E18 Formation Aérodynamique

Topique

La physique du vol en formation explique comment la simple présence d'autres oiseaux volant à proximité modifie le champ d'écoulement aérodynamique de l'air, et comment un oiseau suiveur peut tirer parti de cette modification pour réduire sa propre dépense énergétique en vol.

Le mécanisme central de cette économie d'énergie est le vortex marginal : chaque aile générant de la portance produit, à son extrémité, un vortex hélicoïdal présentant un flux d'air ascendant sur sa surface externe et un flux d'air descendant sur sa surface interne.

Un oiseau volant dans la position adéquate par rapport à l'oiseau qui le précède peut se positionner dans le flux ascendant externe du vortex marginal généré par ce dernier, et l'utiliser pour réduire l'angle d'attaque induit nécessaire au maintien de sa propre portance, et ainsi réduire la traînée induite par cet angle d'attaque.

Cette économie d'énergie en formation en V a été mesurée directement chez deux espèces : les pélicans, grâce à des cardiotachygraphes implantés pour enregistrer leur fréquence cardiaque, et les ibis chauves, grâce à des GPS et des accéléromètres de haute précision pour enregistrer leur trajectoire de vol et la fréquence de leurs battements d'ailes. Dans les deux cas, les individus volant en formation – dans le courant ascendant de l'oiseau de tête – présentent une fréquence cardiaque et une fréquence de battement d'ailes significativement inférieures à celles des individus situés en tête de formation.

L'économie d'énergie maximale prédite par la théorie du vortex marginal, de l'ordre de 20 à 30 % par rapport au coût énergétique du vol en tête, correspond aux mesures directes de la fréquence cardiaque et de la fréquence de battement d'ailes enregistrées chez les pélicans et les ibis chauves.

Ce même mécanisme de vortex marginal est précisément ce qu'un oiseau suiveur perd soudainement lorsqu'une perturbation extérieure le déplace de sa position optimale au sein d'une formation de vol collectif : l'économie d'énergie de 20 à 30 % que procure la position optimale se transforme, au même instant, en une augmentation de la puissance requise d'une ampleur équivalente, car c'est précisément ce même flux ascendant du vortex marginal dont il ne bénéficie plus.

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