Dès son inauguration, en 1964 le Shinkansen, le TGV Japonais, a été le train le plus rapide au monde. Il atteint même une vitesse de pointe de 405km /h.

Seulement pour parvenir à de telles performances le train présentait quelques contraintes : Plus un train roule vite plus il devait faire du bruit !
Le Shinkansen qui relie Osaka et Hakata, au Japon, passe dans de nombreux tunnels. A chaque traversée, l’air se trouvait brutalement comprimé puis relâché, ce qui provoquait une perte de vitesse et surtout d’énormes explosions sonores. Le Shinkansen roule à plus de 300 km/h. Or, plus un train va vite, plus il fait du bruit.
Dans le cas du Shinkansen, le bruit a longtemps dépassé les normes acoustiques.

Normalement le TGV, avec sa vitesse diffuse de l’air dans toutes les directions, phénomène de l’aérodynamique ; mais lors de son passage dans le tunnel, l’air emprisonné se retrouvait brusquement comprimé dans ce dernier générant une onde de pression d’une forte intensité.

Puis relâché à la sortie, cet air provoquait par la même occasion : des désagréments sonores pouvant nuire aux riverains des zones urbaines japonaises, de fortes vibrations, une succession de compression/décompression désagréables pour les passagers ou encore d’énormes pertes de vitesse exigeant de l’énergie supplémentaire pour ré accélérer.

C’est l’ingénieur et ornithologue Eiji Nakatsu qui a trouvé la solution en recherchant du côté : des oiseaux ! Le martin-pêcheur est un oiseau de petite taille aux couleurs brillantes et vives. On peut le rencontrer le long des rivières, les lacs et les étangs de basse altitude. Cet oiseau est surement le plus efficace sur terre pour traverser deux milieux différents : il est le grand champion de la transition air /eau.

Le martin-pêcheur se nourrit principalement de poissons. Il les capture en plongeant après les avoir repérés en vol stationnaire ou depuis un perchoir. Pour pouvoir se nourrir, il doit donc avoir le moins de perte de vitesse possible en entrant dans l’eau à la verticale et faire un minimum de remous pour ne pas alerter sa proie. Tous les martins-pêcheurs n’ont pas le même bec. Mais ceux possédant un bec aérodynamique ont plus de chance de survivre.

Les ingénieurs du Shinkansen ont copiés la nature tout simplement en reproduisant la forme profilée du bec du martin pêcheur à l’avant du train le plus rapide du monde.

L’idée est d’adapter l’avant du Shinkansen à la forme du bec du martin-pêcheur. Si la force de traînée d’un train moyen et du martin pêcheur sont comparées s’ils étaient de même taille (‘rayon’ de 1 m) et avançaient à 75 m/s (270 km/h) dans un air à 20°C (qui à un volume massique de 1,204 kg/m3), il est démontrable que pour le train elle serait de 10638 N (pour un coefficient de traînée de 1) et de 3191 N pour le martin pêcheur (Ct de 0,3). Ainsi en modifiant l’avant du train, la résistance de l’air est divisé par 3,33.

Ils ont ainsi gagnés en vitesse et en énergie, et performé le confort des japonais et celui qui devenus agréable des passagers.

Publié en 2016 par A.Bel Brunon, A.Tanguy et F.Ville sur https://moodle.insa-lyon.fr

Publié en 2016 par Eytan Levy, Noam Semhoun et Réphaël Guedj sur https://noam-semh.wixsite.com

Pour en savoir plus :

– Laure Manaudou teste la combinaison d’Arena en "peau de requin"en juillet 2008
– Le velcro est l’un des exemples les plus connus de biomimétisme en 2016
– Le bec du martin pécheur solution pour le Shinkansen
– Prix de l’entrepreneur EY. Avec les vers marins, Hemarina révolutionne la médecine le 19 juillet 2018
– Bio-inspiration : S’inspirer du vivant pour penser demain en janvier 2019
– « Entreprendre dans le parc naturel de forêts » le 11 juillet 2019 à Leuglay
– Création d’un 11e parc national dédié à la forêt en Bourgogne Champagne le 07 novembre 2019
– Vos projets par essence le 20 février 2020
– Kalina RASKIN : « Le vivant pour modèle, l’ècologie pour moteur »…le 4 Nov 2020
– Philippe Puydarrieux, directeur du Parc national de forêts le 4 janvier 2021.
– Hemarina, entreprise de Morlaix, a contribué à la première double greffe des membres supérieurs le 10 novembre 2021
– S’Engager dans la Transition Ecologique dans les Territoires le 23 janvier 2021
– Premier séminaire de start-ups Greentech pour le Parc National de forêts le 14 avril 2022.