Un oiseau robotisé aide à percer les mystères des turbulences aériennes
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Face à l'aggravation prévue des turbulences atmosphériques due au changement climatique, comprendre comment les oiseaux s'adaptent naturellement à ces conditions pourrait aider les ingénieurs à concevoir des drones de petite taille (sUAV: small unmanned aerial vehicles) plus sûrs, plus performants et offrant un vol plus stable.
Les drones sont couramment utilisés pour des applications telles que la photographie aérienne, la recherche et le sauvetage, la surveillance agricole et la livraison de colis, mais sont souvent immobilisés en cas de fortes turbulences.
Ces recherches, publiées dans deux articles du Journal of the Royal Society Interface , s'inscrivent dans le cadre d'une collaboration pluriannuelle entre l'université RMIT (en Australie) et l'université de Bristol, et ont permis d'obtenir des résultats significatifs dans le domaine du vol bio-inspiré et de l'atténuation des turbulences.
Apprendre des meilleurs
Parmi les oiseaux les plus stables en vol figure la crécerelle nankin, dont les mouvements dans des conditions venteuses et turbulentes ont été suivis par des chercheurs utilisant la technologie de capture de mouvement dans la soufflerie industrielle de RMIT – l'une des plus grandes du genre en Australie.
Matt Penn, chercheur à l'université RMIT et qui a dirigé une partie des recherches sur la façon dont les oiseaux gèrent les turbulences, a déclaré que les oiseaux disposent de toute une gamme de stratégies pour supporter les vents violents, ce qui leur permet de voler dans des conditions complexes qui cloueraient généralement au sol les drones.
« Les oiseaux ne réagissent pas de manière unique aux rafales de vent », a-t-il déclaré.
« Ils ajustent constamment leurs ailes et leur queue pour garder l'équilibre, tandis que la flexibilité naturelle de leurs plumes et de leurs articulations leur permet d'absorber les changements soudains de flux d'air. Ils peuvent également détecter très rapidement les perturbations, ce qui leur permet de réagir presque instantanément et de garder le contrôle. »
La réplique du robot a permis aux chercheurs de mesurer plus précisément les forces en jeu. Image : RMIT
La réplique robotique
Une réplique robotique capable d'imiter les mouvements les plus cruciaux pour le vol remarquablement stable des faucons crécerelles a permis d'approfondir l'étude des ajustements subtils des ailes et du corps qui contribuent à cette capacité.
Le Dr Mario Martinez Groves-Raines, qui a mené ces recherches pendant ses études à l'université RMIT et à l'université de Bristol, a déclaré que l'oiseau robotisé avait permis à l'équipe de mesurer plus précisément les forces en jeu.
« En créant une réplique robotisée, nous avons pu mesurer comment des mouvements spécifiques contribuaient à la stabilité en vol », a déclaré Groves-Raines, qui travaille maintenant au Royal Veterinary College de Londres.
« Nous avons découvert plusieurs techniques uniques expliquant l'impressionnante stabilité du faucon crécerelle. Nombre de ces techniques pourraient améliorer la maniabilité des petits aéronefs, qui rencontrent des difficultés similaires à celles du faucon crécerelle. »
Le professeur agrégé Abdulghani Mohamed, chercheur principal à l'université RMIT, a déclaré que cette recherche met en lumière les avantages de la collaboration interinstitutionnelle et recèle des perspectives prometteuses pour l'avenir de la conception aéronautique.
« Ces recherches montrent ce qui est possible lorsque les ingénieurs s'inspirent de la nature pour trouver des solutions », a déclaré Mohamed. « Nos découvertes ouvrent de nouvelles perspectives pour la conception d'aéronefs capables de mieux gérer les turbulences. »
Des recherches antérieures menées par l'université RMIT ont porté sur les déplacements de véritables faucons crécerelles. Image : RMIT
Prochaines étapes
Bien que les drones utilisent déjà toute une gamme de techniques d'atténuation similaires à celles observées chez les oiseaux, peu d'entre elles ont été mises en œuvre efficacement sur des aéronefs opérationnels en raison de la complexité et des compromis en matière d'efficacité.
L'équipe prévoit d'approfondir sa compréhension des capacités de vol exceptionnelles des faucons crécerelles en examinant leur capacité à percevoir leur environnement, y compris les faibles turbulences rencontrées dans les environnements où opèrent les drones.
Bien que leurs travaux se concentrent initialement sur des véhicules aériens de petite taille, les chercheurs espèrent simplifier les données recueillies afin qu'elles puissent être adaptées à des aéronefs de plus grande envergure.
L’université RMIT recherche des partenaires industriels pour faire progresser cette recherche et transposer ces découvertes dans la conception des avions de nouvelle génération. Les organisations intéressées peuvent contacter research.partnerships@rmit.edu.au.
‘Bridging the Gap: A Review of Gust Mitigation in Birds and Small UAVs’ ou « Combler le fossé : un examen de l'atténuation des rafales chez les oiseaux et les petits drones », avec les co-auteurs Matthew Penn, Simon Watkins, Shane Windsor et Abdulghani Mohamed, est publié dans le Journal of The Royal Society Interface (DOI : 10.1098/rsif.2025.0978).
L'article « Stability and control benefits of coupled wing and tail morphing in kestrel wind-hovering flight explored using a robot replica », co-écrit avec Mario Martinez Groves-Raines, Simon Watkins, Abdulghani Mohamed et Shane Windsor, est publié dans le Journal of The Royal Society Interface (DOI : 10.1098/rsif.2025.0930).