Biomimétisme & aérodynamisme :
une évidence.
Le défi est le même dans de nombreuses industries, notamment dans l'aéronautique ou dans l'automobile : l'avenir de la filière se joue en grande partie sur sa capacité à réduire l'impact environnemental de ses technologies, particulièrement sur les émissions de CO2.
Un levier incontournable : améliorer la finesse aérodynamique. Aérostructures, carrosseries, surfaces portantes, hélices et pâles : le biomimétisme est un outil de conception technologique idéal pour revoir ou améliorer les méthodes et approches industrielles en matière d'aérodynamisme.
De nombreuses espèces d'oiseaux d'insectes ou encore d'animaux aquatiques disposent de facultés de déplacement étonnantes.
Elles jonglant entre l'effort déployé, la vitesse et l'endurance. Le biomimétisme, qui n'en est pas à son coup d'essai en la matière, cherche à comprendre comment ces formes et revêtements présents dans la nature peuvent éclairer l'adoption de nouvelles approches de conception pour les structures et composants industriels. L'objectif : réduire la trainée, améliorer la finesse aérodynamique, atténuer les vortex de turbulences, stabiliser le déplacement, réduire les frottements,...
L'industrie aéronautique est l'une des plus avancées en terme de bio-inspiration : winglets inspirés des grands rapaces (-4% de consommation), vernis aérodynamiques inspirés de la peau des requins (-2% de consommation). Les cas d'usage sont déjà très nombreux.
Il reste encore de nombreuses opportunités à explorer.
En voici un exemple particulièrement marquant.
La baleine à bosse est un cétacé d'une taille impressionnante : 13 à 15 mètres de long pour près de 40 tonnes.
Malgré cela, c'est un animal marin particulièrement agile, capable de chasser le hareng ou le saumon : il est capable de virer sec pour piéger ou pourchasser ses proies.
Cette dualité taille / agilité surprend les biologistes marins. Ils découvrent qu'une partie du mystère se trouve dans les caractéristiques anatomiques de la baleine à bosse.
En effet, elle doit son agilité aux tubercules présentes sur les bords d'attaque de ses nageoires. Une particularité qui défie le bon sens : comment une surface aussi difforme et non-lisse peut être aussi hydro- et aérodynamique ?
Depuis, les effets aérodynamiques de ces protubérances ont largement été étudiées :
Les tubercules réduisent la trainée de près de 8%. Il accompagnent également le flux d'air de manière à retarder le décrochage et à en augmenter l'angle de près de 40% ! D'autres avantages, bien que non démontrés à date, ont été évoqués : réduction des nuisances acoustiques et augmentation de la portance.
Schémas réalisés par l'équipe de Bioxegy, dans le cadre d'un projet d'infrastructure mené avec l'un de nos partenaires. Les tubercules de la nageoires, placés en amont des phalanges sur le bord d'attaque, permettent, entre autres, de stabiliser et de regrouper les vortex perturbateurs.
©Bioxegy | Schéma de droite en partie basé sur les figures de : True & William, the whalebone whales of the western North Atlantic, 1904
Cette découverte a depuis donné lieu à de nombreuses technologies bio-inspirées :
L'entreprise ZIPP, fabricant expert de roues de vélos, a opté pour un design reproduisant les protubérances de la nageoire pour améliorer l'aérodynamisme et la stabilité de l'ensemble de la structure : une technologie brevetée qui a réduit de façon significative la trainée subie par la roue.
Au Canada, l'un des experts ayant mis en évidence les phénomènes aérodynamiques créés par les tubercules, a lancé l'entreprise WhalePower.
Celle-ci a conçu une pâle d'éolienne bio-inspirée qui reprend le principe de protubérance sur le bord d'attaque pour améliorer le rendement de la surface portante. Résultat : l'éolienne ainsi équipée a un rendement 20% supérieur et s'active par forces de vents plus faibles.
Autres perspectives prometteuses du biomimétisme dans les secteurs industriels
