LE MOTEUR DES MACHINES AÉRIENNES

On a vu que la force de rhomme ne suffisait pas à vaincre la résistance à la propulsion que présentent les ballons. D'autre part, on a vu que l'homme ne pouvait songer à voler directement, avec des ailes artificielles, mais seulement avec un appareil spécial non encore réalisé, qui présentera des surfaces planes ou courbes en mouvement. Dans les deux cas il faut donc un moteur capable de fournir le travail que Thomme ne peut produire en quantité suffisante ; dans les deux cas la vitesse obtenue, que Ton doit chercher à rendre maxima, sera d'autant plus grande que l'on aura un moteur plus puissant.

Il a été vu déjà qu'il y avait avantage pour les ballons, au point de vue de la vitesse, à employer de gros tonnages ; on sait aussi que pour un avia-

teur le rendement croît avec les dimensions, par conséquent avec le poids qui peut être sustenté. Mais, dans les deux cas, il y a des limites pratiques, et le problème se réduit à rechercher quel est le moteur le plus convenable pour un poids disponible donné, qu'il s'agisse d'un ballon ou d'une machine volante quelconque.

Les moteurs que l'on peut actuellement employer se réduisent à trois types principaux : les machines à vapeur, les machines électriques et les moteurs à gaz. Recherchons les avantages et les inconvénients de chacun de ces types.

Nous disposons d'un poids limité, nous devons chercher à obtenir la plus grande somme de travail possible; nous devons donc rechercher le moteur le plus léger possible. Mais il y a deux façons d'envisager la question : ou la durée pendant laquelle le travail doit être dépensé n'importe pas, il faut alors rechercher un moteur dont l'unité de puissance soit aussi légère que possible, ou il importe que l'on puisse compter sur un débit de travail de longue durée, et il faut alors, non seulement un moteur léger par unité de puissance, mais il faut que la dépense d'une unité de travail pendant une unité de temps corresponde à une

addition de poids aussi faible que possible. Soit dans tous les cas P le poids disponible, et p le poids du moteur par unité de puissance, par cheval de force par exemple. On pourra embarquer un moteur de force 7, et si Ton ne tient pas compte de la durée, ce qui revient à dire que la source qui alimente le moteur ne pèse rien, l'avantage sera certainement à la machine dynamoélectrique ; mais cette source est indispensable et elle a un certain poids qui dépend de la durée pendant laquelle on veut obtenir du travail. Examinons la question dans chaque cas particulier.

Pour qu'une machine à vapeur puisse fonctionner, il faut un générateur de vapeur, de l'eau et du combustible. Quand on aura épuisé Tapprovisionnement d'eau et de combustible, le travail cessera, et le générateur se trouvera encore approvisionné. Avec une machine à haute pressiojj et une chaudière à faible volume d'eau ou une chaudière sans eau (SerpoUet) le poids sera minimum et" le rendement meilleur. Une dépense d'un cheval pendant une heure représentera une dépense de combustible et de vapeur dont nous représenterons le poids par p. (Nous supposons

NAVIOAT. A^R. 1i

qu'on n'emploie pas de condenseur, car il faudrait alors augmenter considérablement le poids p du moteur; d'ailleurs le fonctionnement d'un condenseur à air, seul admissible, est assez douteux); représentons par pi le poids du générateur approvisionné, et supposons que l'on veuille marcher pendant n heures, on devra avoir la relation

P ^ p + |)j + np'F.

Pour une machine à gaz, p représenterait toujours le poids du moteur, proprement dit, p^ serait le poids des réservoirs dans lesquels on emmagasinerait le gaz comprimé, et p' serait le poids du gaz dépensé par cheval-heure. Si ce moteur était à pétrole, pi représenterait le poids des récipients qui contiendraient ce liquide et du carburateur qui préparerait le mélange détonant, p' serait le poids de pétrole correspondant à un cheval-heure. « Pour une machine électrique, p serait le poids de la dynamo-motrice, p^ serait le poids des piles ou des accumulateurs, p serait nul puisque l'électricité est impondérable ; mais il y aurait alors à considérer que le débit d'énergie d'une pile ou d'une batterie d'accumulateurs dépend de son poids, et si le poids correspondant à l'énergie dé-

pensée dans une heure est tc, on devra avoir jp^ ^ nx, de sorte que pour une telle machine on aura Tune des deux relations

P ^ P + PjF ou P ^ î^ + nTuF.

Dans une machine à vapeur p' atteint difficilement, dans les meilleures conditions, une valeur inférieure à 8 kilogr., soit 700 grammes pour le combustible et 7 ^^,300 pour la vapeur ou pour Teau ; dans un moteur à gaz ip descend au contraire facilement à 700 grammes, "p est moindre pour une machine à gaz que pour une machine à vapeur, p^ est également moindre si Ton emploie une machine à pétrole au lieu d'une machine utilisant directement du gaz comprimé. Supposons cependant que dans les deux cas la somme /) + j9i soit la même^ et appelons fi la différence P — (p H- l>i), nous aurons pour la machine à vapeur

,^«p'F d'où „ = ^,etF = ^-, pour la machine à pétrole

y=.„p'F d'où „ = ^-Jî^etF = .^^.

On voit que la machine à pétrole est bien plus avantageuse, soit qu'il s'agisse de parcourir rapidement un espace assez court, soit qu'il faille marcher pendant longtemps avec une puissance moindre.

Si nous eiaminons maintenant le moteur électrique, en appelant fl' la différence P — p, nous aurons

y' = nTuF d*où n = ^ et F = iî-.

Dans ces relations, fl' est plus grand que fl, puisqu'il n'y a qu'un terme soustractif au lieu de deux, et que ce terme est encore plus petit que dans les deux cas précédents ; mais t^ est toujours considérable. On a vu que le capitaine Renard aurait pu malgré certains inconvénients graves le réduire à 9 kilogr. et que pour le ballon la France il n'était pas inférieur à 24 kilogr.

Si l'excédent fi pour un ballon ou un aviateur donné était très faible, le moteur électrique serait d'un emploi plus avantageux. Dans certains cas, il serait même indispensable; ce serait par exemple si F était imposé, et si alors fl devait être nul ou négatif; il se pourrait que fl' eut encore une certaine valeur,et Ton pourrait assurer la propulsion avec un

tel moteur, tandis que Ton ne pourrait même pas embarquer une machine à vapeur ou à gai, encore moins du combustible. Il est vrai que, dans ce cas, on ne jpourrait compter * sur une marche de bien grande durée*

Actuellement, il est donc plus avantageux d'em* ployer une machine à vapeur et surtout un moteur à pétrole qu'une machine électrique. Il n^eij serait pas de même si Ton trouvait une source d'èlectricité pouvant fournir une grande quantité d'énergie pour un poids assez faible ; maiâ les piles les plus perfectionnées et les accumulateurs que Ton connaît aujourd'hui sont loin de remplir ces conditions. On vient de découvrit qu'on pouvait faire des accumulateurs d'électricité à gaz beaucoup moins lourds que ceux à plaques de plomb et J^ liquide jusqu'ici connus ; ïnaîs ces accumulateurs n'ont pu encore être réalisés en grand, et Ton ne sait pas jusqu'à quel point cette réalisation sera possible, ni quels sont les inconvénients et même les dangers qui résulteraient de leur em|>l6i.

En l'état actuel des choses, le meilleur moteur et de beaucoup pour une machine aérienne, ballon ou aviateur, est donc le moteur à pétrole.

Il conviendra naturellement, de le perfectionne^^

car les moteurs construits ordinairement sont très mal conditionnés et surtout beaucoup trop lourds. Ils ont Tinconvénient de s'échauffer beaucoup, mais il n'est pas nécessaire de refroidir les moteurs dont la puissance ne dépasse pas certaines limites, et nous avons vu que les machines des aviateurs n'auront pas besoin d'être très fortes ; de plus on a vu aussi que le nombre des battements d'ailes pour un grand aviateur serait très faible, par conséquent un tel moteur se trouverait, au point de vue de réchauffement, dans des conditions particulièrement favorables.

Pour un ballon, il importe aussi que le poids reste le plus constant possible : cette condition est parfaitement réalisée par l'emploi d'un motem^ électrique aussi lourd çtprès la dépense de toute l'énergie accumulée qu'avant; il n'en est pas de même aveo la machine à vapeur et avec le mo-* teur à pétrole, mais l'inconvénient est moindre avec ce dernier qu'avec la première. Enfin cet inconvénient n'en' est plus un pour l'aviateur, où toute diminution de poids entraîne une diminution de travail nécessaire.

Un exemple appuiera utilement les considérations qui précèdent

On a vu que dans le ballon la France la ma* chine électrique pesait 98 kilogr. et que le poids disponible pour la source électrique était de 480 kilogr. Avec une pile dont le débit était de 1 cheval-heure par 24 kilogr. de poids, on a pu embarquer une énergie de 20 chevaux-heure, soit une énergie de 10 chevaux pendant 2 heures.

Si Ton avait pris comme moteur une machine à vapeur, celle-ci, avec son générateur approvi* sionné et pour la même force de 10 chevaux, au-^ rait pesé au plus 350 kilogr. ; il serait resté un poids disponible pour Teau et le charbon de 480 + 98 — 350 == 228 kilogr.^ ce qui aurait représenté une réserve d'énergie de ~ = 28.5 chevaux-heure. Avec une machine ne pesant que 200 "kilogr., soit 20 kilogr. par force de cheval, on aurait eu assez d'eau et de charbon pour produire un .travail de -^ = 47.25 chevaux-heure, suffisant pour assurer une marche de 4^40°^ dans les mêmes conditions de vitesse qu'avec la machine électrique.

Si l'on avait employé un moteur à gaz de 10 chevaux, celui-ci n'aurait pas pesé plus de 150 kilogr. et Ténergie emportée aurait été représentée par oTm = 610 chevaux-heure, soit

une marche de 61 heures^ toujours avec la même ritesse.

Ou aurait obtenu une vitesse moitié plus grande arec une machine de 37.5 chevaux qui n'aurait pas pesé 500 kilogr., et Ton aurait disposé d'une énergie de ô^==r 110 chevaux-heure représentant une marche de près de 3 heures. Ce résultat n'aurait pu être atteint avec une machine à vapeur trop lourde pour pouvoir être embarquée. On aurait pu atteindre la même vitesse avec une dynamo^ mais on n'eût pu marcher que pendant quelques mîr nùtes.

Cet exemple suffit à faire ressortir la supériorité évidente du moteur à gaz sur la machine à vapeur et sur la machine électrique;

Nous n'avons pas insisté sur la facilité de réapprovisionnement et sur 1« prix de revient de l'énergie utilisée; il est évident qu'il y a lieu d'en tenir compte dans la pratique, et on voit encore que c'est le moteur à pétrole qui a l'avantage.