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Observation animale, musculature Avielle




Je ne m'intéresserai ici qu'à la musculature autour des épaules (ou emplantures), autrement dit à la musculature directement impliquée dans le vol de croisière.


Les muscles abaisseurs de l'aile: approche.

Ils sont les véritables moteurs du vol battu et accusent à eux seul, selon les espèces, de 15 à 20% du poids total de l’oiseau. Tout au plus peut-on leur concéder un meilleur rendement, par rapport au muscle humain, du fait d’une température corporelle légèrement supérieure.

Les fonctions du vol chez l’oiseau ne se limitent pas au vol de croisière. Chaque espèce doit pouvoir bénéficier, en vol,  d’une importante  réserve de puissance afin d’assurer sa survie.
Cette réserve de puissance leur permet, selon les espèces:
- D’emporter des proies (rapaces).
- De chasser en vol avec son lot de fortes accélérations et de virages serrés (hirondelles).
- La fuite; avec vol rapide, décollages d’urgence, vol fortement ascensionnel…

C’est dire que le simple vol de croisière n’use pas, loin s’en faut, de toute la puissance capable d’être fournie par les muscles abaisseurs de l’aile.



Les muscles abaisseurs de l'aile: anatomie.

Les muscles abaisseurs de l’aile s’insèrent par une large surface au niveau du bréchet (qui équivaut à notre sternum, ici très développé), puis se dirigent en haut et en dehors vers chaque aile où ils s’insèrent sur l’humérus.

Toutes les fibres musculaires des muscles abaisseurs contribuent à l’abaissé de chaque aile. Il est probable que ses fibres antérieures agissent sur l’axe transversal de l’épaule afin de diminuer l’angle d’attaque de l’ensemble de l'aile (pronation). Il est probable que ses fibres postérieures agissent sur ce même axe pour augmenter l’incidence de l'ensemble de l’aile (supination).


Les muscles abaisseurs de l'aile: fonction et action.
Les muscles abaisseurs ont pour fonction d’abaisser les ailes.

Ils forment, avec le corps et les ailes de l'oiseau un système de force autour des épaules.
Les muscles abaisseurs de l'aile sont insérés de part et d'autre de l'articulation de l'épaule. Quand ils se tendent, ils agissent comme un tenseur et engendrent deux forces (d’action et de réaction) égales et opposées, dirigées selon la droite qui joint leurs points d’insertion.

La force d'action (Ta) s'applique quelque part sur l'humérus. Selon la règle de la décomposition vectorielle, elle peut être la somme de deux forces, l'une parallèle à l'humérus (Tap), dirigée vers l'épaule; l'autre orthogonale à l'humérus (Tao) dirigée vers le bas.

La force de réaction (Tr), qui s'applique sur le bréchet peut être décomposée en deux forces, l'une verticale  (en l'absence d'angle de roulis), dirigée vers le haut (Trv), l'autre (Trh) qui lui est perpendiculaire, dirigée vers l'extérieur, à gauche pour l'aile gauche, à droite pour l'aile droite.

Les forces Tao (droite et  gauche): moments de force par rapport à l'épaule abaissants les ailes.

Les forces Tap (droite et  gauche) s'opposent et sont absorbées en compression par les humérus.

Les forces Trv (droite et  gauche) s'ajoutent et tendent à élever le corps de l'oiseau.

Les forces Trh (droite et  gauche) s'annulent par symétrie, absorbées en traction par le bréchet.

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Système de force lié aux muscles abaisseurs chez l'oiseau.

L'ensemble de ce jeu de forces forme donc selon les axes de battement référentiels.

Par rapport aux articulations de l'épaule.
Un moment de force abaisseur d'autant plus fort que l'aile est abaissée.

Par rapport à un axe virtuel sur l'humérus en dedans de l'insertion musculaire.
Un couple de force abaisseur d'autant plus fort que l'aile est abaissé.


Imaginons que l'on soit sur terre (facile), mais sans atmosphère (j'ai dit "imaginons"). Les ailes étant des éléments matériels, elles ont nécessairement un poids (Pda) dont le centre de gravité se trouve en dehors des épaules. Ce poids donne lieu à un moment de force par coté qui tend à rabaisser les ailes spontanément. Dans ce cas la puissance du système de force sus décrit, servie par deux masses musculaires importantes ne se justifie en rien, et la musculature pour obtenir un mouvement de battement aurait une toute autre répartition, plus faible pour abaisser les ailes que pour les remonter; à l'inverse de ce que l'on peut observer.

Si la masse des muscles abaisseurs est si importante ce ne peut être que parce qu'il existe une autre force, en vol,  qui tend en permanence à remonter les ailes (on réintroduit l'atmosphère, vous pouvez respirer). Cette force est bien réelle, et il s'agit de la résultante des forces aérodynamiques (RFA) qui s'applique au centre de poussé de chaque aile battante et qui est, vue de  face, dirigée vers le haut et toujours perpendiculaire au plan de l'aile. Cette force croît pour moitié en fonction du carré de la vitesse de vol, tout comme la portance et la traînée qui la compose.


Au total, en vol de croisière on pourrait schématiser un système cohérent de neuf forces.

Deux    demi RFA, droite, gauche; somme vectorielle, en vol, autour du poids total de l'oiseau.
Un        poids du corps de l'oiseau Pdc.
Deux    poids des ailes Pda (une droite, une gauche).
Deux    forces d'action musculaire (muscles abaisseurs), une par coté.
Deux    forces de réaction musculaire (muscles abaisseurs), une par coté.

C'est essentiellement la variation cyclique des tenseurs""muscles abaisseurs"
qui produit le battement.


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Forces en présence chez l'oiseau en vol de croisière.

Et comme il n'est jamais inutile d'avoir plusieurs points de vue  sur un même problème,

l'abaissé qui répond à l'affirmation courante
"L'oiseau  abaisse ces ailes"
peut aussi s'écrire
"l'oiseau élève son corps en prenant appui sur ses ailes".


Les oiseaux peuvent pratiquer le vol plané de longues heures durant, c'est  dire que l'effort qu'ils fournissent alors doit être de peu d'importance. Tout système musculaire est tonique, et il y a peu à supposer que la seule tonicité des muscles abaisseurs suffit à  maintenir les ailes en position de vol plané. Ce qui signifie en clair que le vol plané ne leur demanderai pas plus d'effort qu'il nous en faut, par exemple, pour  rester debout.



Les muscles releveurs des ailes.

En l'absence de RFA (c'est à dire de vitesse air horizontale comme cela se trouve au décollage et en vol stationnaire, mais aussi en vol fortement ascensionnel), le poids des ailes doit être soulevé pour amener les ailes vers le haut. Il existe donc des muscles releveurs.

Les muscles releveurs chez l'oiseau sont chétifs (comparés aux muscles abaisseurs). C'est  dire que les efforts qu'ils doivent fournir sont faibles.

Au cours des diverses phases de vol sans vitesse air horizontale on note que les ailes se replient sur elles-mêmes à la remonté. À cela deux raisons.

1) Diminuer le moment d'inertie des ailes, à l'image du patineur sur glace qui pour tourner sur place  de plus en plus vite replie ses  bras auprès de son corps,  Ceci diminue l'effort nécessaire à leur retour au point haut et permet d'augmenter la vitesse de la remonté des ailes.
    
2) Diminuer leur surface, soit la résistance que pourrait occasionner l'air à leur remonté.

En vol de croisière pendant la remonté, avec la RFA qui crée un moment de force releveur, les muscles releveurs n’ont pratiquement pas à intervenir. Peut être même que les muscles abaisseurs maintiennent une certaine tension pour contrôler la vitesse d’élévation des ailes.

Cependant, en fin d’abaissé, les forces d’inertie du poids des ailes déployées ne sont pas négligeables, et ce d’autant qu’il s'agit  d'inverser les vitesses angulaire. Il est possible que, afin de minimiser la durée de ce phénomène, voir de lui donner une certaine instantanéité (coup de fouet) les muscles releveurs de l’aile entrent ici en action.



On connaît tous l'adage "la fonction crée l'organe". Si les masses musculaires des oiseaux présentent la répartition que l'on observe, ce n'est pas sans  raisons. Cette répartition, nécessairement adaptée aux efforts de vol, est une  "preuve" indirect qu'une autre force, la résultante des forces aérodynamiques, donnent  naissance sur chaque aile, droite et gauche, à un moment de force releveur par rapport aux épaules.

Cette  répartition renseigne aussi sur les divers efforts à accomplir pour voler; effort important à l'abaissé,  effort moindre à la remonté des ailes, soit une franche dissymétrie des forces à mettre en jeu selon le sens du mouvement.



mis à jour le : 02.05.12 par Avielle