Etude du vol des ptérosaures


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Voici une série d'études que j'ai faite sur les possibilités aérodynamiques et physiologique des ptérosaures.



ce dessin résume tout ce qu'un ptérosaure doit faire pour voler. la flêche noire indique la position de l'angle d'attaque de l'aile au niveau de l'articulation de l'épaule, vers le haut en montant, vers le bas en descendant.
On voit bien qu'en pennant le trajet des os du poignet comme références ceux ci décrivent lors d'un cycle un mouvement en spirale avec le corps comme axe central.
Alors que le bout de l'aile, lui décrit dans le même temps un mouvemant en huit. Ce qui permet à l'extrémité des membranes de pousser l'air en arrière pour avancer et la partie proche du corps des membranes de pousser l'air en dessous et d'assurer la sustentation. Les deux petits point sont là pour indiquer une flexion normale et une extension maximale.



Voici une séquence de battement d'aile chez un grand azdharchidae (Quetzalcoatlus) on voit bien le même trajet en spirale parcouru par les os du poignet, mais ici j'ai intégré la notion de fréquence, on le voit le trait bleu indique une fréquence deux fois plus rapide.



Ce qui donne cette vue ci ou j'ai tenté de représenter un battement d'aile dans sa phase préparatoire, l'aile est fléchie, le bord d'attaque de l'aile est vers le haut afin de réduire le frottement et de ne pas dépenses d'énergie superflue dans cette phase qui ne fournis aucune propulsion, au contraire, elle doit être bien calculée pour ne pas perdre trop de portance afin de de ne pas tomber.



ceci est la phase propuslive, pendant laquelle l'aile est poussée vers le bas, au cours de cette opération la membrane proche du corps est orientée le plus horzontalement possible afin de pousser l'air vers le bas et d'assurer la portance et l'extrémité des ailes elle vers l'arrière afin de se produire une poussée vers l'avant, c'est cela qui faisait avancer un ptérosaure ou un oiseau aujourd'hui!

Vous étiez vous déjà posé la question de savoir tout ce qu'il fallait faire pour tenir en l'air, he bien je crois que j'ai tenté de répondre, les questions sont les bientvenues!


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Changement du titre

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Edité le 08/10/2006 à 12:57 par Webmaster

Posté par

C'est passionant, mais je n'ai pas la patience de lire tout l'article!

Posté par

Qu'est-ce qui te fais dire que le bout de l'aile suit la forme d'un Huit lors du vol ? Comparaison avec un schéma de vol d'un animal actuel ?
Sinon, là, tu décrits les choses comme si c'était déjà un résultats acquis, ce qui m'interesserait ce serait de savoir le raisonnement qui t'as amené à ceci...sur quoi tu t'es basé, ect

Posté par

Sur l'étude des animaux qui ont un patagium, càd une membrane et j'ai aussi étudié ce qui permet à un animal de se tenir en vol et tous ont la même cinématique à peu de chose près.
que ca soit un insecte, une chauve souris, ou un ptérosaure seul quelque détails changent, ils doivent pousser l'air en dessous d'eux, et vers l'arrière pour avancer.
je me suis inspiré des travaux de Jeremy Raynor sur les oiseaux et les ptérosaures et aussi de ceux de Welnhoffer.
J'ai été complêtement satisfait lorsque j'ai vu quasiment la même chose publié en 2006 dans le livre de Unwin (from deep time, pterosaurs)


tout le reste est de la dynamique, que j'ai étudié sur mes moulages de ptérosaures perso, comme la crête delto pectorale et la tête artciculaire de l'humérus chez les ptérosaures

Posté par

Gigy la cinématique ne s'effectue pas en trois dessins ces de la vulgarisation de folie se que tu as fais. Tout d'abord il y a le plan. Nous avons trois axes, ce qui permet d'en établir un théoreme et ainsi de suite avec un PFS etc... Ce n'est pas du dessin gigy mais du calcul de malade, c'est de l'hyperstatique d'étudier ceci, et non de la cinématique. Sinon c'est bien jolie tes dessins gigy mais tout ne se fait pas avec l'imagination.

Posté par

C'est une vulgarisation c'est évident mais calquée sur un article qui fut publié sur les possibilités aériennes de archaeopteryx. Son mérite est d'expliquer simplement ce qu'il faut faire au minimum pour voler.

Posté par

Il est évident que c'est beaucoup plus compliqué que cela, à un moment j'ai étais à calculer la pression des tendons sur les os du poignet des oiseaux et des ptérosaures, mais des tels calculs n'ont pas leur place ici. J'ai aussi étudié l'incidence de l'inclinaison de l'os ptéroide sur l'aérodynamisme de l'aile, mais encore une fois tout ça n'a pas sa place ici et je ne sais même pas si je serais encore capable de l'expliquer de manière intelligible.
C'est de l'aérodynamique expliquée si tu préfères!

Posté par

Citation de gigy: j'ai étais à calculer la pression des tendons sur les os du poignet des oiseaux et des ptérosaures


Tu as fais ça comment ?

Posté par

A partir d'un artcile sur archaeopteryx et sur des études de la structure du poignet des ptérosaures.

Posté par

Voilà mon vari, c'est mieux comme ça, (le titre)?

Posté par

Merci Gigy, tout ça donne envie de faire une anim sur un modéle en 3D, un petit pterodactyle par exemple.

Posté par

Voici à partir d'une recherche sur les possibilités de flexion des cheiropatagium (membranes) des chauves souris ce que l'on peut extrapoler pour les ptérosaures.

la recherche porte sur le volume pris par le cheiropatagium (membrane principale) dans la partie proche du corps lors des différents mouvements.
On peut grosso modo diviser les battements d'ailes en deux étapes,

une étape de préparation au cours de la laquelle l'aile monte pour préparer, les trois actions conjointes et simultanées, l'une étant automatique du fait de la forme de l'aile c'est la création de la dépression au dessus de l'aile (ce qui tient l'animal en l'air)

(créer une force ascencionnelle constante rôle dévolu à la partie proximale du cheiropatgaium et propulser l'air vers l'arière rôle dévolu à la partie distale du cheiropatagium)

C'est à la force ascencionnelle constante que je me suis intéressé cette fois çi.



Dans cette vue l'aile remonte vers le haut, l'inclinaison du bord d'attaque de l'aile est vers le haut afin de faciliter l'écoulement de l'air et d'offrir le moins de résistance possible (flêche noire sur l'épaule), le cheiropatagium subit une pression qui le déforme modérément vers le bas puisque le mouvement de l'aile se fait vers le haut (shéma rouge). La flêche sinusoide indique l'écoulement de l'air sur la face inférieure de l'aile, alors que le flux sur la partie supérieure est indiqué au dessus de l'aile entretennant la dépression.

L'extrémité de l'aile est inclinée vers l'arrière afin de faciliter l'écoulement cette inclinaison est obtenue par la flexion du dernier doigt.



L'aile est maintenant complêtement remontée et le dernier doigt est tendu cette fois. Le cheiropatagium est encore gonflé modérément vers le bas, mais l'équilibre des flux aériens tends à lui permettre de retrouver une position neutre.



Phase propulsive, en son milieu de phase, l'aile redescend, l'inclinaison du bord d'attaque de l'aile est vers le bas, le cheiropatagium est cette fois gonflé comme un parachute, vers le haut (shéma vert) C'est durant cette phase que la force ascentionnelle constante est crée par la partie proximale du cheiropatagium.



fin de la phase propulsive, le bord d'attaque de l'aile est toujours vers le bas mais il s'apprête à s'incliner vers le haut de manière à passer en phase de préparation.
Le volume du cheiropatagium est toujours gonflé vers le haut mais tends à la fin de la séquence à revenir à une position neutre. PR est la force ascentionnelle résultante due à l'action de l'extrémité de l'aile (partie du dernier doigt)



Pour résumer voici une vue du dos, phase descendante, donc propulsive,
Le cheiropatagium situé proche du corps à un volume déformé vers le haut comme un parachute.

C'est cette partie de l'aile assure la création de la dépression nécéssaire pour annuler la gravité et se tenir en l'air (shéma rouge) et les parties distales (les extrémités) brassent l'air vers l'arrière afin de produire la poussée (force ascentionnelle constante) qui fera avancer. (shéma vert)

pour résumer en deux mots, pour voler il faut créer une dépression qui annule les effets de l'apesanteur (rôle de la partie proximale du cheiropatagium et de la forme de l'aile en coupe) et brasser l'air vers l'arrière afin d'avancer, rôle de la partie distale du cheiropatagium qui est attaché au dernier doigt.

La structure des cheiropatagium des ptérosaures devaient permettre toutes ces flexions et torsions diverses. On sait grâce à la découverte de plusieurs fossiles très bien préservés que les ailes étaient renforcées par des structures fibrilleuses, très souples et en même temps très résitantes qui devaient limiter les déformations qui auraient pu gèner le profil idéal générateur de la dépression supérieure qui tient l'animal en l'air.

Welnhoffer, Unwin.

bonne lecture, et à votre entière disposition pour les questions



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Edité le 09/10/2006 à 22:54 par gigy

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Bien dessiner tes pterosaure

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Gigy cette étude est basée sur celle d'une chauve souris non? mais la chauve souris n'a pas une membrane attaché a un seul doight mais a 5

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Elle n'est pas basée, elle est extrapolée de, en plus le fonctionnement de l'aile d'un point de vue mécanique ressemble à celui d'une aile d'oiseau, mais la physiologie elle ressemble plus à la chave souris puisque les ptérosaures ont un cheiropatagium.
j'ai fait cela à l'aide des recherches de Welnhoffer et j'ai été conforté dans mes conclusions par la publi de unwin qui me donne presque entièrement raison.
Mais comme je suis pas diplômé j'ai pas pu publier, ouinnnnnnnn

Posté par

En fait on prend la chauve souris uniquement car c'est le seul modèle existant pour avoir une idée de la manière dont travailait le patagium.
Mais le patagium des ptério avait une structure différente et les membres étaient répartis différement.
en plus ce que je donne est une configuration minimum pour pouvoir voler.

Posté par

dommage tu lui aurais piqué la vedette

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Pour qu'il y ai sustentation il faut que la dépression soit au dessus de l'aile non?

Posté par

Gigy! j'ai ça si tu veux:

Padian K.(1980) Studies of the structure, evolution and flight of the pterosaurs. PhD dissertation, Univeristy of Yale.

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M'interesse aussi. Je peux scanner les pages du traité de pal si ça interesse certains.
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