Les robots ont été conçus pour se déplacer de manière à imiter les mouvements des animaux, comme la marche et la nage. Les scientifiques étudient maintenant comment concevoir des robots qui imitent le mouvement de glisse présenté par les serpents volants.
Dans Physique des Fluides, par AIP Publishing, des chercheurs de l’Université de Virginie et de Virginia Tech ont exploré le mécanisme de production d’ascenseurs des serpents volants, qui ondulent d’un côté à l’autre lorsqu’ils se déplacent de la cime des arbres vers le sol pour échapper aux prédateurs ou pour se déplacer rapidement et efficacement. L’ondulation permet aux serpents de planer sur de longues distances, jusqu’à 25 mètres d’une tour de 15 mètres.
Pour comprendre comment les ondulations assurent la portance, les chercheurs ont développé un modèle informatique dérivé de données obtenues par vidéo à haute vitesse de serpents volants. Un élément clé de ce modèle est la forme en coupe transversale du corps du serpent, qui ressemble à un frisbee allongé ou à un disque volant.
La forme en coupe est essentielle pour comprendre comment le serpent peut glisser jusqu’ici. Dans un frisbee, le disque en rotation crée une pression d’air accrue sous le disque et une aspiration sur son dessus, soulevant le disque dans les airs. Pour aider à créer le même type de différence de pression sur tout son corps, le serpent ondule d’un côté à l’autre, produisant une région à basse pression au-dessus de son dos et une région à haute pression sous son ventre. Cela soulève le serpent et lui permet de glisser dans les airs.
“L’ondulation horizontale du serpent crée une série de structures de vortex majeures, y compris des tourbillons de bord d’attaque, LEV, et des tourbillons de bord de fuite, TEV”, a déclaré l’auteur Haibo Dong de l’Université de Virginie. “La formation et le développement du LEV sur la surface dorsale ou arrière du corps du serpent jouent un rôle important dans la production de portance.”
Les LEV se forment près de la tête et reculent le long du corps. Les enquêteurs ont découvert que les LEV tiennent pendant des intervalles plus longs au niveau des courbes du corps du serpent avant d’être éliminés. Ces courbes se forment pendant l’ondulation et sont essentielles pour comprendre le mécanisme de portance.
Le groupe a pris en compte plusieurs caractéristiques, telles que l’angle d’attaque que le serpent forme avec le flux d’air venant en sens inverse et la fréquence de ses ondulations, pour déterminer lesquelles étaient importantes pour produire du plané. Dans leur environnement naturel, les serpents volants ondulent généralement à une fréquence comprise entre 1 et 2 fois par seconde. Étonnamment, les chercheurs ont découvert qu’une ondulation plus rapide diminue les performances aérodynamiques.
“La tendance générale que nous observons est qu’une augmentation de la fréquence entraîne une instabilité de la structure du vortex, provoquant la rotation de certains tubes vortex. Les tubes vortex en rotation ont tendance à se détacher de la surface, entraînant une diminution de la portance”, a déclaré Dong.
Les scientifiques espèrent que leurs découvertes conduiront à une meilleure compréhension du mouvement de glisse et à une conception plus optimale des robots serpents planeurs.
Source de l’histoire :
Matériaux fourni par Institut américain de physique. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
