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tion de l'air sur les surfaces arquées, à vérifier si le vent qu'il utilisait était bien horizontal; il a construit une sorte de girouette verticale enregistreuse, et a obtenu les premiers diagrammes de la hauteur du vent. On y remarque (fig. 12) une continuelle variation de hauteur, et on y constate également qu'à l’emplacement de l'appareil le vent moyen était ascendant d'environ 3 degrés.
Le commandant Le (Clément de Saint-Marcq a éga-
difie la vitesse du vent; la composante verticale qui modifie sa hauteur, et la composante latérale qui modifie sa direction.
Le vecteur W oscille constamment à l'intérieur d'une certaine sphère qui a pour rayon la valeur maximum de W.
Quelle est la grandeur relative des trois composantes de W? La question n'a pas été étudiée. Peut-être sontelles égales comme amplitude moyenne, ce qui permet-
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Fig. 12. — Diagramme des variations du vent en hauteur pendant une minute (Lilienthal).
lement étudié la question dans un remarquable mémoire communiqué à la session de la commission permanente internationale d’aéronautique, tenue à Bruxelles en septembre 1907, et intitulé : « Recherches sur les changements périodiques de vitesse et de direction dans les masses d'air en mouvement. »
Etudiant le panache de fumée des cheminées d'usine, il a observé que la tangente au panache, au point de sortie de la cheminée, indique la direction instantanée du vent. Or cette tangente subit dans le sens vertical des oscillations quasi-périodiques ; tantôt le vent monte et tantôt il descend. La durée des périodes serait de 12 à 15 secondes ; la valeur maximum de la composante de la vitesse dans le sens vertical a paru être au plus de 3 m. par seconde.
L'auteur remarque que, comme l'air n’est pas comprimé dans le bas par les rafales, descendantes, il faut qu'il y ait des répartitions latérales, nécessitant des variations de direction horizontale.
Variation de direction horizontale. — Tout le monde a remarqué qu'il y a fréquemment des sautes de vent, que les girouettes oscillent sans trève, que les flocons de neige sont chassés dans des directions variables.
Chose curieuse — peut-être avons-nous mal cherché — ce n'est qu’en 1907 que nous trouvons une étude précise sur cette question. Langley en effet ne s’en est pas occupé. Le commandant Le Clément de Saint- Marcq, dans le mémoire précité, expose quil a observé méthodiquement les fumées des cheminées, l'agitation des branchages et l’oscillation des girouettes.
Si on se place exactement sous le vent d'une Cheminée d'usine, on voit la fumée s'échapper tantôt vers la droite, tantôt vers la gauche. L'observateur n'a pas pu évaluer la grandeur de la composante latérale de la vitesse. L'observation des balancements des branchages lui a révélé parfois la transmission latérale d'ondulations ayant un caractère périodique.
Quant aux girouettes, il les a vues subir des oscillations de 40 à 50° degrés d'amplitude, séparées par des temps égaux voisins de 1 minute environ.
La variation générale du vent, — Nous conclurons, comme Le Clément de Saint-Marcq, que la variation de vitesse du vent peut être, à tout moment, représentée par un vecteur W (fig. 13), dont l'orientation n’est pas la même que celle du vent moyen, et évolue au con-
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Fig. 13. — Effet de la variation du vent W.
V est le vent moyen.
traire dans les trois dimensions de l'espace. Le vent moyen étant représenté par le vecteur V, les vecteurs V et W se composent géométriquement pour donner le vecteur Vi vitesse instantanée du vent.
Cette vitesse instantanée, perpétuellement variable, ne reste ni égale ni parallèle à V.
La figure 14 représente W avec ses trois composantes : la composante longitudinale (celle de Langley) qui mo-
trait de dire que la variation du vent est isotrope. Peut être aussi la présence de la terre diminue-t-elle l’amplitude de la variation verticale, ce qui ramènerait la sphère considérée plus haut à un ellipsoïde aplati.
Fig. 14. — Les trois composantes de la variation du vent.
D'autre part, ces variations sont-elles périodiques ? Ont-elles même périodicité? Y a-t-il dans ce cas une différence de phase? Ou bien n’y a-t-il qu'une agitation irrégulière sans caractère bien net ?
En l'absence de données expérimentales précises établissant la périodicité, nous ne sommes pas en droit de compter sur elle, et nous devons nous ranger à la dernière hypothèse, celle d’une agitation sans loi définie.
Il est à désirer que des diagrammes précis des trois variations, pris simultanément au même endroit, nous donnent quelques éclaircissements sur les questions que nous venons de poser.
Variation perçue par l'oiseau. — On sait que, pour un mobile libre dans l’air, la vitesse moyenne du vent absolu ne se fait pas sentir, et que le vent horizontal et régulier est pour lui identique à l’air calme, abstraction faite de la terre qu'il voit fuir.
Mais il ressent les variations du vent. Or ces variations ont lieu en tous sens, elles ne restent pas parallèles au vent ; la direction du vent moyen ne se manifeste donc à lui par rien de tangible. Il ne perçoit qu'une agitation irrégulière en tous sens, sans orientation dominante.
Aussi, dans une théorie rationnelle du vol à voile, la direction du vent moyen n'aura pas plus à intervenir que la vitesse absolue du vent moyen, et il est superflu de chercher à distinguer le vol contre le vent, avec le vent, ou oblique au vent.
Ceci posé, considérons l'oiseau voilier qui vole avec une certaine vitesse moyenne relative, qui est sa vitesce de régime.
Cette vitesse est constamment modifiée en grandeur et en direction par sa composition géométrique avec le vecteur W variation du vent ; elle varie : 1° en grandeur ; 2° en hauteur; 3° en direction.
Nous pouvons encore, comme nous l'avons fait tout à l'heure à propos de la vitesse moyenne du vent, décom-
poser le vecteur W en trois composantes, mais cette décomposition ne sera pas la même que tout à l'heure, car elle se rapporte maintenant à la direction du mou-
vement propre de l'oiseau, et non à la direction du vent absolu qui ne nous intéresse plus.
Les trois manières d'utiliser les variations du
vent. — Sur chacune des trois comoosantes de la variation du vent on peut baser une théorie rationnelle du vol à voile.
La composante longiludinale, qui fait varier la gran-
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deur de la vitesse relative de l'oiseau, est celle que Langley a envisagée. Nous avons montré les points faibles de sa théorie ; aussi pensons-nous que l'oiseau n'utilise pas cette composante. fl la subit, mais il ne s'en sert pas. Tout au plus aurait-elle pour résultat, lorsqu'elle présente des variations très brusques, de faire un peu monter et descendre l'oiseau, malgré lui.
La composante verticale, qui fait varier la vitesse relative en hauteur, pourrait servir aussi. C’est même, croyons-nous, la première qu'on ait envisagée. En 1869, Moy, devant la société aéronautique de la Grande-Bretagne, expliquait le vol des albatros au-dessus des vagues par l’utilisation du vent alternativement montant el descendant le long des sinuosités des vagues.
En 1907, Le Clément de Saint-Marcq (1), a développé la même idée, mais son essai de calcul, appliqué à une manœuvre par trop rudimentaire, n’aboutit qu'à un résultat médiocre. « Rien en démontre, ajoute-t-il, que lon ne pourrait pas, par une manœuvre plus habile que celle que nous avons analysée, arriver à un résultat supérieur et obtenir une force portante plus considérable. »
Plusieurs des objections que nous avons faites à la théorie de Langley s'appliquent également à la théorie de la composante verticale ; aussi pensons-nous que l'oiseau la subit comme la première, mais sans l’utiliser.
Remarquons que ces deux théories aboutissent à un cycle à deux temps ; premier temps : l'oiseau descend en gagnant de la vitesse ; 2° temps : l'oiseau s'élève en perdant de la vitesse.
La même remarque s'applique aux considérations récemment émises par M. Esclangon (2), dans lesquelles il envisage en bloc la variation du vent sans la décomposer. Il montre que cette variation générale peut être, en principe, utilisée comme force motrice, c’est-à-dire qu'elle peut donner lieu à une réaction ayant une composante positive dans le sens de la vitesse de l'oiseau. Ce n’est, en somme, que la théorie du bateau à voile et rien de plus ; M. Esclangon néglige même de parler de la composante latérale gênante qui se produit nécessairement, et qui n’est pas, comme dans le cas du bateau, détruite par la résistance de l’eau. Enfin, il ne parle pas de la sustentation ; il reste à savoir, ditil, si cet accroissement d'énergie peut être indifféremment transformé en accroissement de vitesse ou en accroissement de hauteur’; « c'est là, ajoute-t-il, une question que je nenvisage pas ici. » Il conclut qu'il faudra « savoir transformer, au moins à certains moments et avec faible perte d'énergie, la vitesse en altitude et réciproquement. »
C’est donc encore le cycle à deux temps, mais l’auteur s'arrête au seuil de la question sans le franchir.
Il nous reste à envisager la troisième composante, la romposante latérale, qui fait varier la direction du vent relatif que recoit l'oiseau.
Comment se fait-il que Le Clément de Saint-Marca, qui a envisagé l'utilisation des deux premières, se soit arrêté devant celle-ci, la seule cependant qui amène à un résultat satisfaisant ?
