Comment l'homme s'est-il inspiré des oiseaux pour parvenir à voler?
Travaux Personnels Encadrés - Lycée Saint Joseph du Loquidy - Nantes
Charles LANTZ & Valentin CHABLAT - 1ère S A 2016-2017
II. Copie du vol battu : un échec
A. Les différentes tentatives
La description du vol de Dédale et Icare par Ovide a une portée philosophique sur le désir de l'homme de s'élever dans les airs. En effet, de nombreux inventeurs, scientifiques et férus des oiseaux, ont tenté de comprendre comment un homme pourrait voler, soit en adaptant au corps humains des ailes artificielles soit en créant des engins volants. Leur particularité jusqu’à la fin du XIXème siècle est d'être mus par la force humaine, copiant ainsi l'autonomie des oiseaux.
1. Léonard de Vinci
Léonard de Vinci est une des figures marquantes de la Renaissance.
A la fois peintre, philosophe, écrivain, botaniste, sculpteur, inventeur, il est le symbole du génie touchant à tous les domaines.
Léonard de Vinci, a étudié les moyens pour l'homme de se déplacer dans les milieux qui lui étaient interdits. Ainsi, il a dessiné les plans d'un sous-marin et a imaginé plusieurs façons de se mouvoir dans les airs.
Il a ainsi imaginé un précurseur de hélicoptère avec la vis aérienne pour laquelle il s'est inspiré du mouvement des disamares de l'érable qui permettent la dispersion des graines par le vent grâce à leur rotation. A cette occasion, il invente une aile imperméable à l'air. Il écrit ainsi : « Si cet instrument, qui a la forme d'une vis est bien fait, c'est-à-dire fait d'une toile de lin dont les pores sont bouchés avec de l'amidon, et si on le fait tourner rapidement, j'estime que cette vis fera son écrou dans l'air et elle s'élèvera. ».
Parmi ses sujets d'étude, se trouve l'anatomie. Il est connu pour ses nombreuses esquisses représentant le corps humain et ses proportions idéales. Ses nombreux calculs lui ont aussi servi à déterminer les limites du corps humain.
Aussi a-t-il naturellement cherché à concilier ses études sur l'anatomie et sur le vol en inventant l'ornitoptère.
Pour cela, il s'appuie sur une observation des oiseaux et sur leur modélisation. Il écrit « L’oiseau est un instrument qui fonctionne selon les lois mathématiques et l’homme n’a qu’à mettre au point une machine susceptible de reproduire chacun de ses mouvements ».
Ayant constaté que les bras humains étaient trop faibles pour voler, il fabriqua une machine pouvant battre des ailes, mais manœuvrée par les jambes à l'aide de pédales et d'un système de poulies.
Cette machine est restée à l'état de dessin et n'a jamais été réalisée de son temps car les matériaux nécessaires à la résistance étaient trop lourds.
Mais cet engin constitue aujourd'hui encore l'objet de convoitise de passionnés qui cherchent à le mettre en oeuvre... sans succès.
Maquette grandeur nature Château du clos Lucé
2. 1678 : M. Besnier
En 1678, le "journal des savants" relate l'invention d'un certain M.Besnier : il y décrit une machine de sa création qui lui permettrait de voler.
Cette machine fonctionne avec l’énergie mécanique humaine, c'est à dire avec les muscles, sans apport extérieur d'énergie.
L'illustration montre une structure originale par les moyens qu'elle utilise car elle ne copie pas directement les oiseaux mais implique une compréhension de leur mode de fonctionnement.
En effet, la structure est composée de deux longs morceaux de bois fins, qui possèdent chacun 2 panneaux en bois à leurs extrémités. Ils sont actionnés par les jambes et les bras, par un mouvement en diagonale illustrant la manière à laquelle les quadrupèdes se déplacent.
Si cette invention n'est probablement restée qu'à l’état de projet, il est intéressant de noter certaines particularités qui proviennent d'une observation attentive des animaux :
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les quatre "ailes" se replient lors de la phase de remontée pour ne pas opposer de résistance à l'air
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les quatre membres sont utilisés, et ce, dans leur sens naturel de fonctionnement et non dans des mouvements latéraux. Cela montre la compréhension de l'insuffisance de la force des bras.
3. 1912: Franz Reichelt
Nous pouvons également mentionner le cas de Franz Reichelt, même s'il ne cherchait pas directement à copier le vol battu mais plutôt l'effet parachute créé par les ailes. En cela, il s'est inspiré de la phase d’atterrissage des oiseaux. Nous le mentionnons ici car les causes de son échec mortel se rapprochent des autres tentatives de vol : l'essai de maîtriser l'air avec la physionomie du corps humain.
Ce cas est resté dans la postérité par le fait que, se déroulant en 1912, après l'invention du cinématographe, il a été filmé.
Franz Reichelt, tailleur pour dame, est passionné d'aviation (sachant que dès le début du XXème siècle, l'aviation n'en est qu'à des premiers essais et est perçu comme une aventure)
François Reichelt travaille sur la mise au point d'un costume-parachute fait de toile en caoutchouc il créé cette invention en s'inspirant après des observations de la physionomie des chauves-souris.
Son saut se fera en février 1912, du haut du premier étage de la Tour Eiffel (57 m) et échouera.
Les essais précédents avec des mannequins ayant échoué, il aura pris la précaution d'écrire son testament avant son grand saut.
Son "vol" est vraiment une chute et on voit avant qu'il ne s'écrase qu'au delà de sa taille probablement insuffisante, sa structure n'a pas tenu : le tissu se détache et laisse passer l'air et ses bras ne restent pas à plat. Il s'agit donc d'un échec lié à la résistance des matériaux et à la force musculaire insuffisante.
4. Synthese et compréhension de l'impossibilité de voler "comme un oiseau"
On a vu que toutes ces tentatives étaient soit restées à l'état de projet, soit s'étaient soldées par des échecs.
Les difficultés qui ont empêché l'homme de voler "comme un oiseau" par un vol battu sont de deux types :
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un problème de résistance des matériaux : les matériaux solides sont très lourds et les légers pas assez résistants.
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Un problème de force motrice : les muscles de l'homme ne sont pas adaptés à ce type d'effort, d'autant plus avec notre poids important.
Dès 1655, ces problèmes avaient été identifié puisque Robert Hooke, mathématicien, physicien et inventeur anglais, concluait à l'impossibilité du vol humain sans l'assistance d'un moteur « artificiel ».