L
e vol des oiseaux a toujours fas-
ciné l’humanité. Visionnaires,
scientifiques, pionniers de l’avia-
tion – pour eux, voler était l’un des
défis les plus fascinants et l’une des plus
grandes aventures. Ils ont observé de
près le vol des oiseaux et analysé en dé-
tail leur anatomie. Inspiré par le goéland,
Festo a désormais réussi, avec le Smart-
Bird, à reconstituer par des moyens tech-
nique le vol des oiseaux. Dans une pre-
mière étape révolutionnaire, l’oiseau
bionique s’oriente vers une construction
légère très efficiente en termes d’énergie
et de ressources. L’intégration fonction-
nelle d’actionneurs couplés est source
de suggestions et d’enseignements pro-
metteurs en vue de l’optimisation des
technologies d’entraînement hybrides.
Le développement du SmartBird est le
fruit de plusieurs années d’expérience
des projets de « bionic learning » AirRay
et AirPenguin. Les acquis de ce projet
débouchent sur de nouvelles approches
et amorces de solutions pour l’automati-
sation.
Concept intégré
Le SmartBird, c’est de la fascination à
l’état pur. Son concept général mécatro-
nico-cybernétique fédère de multiples so-
lutions ponctuelles en un aéronef unique
en son genre. Son développement n’a été
rendu possible que par l’intégration d’une
mécanique intelligente et d’actionneurs
électriques, des enseignements de la dy-
namique des fluides, du contrôle-com-
mande intelligent ainsi que du « condition
monitoring ». Sont venus s’y ajouter la
validation scientifique permanente et le
transfert des enseignements afférents
dans la pratique.
Torsion active
Le SmartBird décolle, vole et atterrit en
toute autonomie – grâce au seul batte-
ment de ses ailes. Celles-ci effectuent un
mouvement de battement mais aussi de
torsion en fonction des besoins. Le mé-
rite en revient à l’actionneur articulé à
torsion active, qui, en liaison avec un
asservissement complexe, atteint en vol
des rendements électromécaniques al-
lant jusqu’à 45 %. La torsion active de
l’aile fonctionne sans aides addition-
nelles à la sustentation. Elle permet d’at-
teindre des rendements aérodynamiques
allant jusqu’à 80 %. Le battement et la
torsion des ailes s’opèrent au rythme de
quelques millisecondes et assurent des
conditions optimales d’écoulement de
l’air sur l’aile. Le SmartBird ne comporte
en outre aucune pièce en rotation sur
son enveloppe extérieure et ne risque
ainsi pas de blesser quelqu’un.
Parfaits mouvements
Le vol battu du SmartBird se compose
essentiellement de deux mouvements.
D’une part, les ailes battent de haut en
bas et de bas en haut, les débattements
augmentant du tronc au bout des ailes
via un mécanisme à levier. D’autre part,
l’aile se torsionne de telle manière que
son bord soit dirigé vers le haut lors du
mouvement ascendant, lui conférant ainsi
un angle d’attaque positif.
L’aile est constituée d’un longeron de
bras en deux parties muni d’un support
d’axe à l’emplanture, d’une articulation
trapézoïdale et du longeron de main. La
poussée et la portance du SmartBird sont
exclusivement générées par le battement
des ailes et nécessitent environ 25 W.
Rendement aérodynamique de
80 pour cent
Le SmartBird a été étudié et mesuré dans son développement selon l’ap-
proche du physiologiste français Étienne-Jules Marey (1830 –1904). Il fai-
sait voler l’oiseau en vol circulaire pour étudier son comportement. Un ap-
pareil d’essai appelé frein dynamométrique a été spécialement développé
pour la détermination du rendement électromécanique. Le SmartBird et ses
prédécesseurs ont des rendements électromécaniques qui atteignent envi-
ron 45 %. Des valeurs allant même jusqu’à 80 % ont été déterminées lors
de mesures en vol circuilaire.
Détermination
du rendement global en vol circulaire