Heverlee, le 6 janvier 2012. Hangar Flying est ouvert aux suggestions de ses lecteurs. Ceux qui nous ont demandé de nous concentrer davantage sur l'aviation générale en ont pour leur argent. Nous avons visité la KU Leuven, où est développé le Kulibrie, un petit avion léger comme un morceau de sucre.
Frederik Leys, ancien élève de la KU Leuven, a conçu le Kulibrie, un appareil léger et high-tech, pour son mémoire de fin d'études en sciences de l'ingénieur. Cependant, Frederik ne connaissait pas grand-chose à l'aérodynamique. Lors de la cérémonie de remise des prix de thèse flamande, le 19 décembre 2011, au Musée M de Louvain, il a reçu le prix Agoria pour sa thèse intitulée « Du Colibri au Kulibrie ». Agoria, l'organisation sectorielle de l'industrie technologique, décerne chaque année ce prix à la meilleure thèse innovante. Grâce à l'attention portée à ce projet, le Kulibrie pourrait même trouver sa place dans l'industrie à long terme.
 | Ir. Frederik Leys avec son Kulibrie. Il s'inspirait des oiseaux et des insectes. |
L'ingénieur thermotechnicien Frederik Leys travaille aujourd'hui comme chercheur associé au département de mécanique de la KU Leuven à Heverlee. Durant ses études, il a dû concevoir un petit ornithoptère, un aéronef à ailes battantes. Il a trouvé l'appareil, qui avait alors une envergure de 60 cm, plutôt imposant et a émis des doutes quant à l'efficacité des ailes battantes.
Le colibri que nous avons vu à Heverlee est minuscule. Ce délicat appareil mesure à peine 11 cm d'envergure et pèse 3,5 grammes, batterie polymère de 0,85 gramme comprise. Améliorer cette batterie est très difficile. Le colibri roux, un oiseau exotique, utilise son énergie bien mieux que le colibri à batterie ; la nature est en effet étonnamment efficace. Pourtant, le colibri pèse déjà plus lourd que son compagnon naturel : 4 grammes au lieu des 3,5 grammes de ce dernier.
Frederik : « J'ai effectivement basé l'anatomie et le battement d'ailes sur le colibri. Comme modèle, j'avais le choix entre le colibri roux (Selasphorus rufus) et la teigne du tabac (Manduca sexta). Les deux animaux ont un battement d'ailes battant. Le colibri roux a des ailes plus petites que le papillon de nuit, et ses mouvements sont également beaucoup plus rapides, ce qui lui permet de soulever plus de poids. Le papillon de nuit peut soulever environ un gramme et demi, tandis que le colibri peut en soulever 4. » Les ailes du colibri sont exceptionnellement efficaces. Elles génèrent une portance supérieure à celle d'une aile fixe. Elles permettent également des manœuvres plus efficaces et plus rapides. Comme le colibri, il bat des ailes 40 fois par seconde. La portance varie de façon exponentielle avec la fréquence de battement. Plus la fréquence est élevée, plus la portance est importante. Pour comprendre précisément le battement d'ailes du colibri, regardez cette superbe vidéo : www.youtube.com/watch?v=l3XT6qoNMMQ
 | Une aile fragile et transparente a une surface d'à peine 5 cm2. |
Le Kulibrie est équipé d'un récepteur 900 MHz et d'un moteur à courant continu. Les ailes sont recouvertes d'un film polyester Mylar, un matériau transparent utilisé pour sceller des objets comme des boîtes à biscuits. Ce film est tendu sur la structure en fibre de carbone des ailes. Chaque aile pèse 0,05 gramme. Si les ailes étaient deux fois plus lourdes, la portance serait réduite d'un gramme. Il est clair qu'un ingénieur travaille sur le Kulibrie. Chaque détail est méticuleusement dessiné dans des logiciels de CAO, des consultations avec des professeurs sont menées et des tests approfondis sont effectués.
Actuellement, le Kulibrie peut soulever son propre poids, mais ce minuscule avion est encore trop instable. Il devrait pouvoir voler librement d'ici fin 2012. L'année prochaine, un modèle sans queue devrait également être parfaitement contrôlable, non pas par les gouvernes, mais par des mouvements asynchrones des ailes. Une différence minime de mouvement entre l'aile gauche et l'aile droite provoque un changement de direction de l'avion. Les changements d'altitude sont initiés par une fréquence de battement accrue. Avant la fin d'un éventuel doctorat, des travaux seront menés sur l'installation d'une minuscule caméra et son déploiement commercial. Selon Frederik, il existe déjà sur le marché des caméras microscopiques que le Kulibrie peut transporter sans problème.
 | Le Kulibrie d'un moteur radial BMW Bramo, photographié dans le hall de l'Institut Thermotechnique de Heverlee. La plaque métallique située au bas de la connexion à l'arrière représente la batterie. |
Dans le journal du campus de la KU Leuven, Frederik a expliqué en détail le mouvement de vol de son Kulibrie : « Les colibris ne bougent pas leurs ailes verticalement, comme les grands oiseaux, mais horizontalement, d'avant en arrière : c'est le battement. Ils effectuent également un mouvement d'inclinaison, en faisant pivoter leurs ailes d'un quart de tour à la fin de chaque battement : c'est le mouvement de tangage. Le colibri roux effectue ce battement d'ailes 40 fois par seconde. Le mouvement de tangage, en particulier, est mécaniquement très complexe, c'est pourquoi, jusqu'à présent, seul le battement d'ailes a été imité. J'ai réussi à imiter à la fois le battement et le tangage avec mon Kulibrie, et à ma connaissance, c'est le premier mécanisme léger de cette taille qui en soit capable. »
Frederik n'est certainement pas le seul à travailler sur des appareils aussi compacts. À la célèbre université Harvard et au California Institute of Technology (Caltech), de grandes équipes travaillent sur de minuscules ornithoptères. Il va sans dire que la crainte d'espionnage industriel est fondée, et notre scientifique préférerait ne pas voir les détails techniques de l'appareil publiés avant que tout ne soit révélé dans une revue scientifique d'ici quelques mois – ce qui est parfaitement compréhensible. La possibilité que le fragile Kulibrie soit un jour commercialisé est réelle. Sa petite taille et sa capacité à se plier en quatre, par exemple pour transmettre des images, le rendent idéal pour une utilisation en espaces confinés. Les équipes d'urgence pourraient parfaitement utiliser le Kulibrie, télécommandé et très maniable, pour rechercher des victimes dans des maisons effondrées. D'un point de vue militaire, les missions d'espionnage susciteront certainement un intérêt.
Il y a quinze ans, nous avons trouvé le drones Une idée folle. Le Kulibrie pourrait bien annoncer une nouvelle tendance en matière d'avions télécommandés.
Frans Van Humbeek
Photos : Paul Van Caesbroeck
