À quelle vitesse les colibris battent-ils des ailes ?

Les colibris sont les seuls oiseaux capables d'un vol stationnaire soutenu, et ils y parviennent avec la cadence de battement d'ailes la plus rapide du monde aviaire. Les grandes espèces, comme le colibri géant des Andes, battent des ailes environ 10 à 15 fois par seconde ; les espèces de taille moyenne, comme le colibri à gorge rubis qui migre à travers le golfe du Mexique, battent environ 53 fois ; les plus petites espèces approchent les 80 battements. Lors des parades nuptiales, certaines espèces accélèrent encore davantage pendant des fractions de seconde. Pour comparaison, un moineau bat des ailes environ 15 fois par seconde et un pigeon au décollage environ 10 ; le bourdonnement qui donne leur nom anglais à ces oiseaux, hummingbird, est précisément le son des ailes à cette fréquence, dans la gamme de l'audition humaine.

La vitesse de l'aile n'est pas qu'une question de fréquence. Chez la plupart des oiseaux, le battement descendant génère presque toute la portance et le battement de retour est passif. L'épaule du colibri tourne de près de 180 degrés, avec une articulation du coude et du poignet rigide, si bien que l'aile se comporte comme une pale traçant un huit horizontal et génère de la portance dans les deux sens : environ 75 % au battement avant et 25 % au retour. C'est une solution très proche de celle des insectes et du rotor d'un hélicoptère, avec l'avantage de pouvoir changer le plan de rotation et de voler en arrière, de côté, ou même à l'envers. Le coût est un métabolisme extrême : en vol stationnaire, le cœur dépasse 1 200 battements par minute, et l'animal doit consommer en nectar plus de la moitié de son poids corporel chaque jour.

En vol en ligne droite, un colibri typique se déplace à 40-50 km/h, plus vite que sa taille ne le laisserait penser. Le record appartient au colibri d'Anna, de la côte ouest de l'Amérique du Nord : lors de son piqué nuptial, mesuré avec des caméras haute vitesse par des chercheurs de l'université de Californie à Berkeley, il atteint environ 27 m/s (97 km/h) et subit une accélération proche de 9 g en sortie de piqué, comparable à celle d'un pilote de chasse. Mesurée en longueurs de corps par seconde, cette valeur dépasse largement celle de tout avion : un colibri parcourt environ 385 fois la longueur de son corps chaque seconde, contre 30-40 pour un avion de chasse à Mach 2. Pour les ingénieurs qui conçoivent des microdrones à ailes battantes, le colibri reste le modèle de référence, et plusieurs prototypes reproduisent explicitement la cinématique de son aile.