Gagner un record du monde permet aux concepteurs d’avions en papier de posséder des équipes de football et d’épouser des héritières russes du pétrole. Et selon l’ingénieur aérospatial et détenteur du record Ken Blackburn, vous ne devez maîtriser que trois choses dans votre quête de la gloire de l’avion en papier : de bons plis, un bon lancer et un bon design.
Polissons les deux premiers en quelques mots : Les bons plis sont extrêmement nets, ce qui réduit le profil de l’avion et donc sa traînée. Ils rendent également l’avion parfaitement symétrique. Et un bon jet signifie différentes choses pour différents avions (nous aborderons les spécifications plus tard), mais pour une tentative de record du monde, vous utilisez un jet de style baseball pour lancer l’avion tout droit, aussi haut que possible – il y a une vidéo du lancement du Georgia Dome de Blackburn et du vol subséquent de 27,6 secondes, le record du monde, en ligne sur paperplane.org.
Passons maintenant à la conception, où se trouve le véritable geekerie des avions en papier.
“Les ailes longues et rectangulaires sont pour les vitesses lentes et les longs vols planés, et les ailes courtes et en flèche sont pour les vitesses élevées et la maniabilité”, a déclaré Blackburn, lorsque je l’ai interviewé pour mon livre, Brain Trust. Vous pouvez le constater dans la différence entre le condor et l’hirondelle. Le premier est optimisé pour le vol lent, tandis que le second – en supposant qu’il s’agisse d’une hirondelle européenne non chargée – est optimisé pour les piqués et les plongeons rapides. Vous pouvez également voir ces ailes en flèche sur la navette spatiale. Comme ces ailes rapides ont très peu de portance à basse vitesse, la navette doit conserver un angle d’attaque agressif, en cabré, même à l’atterrissage. Un Cessna à ailes droites peut atterrir presque à plat sur la piste.
Ces ailes triangulaires ont certainement un but de conception d’avion en papier. “Je fabrique moi-même des avions pointus”, déclare Blackburn. “Ils ont certainement l’air plus cool, et si vous ne faites que lancer un avion en papier à travers la pièce, autant avoir quelque chose qui a l’air cool.”
Mais un avion de record du monde doit à la fois avoir la capacité d’agir comme une fléchette pendant le lancement, et comme un planeur après s’être stabilisé – un équilibre délicat. “Les gens ne se rendent pas compte à quel point j’aimerais désespérément plier mon avion dans le sens de la longueur”, dit Blackburn, ce qui lui permettrait de fabriquer des ailes à partir du côté 11 pouces plutôt que 8,5 pouces du papier. Mais jusqu’à présent, il n’a pas réussi à trouver un modèle qui ait à la fois de longues ailes et la capacité de résister à la force du jet de lancement à près de 60 mph.
La forme de l’aile définit également d’autres aspects de la conception.
“Pour une aile rectangulaire, ou presque rectangulaire, le centre de gravité devrait être au quart de la distance entre l’extrémité et la queue”, dit Blackburn, “mais pour un avion avec des ailes triangulaires, le centre de gravité devrait être juste au milieu.” Fondamentalement, cela s’explique par le fait que la portance supplémentaire d’une aile rectangulaire nécessite un poids supplémentaire à l’avant pour empêcher l’avion de tirer immédiatement vers le haut et de se retourner au lieu de voler. “Plus votre centre de gravité est avancé, plus votre avion se comporte comme une girouette”, explique M. Blackburn. Mais vous ne voulez pas accrocher une enclume au nez de l’avion, car cela annulerait l’effet de la portance. La conception optimale est donc un équilibre entre la stabilité et la portance.
Mathématiquement, cela signifie que dans un avion à ailes carrées, il faut exactement la moitié du poids de l’avion juste à l’avant sur le nez pour que le centre de gravité complet repose un quart du chemin vers l’arrière. Par exemple, dans l’avion super-simple réalisé en rabattant plusieurs fois le côté 8,5″ d’une feuille de papier et en pliant les ailes, vous voudriez plier exactement la moitié du papier dans le bord d’attaque de l’avion.
Recréationnellement, vous pouvez ajuster le centre de gravité de votre avion en papier avec un trombone. Un trombone permet également de s’assurer que le centre de gravité de votre avion reste sous l’aile, sur le fuselage, ce qui rend votre avion stable à l’endroit. Mais les règles du record du monde interdisent tout ajout au papier, ce qui nécessite un pliage créatif. Au lieu d’ajouter un lest aérodynamique bénéfique, repliez vos ailes légèrement vers le haut, de sorte que lorsque vous regardez directement le nez de l’avion, le fuselage et les ailes forment la lettre “Y”, et non la lettre “T” (ailes horizontales) et encore moins comme une flèche pointant vers le haut ou un arbre de Noël à trois lignes (ailes inclinées vers le bas).
Blackburn replie également doucement le bord de fuite de l’aile pour que son dart largable ressemble un peu plus à un planeur une fois qu’il s’est stabilisé. Les volets relevés signifient que l’air pousse sur le bord de fuite, faisant légèrement tourner l’avion autour de son centre de gravité et maintenant le nez en l’air. Comme la navette spatiale, qui est obligée d’atterrir avec le nez en l’air, une augmentation de l’angle d’attaque crée une augmentation de la portance (tant qu’elle ne fait pas basculer l’avion).
Notez toutes ces caractéristiques de conception dans les plans de l’avion en papier de Blackburn, record du monde, montré ci-dessus. Mais remarquez aussi qu’il pourrait y avoir une marge d’amélioration – pouvez-vous allonger les ailes tout en permettant un lancement en forme de dard ? Si c’est le cas, le record du monde d’avion en papier et toute sa gloire pourraient être à vous.
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