L’une des exigences pour les machines volantes plus lourdes que l’air est une structure combinant force et légèreté. Cela est vrai aussi bien pour les oiseaux que pour les avions. Les oiseaux ont de nombreuses caractéristiques physiques, en plus des ailes, qui travaillent ensemble pour leur permettre de voler. Ils ont besoin de structures légères, profilées et rigides pour le vol. Les quatre forces de vol – poids, portance, traînée et poussée – affectent le vol des oiseaux.

Caractéristiques physiques

Les oiseaux volants ont:

• plumes légères et lisses – cela réduit les forces du poids et de la traînée
• un bec, au lieu de lourdes mâchoires et dents osseuses – cela réduit la force du poids
• un sternum élargi appelé sternum pour la fixation musculaire en vol – cela aide à la force de poussée
• os légers – les os d’un oiseau sont essentiellement creux avec des sacs aériens et de fines pièces croisées minuscules pour renforcer les os – cela réduit la force du poids
• un squelette rigide fournir des attaches fermes pour des muscles de vol puissants – cela aide à la force de poussée
• a corps profilé – cela aide à réduire la force de traînée
• ailes – celles-ci permettent la force de portance.

Ailes

La forme de l’aile d’un oiseau est importante pour produire de la portance. La vitesse accrue sur une surface d’aile incurvée et plus grande crée un trajet d’air plus long. Cela signifie que l’air se déplace plus rapidement sur la surface supérieure de l’aile, ce qui réduit la pression d’air sur le dessus de l’aile et crée une portance. De plus, l’angle de l’aile (inclinée) dévie l’air vers le bas, provoquant une force de réaction dans la direction opposée et créant une portance.

Les ailes plus grandes produisent une portance supérieure à celle des ailes plus petites. Les oiseaux aux ailes plus petites (et les avions) doivent donc voler plus vite pour maintenir la même portance que ceux aux ailes plus grandes.

La charge alaire vous indique la vitesse à laquelle un oiseau ou un avion doit voler pour pouvoir maintenir sa portance : charge alaire = poids/surface alaire (kilogrammes par mètre carré).

Un nombre de charge alaire plus petit signifie que l’oiseau/ avion peut voler plus lentement tout en maintenant sa portance et qu’il est plus maniable.

Glisse

Lorsqu’un oiseau glisse, il n’a pas à faire de travail. Les ailes sont tendues sur le côté du corps et ne battent pas. Lorsque les ailes se déplacent dans l’air, elles sont maintenues à un léger angle, ce qui dévie l’air vers le bas et provoque une réaction dans la direction opposée, qui est la portance. Mais il y a aussi une traînée (résistance à l’air) sur le corps de l’oiseau, de sorte que de temps en temps, l’oiseau doit s’incliner vers l’avant et plonger légèrement pour pouvoir maintenir sa vitesse vers l’avant.

Le vol plané

Le vol plané est un type particulier de vol plané dans lequel l’oiseau vole dans un courant d’air ascendant (appelé thermique). Parce que l’air monte, l’oiseau peut maintenir sa hauteur par rapport au sol. L’albatros utilise ce type d’envol pour soutenir ses voyages pluriannuels en mer.

Battement

Les ailes des oiseaux battent de haut en bas. Cela les propulse vers l’avant. L’envergure entière doit être au bon angle d’attaque, ce qui signifie que les ailes doivent se tordre (et le faire automatiquement) à chaque course vers le bas pour rester alignées avec le sens de déplacement.

L’aile d’un oiseau produit une portance et une poussée pendant la descente. L’air est dévié vers le bas et également vers l’arrière. L’oiseau réduit son angle d’attaque et replie partiellement ses ailes sur la course ascendante afin qu’il traverse l’air avec le moins de résistance possible. La partie interne de l’aile a très peu de mouvement et peut fournir une portance similaire au vol à voile.

Obtention de la poussée

Les oiseaux obtiennent la poussée en utilisant leurs muscles forts et en battant des ailes. Certains oiseaux peuvent utiliser la gravité (par exemple, sauter d’un arbre) pour leur donner une poussée vers l’avant pour le vol. D’autres peuvent utiliser un décollage en marche depuis le sol.

Différentes capacités de vol

Différents oiseaux ont des caractéristiques adaptatives différentes pour répondre à leurs besoins de vol:

• Certains oiseaux sont petits et peuvent manipuler leurs ailes et leur queue pour manœuvrer facilement, comme le fantail (pīwakawaka).
• Le faucon, avec sa grande envergure, est capable de vitesse et de vol plané.
• Les fous de bassan et les oiseaux de mer sont simplifiés pour plonger à grande vitesse dans l’océan pour les poissons.
• Les Godwits, bien que petits, sont équipés pour voler sur de longues distances.