similitudes entre le colibri et les vols des insectes mais certains experts ont soutenu un autre modèle selon lequel l’aérodynamiques serait semblables aux pales d'hélicoptères.

Cependant, la nouvelle simulation démontre que ces petits oiseaux font usage de mécanismes instables dans le  mouvement d'air qui gênent des tourbillons invisibles et produisent la force de portance dont ils ont besoin.

On pourrait penser que si le colibri tout simplement bat ses ailes assez vite, il serait suffisant pour pousser assez l'air vers le bas et gagner de la portance. Mais, selon la simulation, l’aérodynamique est beaucoup plus complexe que cela.

Quand les colibris tirent ses ailes vers le bas, de minuscules tourbillons se forment sur les bords avant et arrière, puis ils fusionnent en un seul grand tourbillon qui crée une zone de basse pression au-dessus les ailes. De plus, ils améliorer encore la portance en pivotant les ailes quand ils sont tirés vers le haut.

Les ailes ne bat pas seulement verticalement mais aussi horizontalement. L’astuce de pivoter les ailes le long leurs axes fonctionne un peu comme les pales d’un hélicoptère. Quand simultanément tirant les ailes vers le haut et vers l’arrière c’est les bords arrières des ailes qui sont le plus haut, qui pousse l’air vers le bas et donne un gain de portance plus important que la perte par le mouvement vers le haut.

D’après la simulation, le mouvement vers le bas produit la plupart de la portance. Pourtant, c’est seulement parce que le colibri en met plus d'énergie. Le mouvement ascendant ne produit que 30% que le mouvement ascenseur, mais l’oiseau n’utilise que 30% d'énergie pour ce mouvement, ce qui rend les deux directions des frappes tant aérodynamiquement efficace.

Des plus grand oiseaux ont des coudes flexibles et peuvent plier leurs ailes quand tirés vers le haut. Les colibris compensent cette possibilité avec des mouvements astuces et une haute fréquence qui fait qu’ils plutôt volent comme les insectes.