Avion en papier VS Avion réel

Lors de notre étude sur les forces théoriques appliquées à un avion en vol nous avons été confrontés à certaines difficultés dues aux différences entre les avions en papier et les avions réels.
C’est pourquoi nous avons souhaité définir les différences principales entre ces deux avions…

Les différences visibles …

Tout d’abord les avions réels vont avoir des ailes, un fuselage, un « intérieur » pour accueillir les passagers etc… Tandis que les avions en papier ne sont généralement fait que d’une seule et même partie et ne peuvent rien « contenir ».

Il y a plusieurs raisons à ces différences:

Les avions en papier sont conçus pour être faciles à plier ! Bien sûr certains nécessitent plus que les bases de l’origami et des pliages pour être correctement réalisés et nécessitent beaucoup d’applications mais ce n’est presque rien, et surtout presque ridicule, par rapport au temps et aux différents objets, machines, et matières nécessaires à la construction d’un avion réel. On remarquera que les avions en papier sont souvent fait à partir de seulement une feuille de papier: ce sont en quelque sorte des ailes volantes toute simples. Les ailes d’un avion en papier sont différentes de celles d’un avion réel car le papier n’est pas un matériel très solide (alors que le métal du vrai avion l’est), ce qui ne permet pas qu’elles soient vraiment fixes sans l’utilisation de colle ou autre.

Le centre de gravité des avions réels change en fonction de ses passagers, et change en cours de vol car il brûle son carburant pour avancer, c’est pourquoi il a besoin d’ailerons pour compenser ce mouvement du centre de gravité et ainsi rester stable tout le long du vol, en montant les ailerons pour que l’avion monte et ralentisse, ou les baissant pour que l’avion pique et accélère.
Pour un avion en papier, le centre de gravité reste le même, on n’a donc pas besoin d’ailerons. Cependant il faut veiller à ce que ce centre de gravité soit légèrement en avant du point neutre de l’avion en papier, lui conférant une certaine stabilité aussi bien lors du lancement que lors du vol qui en résulte. On sait notamment qu’un avion instable au lancement chutera en piqué.
Ainsi : pour des ailes rectangulaires le point neutre est placé à 1/4 de la distance du nez à la queue et  pour des ailes delta le point neutre est à la moitié de la distance du nez à la queue.
Le fuselage (base qui contient les passagers) des avions réels, par sa rondeur ne permet pas une stabilité, ils ont donc un gouvernail pour pouvoir contrôler la direction, tourner.
Le fuselage de l’avion en papier, la partie que l’on tient pour le lancer, sert de queue verticale pour qu’il ne parte pas sur le coté. Il n’as donc pas besoin de gouvernail

Pour un avion en papier : Re=9340*10*0.4=37,000 (=nombre de Reynolds).
Pour un avion réel, Re= 6 000 000
Or plus ce chiffre est grand, moins la viscosité affecte l’avion, donc évidemment un avion réel vole mieux qu’un avion en papier

Quant aux ailes recourbées, les experts ne se sont toujours pas mis d’accord sur leur utilité lors de l’optimisation du vol d’un avion en papier, mais sur des avions réels il a été démontré que cela aide à gagner en stabilité.

 

Des avions en papier dans l’espace

Si les avions en papier sont surtout l’objet de divertissement il existe quelques situations plus « sérieuses » où l’on peut les retrouver, comme ici dans le monde de l’astronautique.

C’est l’association « Japan Origami Plane Association » qui est à l’origine de ce projet pour le moins étrange.
La base du projet est de fabriquer une version résistante à la chaleur d’un avion en papier de 20cm de long, le lancer depuis une base : La Station Spatiale Internationale ISS et de suivre sa descente à presque 25000 km/h ! L’avion va en effet parcourir des centaines de kilomètres avant de chuter vers la Terre…

Il y aurait alors quelques retombées à cette expérience :
On pourrait par exemple mettre au point des générations très légères de planeurs qui pourraient étudier l’atmosphère.

Cependant une contrainte assez importante doit être prise en compte : l’avion en papier lancé doit résister à l’échauffement de 200 degrés lors de son entrée dans notre atmosphère.
Un prototype a déjà été testé dans une soufflerie à cette même température.

L’avion en papier en question a été confié à l’astronaute japonais Koichi Wataka qui a rejoint  une station spatiale en novembre 2008.
Le largage de l’avion a été effectué lors de la sortie de l’astronaute.

L’avion de par sa petite taille devrait être attiré par la Terre…

Si l’avion survit à cette périlleuse descente, il finira sûrement dans l’eau.
S’ il réussit à rejoindre un continent, l’avion comportera un message d’information : « Cet avion a été lancé depuis la Station Spatiale Internationale, veuillez le retourner à la Japan Origami Plane Association »

Malheureusement aujourd’hui encore, l’avion reste introuvable.

Records du monde des lancers d’avions en papier

Notre idée de « records de longueur » de lancers d’avions en papier peut paraître étrange voir enfantine cependant certaines personnes prennent cela très au sérieux ! Cela peut paraître étonnant mais des concours de lancers d’avions en papier existent bel et bien !

Un des concours les plus importants est le « Red Bull Paper Wings », il s’est déroulé pour la première fois en 2012 attirant plus de 37000 participants et 613 participations se sont déroulées dans 83 pays différents !
Ce concours est d’ailleurs pris au sérieux dans le domaine car reconnu par la Paper Aircraft Association et par le Guiness World Record.

Lors des ce concours trois records différents peuvent être établis:
– le record de la plus longue distance,
– le record de la plus longue durée de vol,
– le record d’acrobaties.

Des règles sont bien évidemment posées quand au matériel autorisé et la liste n’est pas vraiment longue: Une simple feuille A4 rien de plus. Aucun découpage et aucun ajout afin que chaque participant ait un avion de même poids.

Ces concours mettent en évidence les propriétés aérodynamiques des différentes formes des avions en papier car aucun autre facteur ne peut être modifié: les flux d’air, le poids et donc les forces, rien d’autre que la forme ne vient changer les performances des avions.

 

Le record du lancer en longueur…

 

L’américain, et ancien quaterback, Joe AYOOB a battu le record du monde du lancer en longueur d’avion en papier le 26 février 2012. Il parvint à réaliser ce record  en lançant son avion à plus de 69,14m. Pour ce faire l’américain recordman utilisa une simple feuille de papier A4 ainsi qu’une technique de pliage inspirée des livres de « Paper Airplane Guy  »  ouvrage insistant sur les meilleures formes de pliages d’avions en papier afin d’en optimiser le vol.

Pour aller le plus loin possible, mieux vaudrait, en théorie, privilégier un avion pointu avec de longues ailes en formes de delta. Cela faciliterait la pénétration dans l’air.

Le record du plus long temps de vol…

Ken BLACKBURN ( USA )  a détenu ce record du monde pendant 13 ans ( en 1983 à 1996) en faisant voler son avion en papier pendant exactement 27.6 secondes, dans une salle fermée. Ce record fut confirmé par un employé du Guisness et par une annonce de CNN.

Le type d’avion utilisé pour la réalisation de ce type de record peut être classé dans la catégorie des planeurs, tout comme l’avion ci-dessous (avion du japonais TODA).
Les planeurs, de par leur grandes et larges ailes, ont une surface portante plus grande et donc une meilleure stabilité et un vol qui sera plus long.

Cependant, un nouveau record dans la matière fut établit par la suite. En effet,  Takuho TODA , ingénieur japonais est de nos jours le détenteur de ce record avec un temps de 27, 9 secondes (s’approchant ainsi un peu plus près des mythiques et tant rêvées 30 secondes de vol) grâce à son avion, du type planeur,  nommé Hyper Skyking.

Dans cette catégorie l’un des records fût réalisé grâce au principe exposé dans la théorie un peu plus tôt au sujet de la portance.
En effet la portance peut être augmentée si il existe une différence entre l’air environnant et le fluide sous l’avion.
Le recordman avait donc fait en sorte de garder ses mains, sur lesquelles il soufflait de l’air chaud, sous l’avion afin de continuer le vol de ce dernier.

Le record d’acrobaties…

Les performances sont ici limitées dans le temps. Les jurés notent de 0 à 10 les figures que l’avion va réaliser en une minute.

Dans cette catégorie la réalisation des avions n’est pas aussi réglementée: les participants ont la possibilité de découper, scotcher etc…

Les recordmen sont au nombre de trois : un libanais,  Avedis  Tchamitchian,  un Américain, Ryan Naccarato et un Polonais, Tomasz Chodryra.