SÉRIE. — BEVUE SCIENTIFIQUE. — XXXI

le poids à enlever dépend d'une force ascensionnelle limitée et relativement restreinte, on doit s'efforcer d'obtenir le maximum d'effort sous un minimum de poids ; il s'agit d'employer des moteurs légers.

Jusqu'ici on ne pouvait guère s'adresser qu'aux moteurs à vapeur; mais ces moteurs offrent, au point de vue de la navigation aérienne, plusieurs inconvénients très sérieux.

La machine à vapeur nécessite l'emploi d'une chaudière qui exige elle-même un foyer, c'est-à-dire du feu. On a dit avec raison que placer une machine à vapeur sous un ballon gonflé d'hydrogène, c'était mettre le feu sous un baril de poudre. Il y a là, en effet, un danger permanent d'incendie, un péril sans cesse menaçant, dont l'esprit des aéronautes et des voyageurs ne saurait se soustraire ; ce danger pourrait se traduire souvent par d'épouvantables catastrophes auprès desquelles les drames de la mer ne sont rien.

La machine à vapeur offre un autre inconvénient non moins important, elle ne fonctionne pas sous un poids constant; il faut, pour la faire travailler, brûler un combustible solide ou liquide qui se convertit en produits gazeux; il faut évaporer de la vapeur d'eau. Éléments de la combustion et vapeur d'eau se perdent dans l'air et diminuent constamment le poids de l'aérostat. Une machine à vapeur de petite force consomme pour le moins 15 à 18 kilogrammes de vapeur d'eau par heure et h à 5 kilogrammes de charbon dans le même espace de temps. Quand un ballon est équilibré dans l'air, il suflit d'une perte de poids très minime pour le faire monter; le moteur à vapeur, en fonctionnant, délesterait donc constamment l'aérostat et tendrait a le faire monter sans cesse. Pour arrêter le mouvement d'ascension, on pourrait, il est vrai, perdre du gaz ; mais on diminuerait alors constamment la force ascensionnelle et l'on réduirait singulièrement la durée du voyage. Danger d'incendie, perte de poids, tels sont les inconvénients de la machine à vapeur au point de vue de la navigation aérienne. Ce sont ces inconvénients qui ont assurément empêché M. Dupuy de Lôme d'employer un moteur à vapeur dans son expérience de 1872, et qui l'ont décidé à recourir au moteur animé.

M. Henry Giffurd, dans son grand projet, évitait quelques-uns de ces inconvénients de la machine à vapeur par divers procédés des plus remarquables et des plus ingénieux. Il se promettait de munir la machine à vapeur d'un condensateur à grande surface et de liquéfier la vapeur d'eau dégagée de la chaudière, afin de la recueillir à nouveau et d'utiliser presque indéfiniment le même liquide. Il voulait enfin chauffer la chaudière avec le gaz hydrogène pur du ballon lui-même, dont une partie, on le sait, se perd pendant l'ascension, par le fait de l'augmentation de volume déterminé par la diminution de pression avec l'altitude, employant l'hydrogène pur comme combustible, M. Giffard formait, par la combustion, de la vapeur d'eau qu'il pouvait encore condenser et recueillir à l'état liquide. Ces conceptions, vous le voyez, étaient remarquables; mises à exécution par l'inventeur de l'injecteur.je suis persuadé qu'elles eussent conduit à de grands résultats. Mais leur exécution nécessite un ballon de grand volume, une très grande complication du matériel, une dé-

M. GASTON TISSâNDIER. — LA DIRECTION DES AÉROSTATS.

pense énorme et il est peu d'hommes qui se sentiraient de taille à j réussir comme Henry Gifl'ard eût pu le faire.

A côté des moteurs à vapeur, en est-il d'autres qui puissent être commodément utilisés dans la nacelle d'un aérostat? Les moteurs à gaz? Ils sont lourds et ne fonctionnent bien que montés sur des piliers massifs qui résistent à leurs brusques mouvements d'oscillation. Les moteurs à air comprimé? Ils nécessitent des réservoirs très résistants et par conséquent ils sont très lourds; quant aux moteurs à acide carbonique liquide et autres, on en entend parler parfois, mais où les voit-on fonctionner? Existent-ils réellement en tant qu'appareils ayant fait leurs preuves et pouvant pratiquement être utilisés?

Le moteur de l'aéro stat dirigeable, son moteur par excei lence, messieurs, nous a été donné tout récemment par cette nouvelle branche de la physique, dont les progrès prodigieux nous étonnent sans cesse; il nous est fourni par l'électricité sous forme de machine dynamo -électrique.

Les premières études que j'ai faites à ce sujet remontent au commencement de l'année 1881, époque à laquelle, pour m'assurer la priorité de mon idée, j'ai pris un brevet sous le titre : Application de Véleciricilé à la navigation aérienne. J'expose, dans ce brevet, que j'ai le projet de reprendre les expériences de direction aérienne de mon illustre maître Henry Gifl'ard; mais je veux le faire à l'aide de certaines dispositions nouvelles et au moyen d'un moteur dynamo-électrique.

Dans une note présentée à l'Académie des sciences, au sujet d'expériences préliminaires exécutées en petit, j'exposais en môme temps les avanlages incomparables offerts par les moteurs dynamo-électriques au point de vue de la navigation aérienne. Ces avantages sont les suivants : le moteur électrique fonctionne sans aucun foyer et supprime ainsi le danger du feu sous une masse d'hydrogène; il offre un poids constant et n'abandonne plus à l'air des produits de combustion qui délestent sans cesse l'aérostat et tendent à le laire monter dans l'atmosphère. Il se met en marche avec une facilité inconnue jusqu'ici, par le simple contact d'un commutateur (1).

J'ai fait construire d'abord un petit aérostat de 3m,50 de longueur, ayant ln,,30 de diamètre au milieu. Cet aérostat avait un volume de 2 mètres cubes et 200 grammes. Gonflé d'hydrogène pur, il avait un excédent de force ascensionnelle de 2 kilogrammes.

La nacelle de ce petit ballon était munie d'un minuscule moteur dynamo-électrique construit par M. Trouvé et pesant 200 grammes. L'arbre de cette petite machine était muni, par l'intermédiaire d'une transmission, d'une hélice à deux branches très légère, de 0m,i0 de diamètre. Le générateur d'électricité était formé par une ou deux petites piles secondaires ou accumulateurs, que mon savant ami, M. Gaston Planté, avait bien voulu préparer à mon intention. Le moteur et les piles

avaient un poids inférieurà la force ascensionnelle du ballon et pouvaient être enlevés par celui-ci quand il était gonflé d"hydrogène. Avec deux accumulateurs en tension, la machine fonctionnait pendant 10 minutes environ et le ballon avait dans un air calme une vitesse propre qui dépassait 2 mètres à la seconde.

A la suite de nombreuses expériences exécutées depuis cette époque, et pour lesquelles j'ai été très obligeamment aidé par plusieurs ingénieurs, notamment MM. H. Bourdon, Hospitalier, Raffard, G. Boistel, Heynier, que je suis heureux de remercier ici, j'ai aujourd'hui réalisé la construction d'un moteur que mon frère, Albert Tissandier et moi, nous avons le projet de faire fonctionner, non plus dans un atelier, mais à l'air libre, dans un aérostat allongé, de 900 à 1000 mètres cubes.

Ce moteur se compose de trois parties distinctes :

1° D'un propulseur à deux palettes hélicoïdesde 2m,85 de diamètre, construit sur les plans de M. Victor Tatin;

2° D'une machine dynamo-électrique Siemens, nouveau type réduit à son minimum de poids;

3° D'une batterie de piles légères au bichromate de potasse.

Le propulseur est formé de deux palettes hélicoïdes, recouvertes de soie vernie à la gomme laque et maintenues à l'état de fixité par des tendeurs en fils d'acier. La forme des palettes est telle que le pas soit le même à la circonférence extérieure et à la circonférence intérieure. Cette hélice, qui a été confectionnée avec beaucoup de soin, ne pèse que 7 kilogrammes (1).

L'hélice est en quelque sorte l'âme d'un aérostat dirigeable, aussi croyons-nous devoir reproduire ici quelques considérations qui ont guidé M. V. Tatin dans la construction de celle que nous employons.

Une hélice, mise en mouvement par une force quelconque ni se mouvant dans un fluide (gaz ou liquide), fait éprouver

(1) Comptes rendus de l'Académie des sciences. Séance du 1er août

Flg. 45.

Fig. 4S.

à son moteur une résistance; c'est cette résistance que l'on utilise comme point d'appui pour obtenir une poussée sur son arbre dans le sens de l'axe de rotation.

(1) Comptes rendus de l'Académie des sciences. Séance du 22 janvier 1883.

GASTON TISSANDIER. — LA DIRECTION DES AÉROSTATS

Cette force est normale au plan de l'ailette en chaque point et est la résultante de deux forces, l'une, résistance à la rotation et l'autre poussée sur l'arbre; c'est cette dernière qu'il faut utiliser et l'autre qu'il faut, autant que possible, rendre faible.

Les figures ci-dessus (fig. 45 et 40) font voir la rotation de ces forces à deux points différents d'une ailette ou branche d'hélice vue par son extrémité extérieure.

Soient A A et A A les axes de rotation, et BB et BB deux sections d'une ailette, l'une près du bord externe, l'autre près du centre (des flèches indiquent le sens de la poussée sur l'arbre et le sens de la protection des ailettes). La résistance opposée à l'hélice sera la normale 0 B, décomposable en deux forces : l'une 0 P, utile, sera la poussée sur l'arbre, et l'autre 0 C, nuisible, sera l'antagoniste de la rotation.

On voit de suite tout l'avantage des hélices à pas court et même la nécessité de supprimer la partie de l'ailette la plus rapprochée du centre.

La machine dynamo-électrique a été construite sur un nouveau modèle par la maison Siemens, de Paris. On y compte trente-six faisceaux sur la bobine et quatre électroaimants dans le circuit. La bobine est très longue par rapport au diamètre. Toutes les pièces de montage sont en acier fondu et ont été réduites à leur minimum de poids; le mécanisme est monté sur un châssis de bois à jour. L'appareil pèse 55 kilogrammes (fig. 47).

La machine commande l'hélice par l'intermédiaire d'une transmission par engrenage, dans le rapport de 1/10; quand

Fin. 47. — Nouveau type do machine Siemens légère.

la bobine fait 1200 tours à la minute, l'hélice en fait par conséquent 120.

Cette machine, mesurée au frein, a pu fournir un travail effectif de 100 kilogrammes par seconde, avec un rendement de 55 pour 100. Le courant était alors de 45 ampères ; la différence de potentiel aux bornes, de 40 volts.

La pile au bichromate de potasse, que j'ai construite, me

permet d'obtenir un débit beaucoup plus considérable qu'en employant des accumulateurs sous le même poids. Cette pile se compose de 24 éléments, montés en tension et divisés en quatre séries. Un élément se compose d'une auge parallélipipédique en caoutchouc durci, de quatre litres de capacilé, contenant dix lames de zinc et onze lames de charbon de cornue, montées allernalivement sur des liges leur

Fig. -18. — Expérience pour l'étude d'un propulseur éloctriquo.

servant de support. La surface immergée des zincs est le tiers de celle des charbons. Le poids de chaque élément es de 7 kilogrammes. Celte pile, chargée d'une solution très concentrée et très acide, fonctionne d'une manière continue et constante pendant plus de deux heures. Le liquide s'échauffe à mesure qu'il s'appauvrit et la durée du fonctionnement peut être prolongée par l'addition d'acide chromique.

Pour me rendre compte de l'action du propulseur, j'ai • Imposé l'appareil comme le représente la ligure ci-dessus (Hg. 48).

La batterie de pile est représentée en P; un seau de cuivre plombé S renferme la solution de bichromate et communique par un tube ramifié avec les 6 éléments d'une batterie. 11 suffit de lever l'un de ces seaux, à l'aide d'une cordelette enroulée sur des moufles, pour faire fonctionner la batterie, et de l'abaisser pour en faire sortir le liquide. Le courant de chaque batterie passe dans la machine par l'intermédiaire d'un commutateur à godets de mercure C; les mesures électriques sont failes à l'aide d'un ampère-mètre A et d'un voltamètre V. La machine, pendue par des cordes, est représentée en M, l'hélice en H H'; un peson D,.fixéàune poutre rigide, est relié à l'hélice par l'intermédiaire d'un mince fil métallique et d'un émerillon E. Des dispositions sont prises pour que le centre de gravité de la machine reste toujours dans le plan vertical passant par les points de suspension, quelle que soit la poussée.

Avec 18 éléments de pile, la vitesse de rotation de l'hélice est de 120 tours, et la traction de 7 kilogrammes emiron; avec les 24 éléments, on a pu obtenir un effort de 12 kilo-

M. GASTON TISSANDIER. — LA DIRECTION DES AÉROSTATS

grammes, avec une vilessc de rotation de l'hélice de ICO tours à la minute.

Il résulte de ces essais que noire propulseur, sous le poids total de trois hommes, est capable de fournir régulièrement, pendant une durée de trois heures consécutives, le travail de 12 à 15 hommes, c'est-à-dire 75 kilogrammètres à 100 kilogrammètres (1).

Eh bien, messieurs, je crois pouvoir dire que ce moteur non seulement est des plus avantageux aux expériences de navigation aérienne, mais qu'il constitue un moteur véritablement léger. On signale souvent des machines à vapeur très légères, mais on oublie qu'il faut une chaudière pour les faire fonctionner, et l'on omet souvent aussi de parler du charbon et de l'eau qui doivent les faire fonctionner, sans compter le poids nécessaire des accessoires, bâches à eau, biches à charbon, etc. On cite le moteur à air comprimé des torpilles 'Whilehead, qui, formé d'une machine Iirothe.hood à trois cylindres, fait tourner une hélice à 900 tours par minute et produit de ZiO à 50 chevaux, sous le poids de 1G kilogrammes. Cela est vrai, mais la machine ne fonctionne que pendant trois minutes; elle nécessite en outre l'emploi de 12 kilogrammes d'air comprimé à 75 atmosphères dans un réservoir de 2C0 litres à parois épaisses et qui est très lourd. J'ajouterai, en outre, que les moteurs dynamo-électriques se perfectionnent sans cesse et qu'ils deviennent de jour en jour plus légers. MM. AyrtonelPerry ont construit à Londres une machine dynamo-électrique de 18 kilogrammes qui a fourni un travail de 37 kilogrammètres.

Nous nous occupons actuellement, mon frère et moi, de la construction de notre aérostat allongé qui aura 27 mètres de longueur et 9 mètres de diamètre au milieu et qui, nous l'espérons, sera prêt à fonctionner à la fin de cette année.

Cet aérostat aura un volume de 950 mètres cubes et sa surface sera de 523 mètres carrés. Gonflé d'hydrogène pur, il aura une force ascensionnelle de 1163 kilogrammes environ. Le matériel aérostatique complet ne pèsera pas plus de 500 kilogrammes ; il restera donc disponible un poids de C/i3 kilogrammes pour le moteur, le générateur électrique, les vojageurs et le lest. Un tel aérostat, sous l'action de son moteur de 100 kilogrammètres, aura une vitesse propre de h mètres à la seconde dans un air calme, soit environ l/i kilomètres à l'heure. Toutes les fois que le temps sera calme, toutes les fois que l'air se déplacera avec une vitesse inférieure à 15 kilomètres à l'heure, cet aérostat pourra se diriger dans tous les sens et revenir à son point de départ.

On répondra à cela que la direction obtenue seulement par des temps très calmes n'est qu'une solution très incomplète de la navigation aérienne. Cela est vrai; mais, une fois l'expérience faite par temps calme, on pourra la recommencer en construisant un aérostat plus volumineux qui aura une vitesse propre plus considérable et qui sera capable de

(1) Nos expériences ont été exécutées dans un atelier que mon frère et moi nous avons installé à Auteuil et qui va nous servir pour nos constructions ultérieures, notamment pour celle d'un grand appareil à gaz hydrogène dont les plans sont déjà exécutés.

vaincre des courants aériens un peu plus forts. 11 va sans dire. que pendant les tempêtes et les ouragans il ne faudra jamais songer à naviguer dans l'atmosphère.

Je vais vous faire comprendre par des chiffres l'avantage incontestable des grands aérostats. Comparons, par exemple, deux aérostats allongés, l'un de 1000 mètres cubes et l'autre trois fois plus volumineux, de 3000 mètres (environ), ayant tous deux la même forme, la longueur étant triple du diamètre :

Aérostat Aérostat

allongé allongé

de de

953 ni. cubes 3069 m. cubes

Longueur de pointe en pointe. . . 27 mètres 40 mètres

Surface 523ms 11181118

Cube total 953m* 3069m3

l'oids total du matériel fixe (ballon vernis, filet, nacelle, brancards,

cordages, engins d'arrêt, etc.). . 500 kilogr. 1100 kilogr. Force ascensionnelle totale avec l'hydrogène pur 1143 3682

Force ascensionnelle disponible pour

moteur, voyageurs et lest. . . . 643 2582

Trois voyageurs 210 210

Lest pour faire route 80 248

Reste pour le poids du moteur. . . 353 2132 Force du moteur avec générateur

fonctionnant trois heures. ... 1 chev. 1/3 10 chev.

Vitesse propre par seconds 4"1 7™

Vitesse en kilomètres à l'Heure (en

nombres ronds) 15 kilom. 25 kilom.

Vous voyez, messieurs, qu'un aérostat trois fois plus volumineux qu'un autre a une surface deux fois plus grande seulement que le premier ; sa force ascensionnelle disponible est quatre fois plus grande, et la machine qu'il pourrait enlever aurait une force dix fois plus considérable ; au lieu d'avoir une vitesse de 15 kilomètres à l'heure, il en aurait une de 25 kilomètres à l'heure.

Je ne vous parle encore ici que d'un aérostat de 3000 mètres cubes, c'est-à-dire de dimension très modeste. Que serait-ce si l'on confectionnait des ballons de 30 000, 50 000, 100 000 mètres cubes 1 On arriverait à atteindre la vitesse de nos trains express et à dominer presque tous les vents.

Sans aller si loin dans ces constructions gigantesques, on me dira peut-être : « Pourquoi construisez-vous un petit aérostat de 1000 mètres, quand un ballon de 3000 mètres vous donnerait des résultats plus avantageux. » A cela nous répondrons : « Si la surface d'un aérostat ne croît pas avec son volume, il est une chose qui croît avec elle, c'est la dépense », et l'argent qui est le nerf de la guerre est aussi celui des constructions aéroslatiques. Quoi qu'il en soit, si nos conjectures se réalisent, si nous réussissons à nous diriger dans l'atmosphère d'abord par temps calme, d'autres plus tard viendront pour dépasser les premiers résultats acquis ; mon frère et moi nous nous féliciterons d'avoir apporté notre pierre, si petite qu'elle soit, à l'édifice que les Montgolûer, les Charles et les Pilatre ont commencé à construire il y a un siècle.

Un jour viendra où Ton voyagera dans l'atmosphère comme

m. BERTHELOT. — LÀ SYNTHÈSE ORGANIQUE ET LA THERMOCHIMIE.

on voyage sur les océans, la terre n'aura plus de mystères, et les régions inconnues des pôles seront alors conquises.

Peut-être un jour viendra-t-il aussi où des moteurs tout à fait légers, et dont nous n'avons pas conception aujourd'hui, nous permettront de réaliser, par la confection d'hélicoptères ou d'aéroplanes, le beau rêve des aviateurs. Sans nous étendre sur celle question, qui nous entraînerait en dehors de notre sujet, purement aéroslatique, nous nous bornerons à dire que, dans le présent, il n'est aucun moteur qui soit assez léger pour être enlevé par l'hélice qu'il mettrait en rotation. Nous ne disons pas qu'on n'en trouvera pas plus lard, mais nous croyons pouvoir affirmer, etl'expériencele prouve, qu'il n'y en a pas aujourd'hui. Je vous disais tout à l'heure que l'hélice que j'employais, avec une rotalion de 160 tours à la minute, opérait sur un peson une traction de 12 kilogrammes. Cette hélice, disposée horizontalement, dans des conditions favorables, aurait donc une force ascensionnelle de 12 kilogrammes ; elle pèse 7 kilogrammes, mais le moteur qui la fait agir en pèse Z|5 et son généraleur 108. Pour enlever celle hélice dans l'atmosphère, il faudrait un moteur cent fois plus léger que celui dont nous faisons usage.

On a bien enlevé parfois des pelits modèles d'hélicoptères, on a bien aussi fait voler des oiseaux mécaniques minuscules, qui se soutenaient par le battement de leurs ailes; mais ces mécanismes ne fonctionnent que pendant quelques secondes seulement, sous l'influence de ressorts de caoutchouc, qui accumulent une force relativement considérable, mais qu'ils dépensent pendant un temps très court.

Quant aux aéroplanes formés de plans inclinés, animés d'un mouvement rapide sous l'action de propulseurs, ils peuvent s'élever dans l'atmosphère, et M. Victor Tatin a réussi des expériences faites en petit. J'admets que l'on puisse être lancé dans l'espace, attaché à un vaste aéroplane ; mais une fois en l'air, comment revenir à terre?

Malgré les difficultés du plus lourd que l'air, nous nous garderons bien de prononcer à ce sujet le mot d'impossible, qu'on a si souvent fait entendre à l'égard de la direction des aérostats. Ce mot-là, les découvertes de notre siècle nous prouvent qu'il faut le rayer du dictionnaire de la science.

Je termine, heureux si j'ai su vous faire partager la foi qui m'anime à l'égard d'une des plus intéressantes questions des temps modernes. Si le grand problème de la direction des aérostats n'a pas été résolu par nos ancêtres, c'est qu'ils n'avaient pas entre les mains les éléments de sa solution. Au début de la navigation aérienne, les moteurs mécaniques que l'on emploie aujourd'hui n'existaient pas ; l'hélice, que Ton peut appeler le propulseur par excellence, était inconnue; rien ne permettait d'engager la lutte contre les courants aériens avec quelque chance de succès. Aujourd'hui, toutes les sciences sont solidaires et les conquêtes de l'une font souvent la fortune de l'autre; c'est ainsi que les progrès de l'électricilè fournissent à l'aéronautique des armes nouvelles, dont il ne reste plus qu'à se bien servir.

Gaston Tissandiek.