LA PROPULSION À GRANDE VITESSE

des véhieules aériens

Etude d’un propuliseur à réaction directe

Les considérations concernant la propulsion à grande vitesse en prenant appui sur l'air, que j'ai pu présenter aux lecteurs de l’Aérophile (1), ont particulièrement in 5 l'un de ses abonnés américains, el, par son intermédiaire, j'ai été mis en rapport avec une éminente personnalité de l’avialion, très connue aux Etats-Unis el aussi en France, qui est disposée à se livrer à des expériences personnelles. il est assez eurieux de constater que des idées émi dans une revue technique française ont éveillé l'attention. en Améri que. Ce fait est, d’ailleurs, tout à l'honneur de l'Aérophile, car il prouve que cette publication est lue dans le mcnde entier.

Cette personnalité américaine m'écrit que, bien que les recherches doivent être faites à ses frais, elle éprouve une certaine difficulté à trouver un construcleur qui veuille s'occuper de ses expériences. Tous invoquent le faible rendement: l'un d'eux cite l'Eolypile de Héron d'Alexandrie.

Je ne veux pas revenir sur cetle question du rendement d'un aéro-propulseur (2). Qu'ii me soit permis toutefois de dire que l’on y attache une importance peulêtre trop grande. On définit le rendement de l'aéro-propulseur comme celui de la locomotive, entre la jante de ses roues et le crochet d’attelage ! C’est une erreur d'appliquer le même critérium d'efficacité à un point d'appui solide et à un point d'appui essentiellement fluide. Cette erreur provient de ce que l'on est influencé par la nécessilé du moteur et que l’on rapporte le rendement à la puissance motrice, alors que si on le rapportait à la seule énergie intéressante : celle du combustible, on verrait que, dans lous les cas, qu'il s'agisse d: n'importe quel tracteur ou propulseur, le rendement est toujours très faible.

Le propulseur à réaction directe répond à cette exigence technique de l'aviation : la vitesse. Le moteurhélice n'y répond pas. Cette simple constatation le

(1) Voir Aérophile du 1* mars 1908 « Elude sur la propulsion des aéroplanes à grande vitesse »; Aérophile du 1” septembre 1963 « Le propulseur à échappement et l’'aéroplane à grande vitesse »; Aérophile du 15 mai 1909 « L’Air et la Vitesse ».

(2) Dans une note sur la force de propulsion d'une hélice aérienne présentée à l'académie des sciences par M. Deslandres, le 4 janvier 1909, et reproduite avec développements dans l’Aérophile du 1* mai 1909, M. René Arnoux indique qu'il a vérifié par une méthode très élégante que la courbe des efforts de traction de l'hélice en fonction de la vilesse de translation peul être assimilée à une droite. IL expose ensuite des considérations sur le rendement qui sont assez analogues à celles que j'ai présentées dans l’Aérophite du 1” sep- Lembre 1908. En se reportant à la figure 3 (page 333 de ce numéro), on y verra la droite I (page 202, Aérophile du 1% mai 1909) de la varialion de poussée, et la parabole IT de la variation de puissance utile. Il n'y à divergence de vues que sur la variation du rendement propulsif. M. Arnoux trouve qu'il tend vers 1 quand la vilesse de translation tend vers le déplacement de l'hélice. II admet que si l’on maintient la vitesse angulaire du moteur constante, le travail qui est demandé à ce moteur est inversement proportionnel à la vitesse de translation. I1 y aurait lieu, toutefois d’amplifier toutes les ordonnées de la droite III d’une quantité plus ou moins constante K qui représente les travaux de frottement des pales de l'hélice dans l'air, et alors le rendement, &u lieu de se présenter à la limite sous la forme

0 à indélerminée T Se présenterait sous la forme R'' est-à

dire 0. Dans ces conditions, le rendement, au lieu de tendre vers 1, passe par un maximum el revient à 0:

l'allure de la courbe est parabolique : c'est ce que j'ai

figuré en traits ponctués dans la figure 3, page 333 de l'Aérophile du 1" septembre 1908

prouve : tel aéroplane, disposant d'une puissance de 30 chevaux, a une vitesse propre de 60 kil-heure, el autre, avec 80 à 100 chevaux et dans des conditions de résistance à l'avancement sensiblement équivalentes, fait à peine 80 km.-heure.

Si l’on avait dit à Giffard lors de ses expériences de dirigeable : « Supprimez votre moteur, supprimez votre hélice ; l’économie de poids vous permettra de doubler ou de tripler la capacité de votre chaudière; utilisez la réaction de la vapeur se détendant dans un ajulage », — cette proposition lui eut paru parfaitement ridicule. C’est que, d'une parl, un engin plus léger que l'air sera foujours condamné aux faibles vitesses, ct par suite sera toujours le jouet du vent; c’est que, d'autre part, la faible puissance spécifique dont disposait Giffard lui imposait la nécessité d'utiliser cette énergie sous une forme démultipliée, s’il est permis d: s'exprimer ainsi, et que le fait de passer par lintermédiaire du moteur et de l’hélice lui fournissait cette démulliplication avec un rendement total de 5 0/0.

Le problème qui ‘se pose actuellement n'est pas d'obtenir des efforts de traclion considérables, mais bien de les maintenir avec les vitesses de translation de plus en plus grandes que l’on cherche à obtenir. Nous disposons pour ce faire d'un merveilleux transformateur d'énergie : le moteur, ou, plus généralement, l'appareil à explosions qui peut, dans des conditions spéciales de conception et de construction, puiser l'air atmosphérique, le comprimer, le détendre et, en lui communiquant l'énergie cinétique, créer une effort de propulsion, d’une constance, d’une stabilité, d’une indépendance remarquables. Qu'on ne dise pas qu'il y à gaspillage d'énergie, car cette énergie coûte peu, el l'effort dynamique réalisé à une valeur infiniment supérieure à celle de l'effort plus ou moins statique obtenu plus économiquement en agissant sur de grandes masses à faible vitesse.

Il est probable que déjà, pour les voitures automobiles de course susceptibles de faire près de 200 kil.heure, il y aurait avantage à employer le propulseur à réaction directe, supprimant tout mécanisme intermédiaire : embrayage, changement de vilesse. cardans ou chaînes, différentiel, et permettant de réaliser un véhicule extrêmement léger et roulant. Toutefois. il serait nécessaire d’expérimenter sur une route ayant un protil en long. très peu accidenté :

Quoi qu'il en soit, une telle aplication ne peut être intéressente que pour une période de recherches et d'études. La voie de terre doit être condamnée, car elle ne répond pas aux exigences techniques des très grandes vitesses.

Il me sera permis d'indiquer, d'après mon brevet n° 390256, comment j'ai étudié une première réalisation matérielle des idées que je défends

« L'invention a pour obiet un système de propulsion peur les véhicules, et plus spécialement pour les véhicules aériens tels que les aéroplanes, qui consiste dans l'application, au but visé, de la réaction due à la détente d’un fluide — à la détente des gaz résultant de la combustion d'un mélange explosif par exemple — laquelle réaction permettra l’obtention de grands effets, vuisque ladite détente donnera lieu à des vitesses très grandes du moyen utilisé et que l'appui qu'un moyen quelconque peut prenûäre sur l'air est précisément fonction de sa vitesse.

Le moyen auquel on avait généralement recours jusqu'ici était une hélice, que l’on ne pouvait, comme il va de soi, animer que de vitesses relativement faibles. Il est, par contre, très aisé de lan£er les fluides à des vitesses relativement énormes. celles-ci ne dépendant que de la pression initiale et de la façon dont s’eflectue la détente, et c’est ce qu'on met à profit dans le présent syslème pour la réalisation duquel on a recours soit à un gaz comprimé, soit à la vapeur, soit à des explosifs, et, de préférence, à des mélanges tonnants tels que ceux qu'on utilise dans les moteurs à combustion interne et les {turbines à gaz.

Il suffira, par exemple, pour obtenir l'effet désiré, d'installer sur le véhicule un disposilif avec ajutage approprié, d’où le fluide s'échappera en donnant lieu, par réaction, à la propulsion.

On pourra utiliser de même les moteurs à explosions en appliquant, à la propulsion, tout ou partie de

15 Octobre 1909

leurs gaz d'échappement et, en allant plus loin dans cet ordre d'idées, agencer de semblables moteurs de telle manière qu'ils ne fassent rien d'autre que d'échapper dans les conditions voulues pour l'obtention des vitesses requises, leur axe ou leur ajutage étant dirigé, soit à demeure, soit temporairement, dans là direction du mouvement à obtenir ou dans une direction plus ou moins voisine de cette dernière, et en sens opposé à celui dudit mouvement.

l'aspiration se fera, par exemple, comme à l'ordinaire, et l’'échappement, partiellement au moins, par le fond du cylindre. On réglera cet échappement de facon convenable et, en général, on le fera se produire très prématurément, en s'arrangeant de manière à n'utiliser dans le cylindre qu'une fraction de l'énergie mise en liberté par l'explosion : la fraction nécessaire pour vaincre les frottements ainsi que les résistances passives, pour maintenir la vitesse prévue pour le moteur qui tourne pour ainsi dire à vide, et pour assurer le travail des temps de compression et d'aspiration ; tout le reste de ladite énergie étant utilisé à créer une réaction sur le moteur par la détente des gaz de l'échappement dans un ajutage de forme appropriée.

Pour ce qui est des avantages du présent système de propulsion, ils résident, d’une part, dans la grande légèreté qu'il permet de donner aux moteurs dont les cylindres peuvent être faïts moins épais et dont le dispositif de réfrigération peut être fortement réduit, sinon supprimé, surtout avec les basses carburations el compressions ; d'autre part, dans la constance presque absolue de l’action motrice qu’il permet d'obtenir; et, enfin, dans la stabilité longitudinale qu'il permet d'obtenir également, en l'absence de tout gouvernail de profondeur proprement dit.

A supposer, en effet, que, comme il est indiqué fig. ?, on adjoigne à une surface r un dispositif du genre susdit, la réaction à laquelle ce dernier donne lieu se traduit par un effort de traction ft et par un effort de sustentation f: dont la valeur dépend évidemment de l'angle fait par l’ajutage et la surface. Il suffit donc, pour obtenir les ascensions ou desrentes et pour maintenir ladite stabilité longitudinale, de modilier l'angle dont il vient d'être parlé, c'est-à-dire d'ineliner plus ou moins le dispositif par rapport à la surface, étant supposé qu'il est placé à l'avant de celle-ci.

Il est à mentionner enfin un avantage supplémentaire du système que l’on oblient quand le dispositif est incliné par rapport à l'horizontale; le sillage à alors l'allure indiquée par la partie hachurée de la fig. 2, d'où il résulte que le fluide moteur cest féujours obligé d'agir sur des couches nouvelles de celui dans lequel le dispositif se déplace et possédant, par suile, toute leur inertie de repos.

On obtient, pour une raison du même genre, des effets meilleurs avec l'écoulement discontinu réalisé par des explosions successives que ceux qu'on obtient avec un écoulement continu.

L'invention porte, en résumé, sur un système de propulsion des véhicules consistant à appliquer, à la pro-

lJ’Aérophile du 15 Octobre 1909 VI]

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l’Aérophile

pulsion, la réaction due à la détente d'un fluide. Elle porte également sur divers modes de réalisation à laide desquels on peut arriver au résultat cherché et, en particulier, sur ceux où l’on utilise, par l’interm& diaire d’un obturateur el d'un ajutage appropriés, les saz d'échappement d’un moteur à explosions que lon monte, de préférence, avec interposilion d'amortisseurs et de manière qu'on puisse en modifier Finclinaison, »

Les figures du brevet, reproduites ici, ne sont que de mauvais schémas ; tout cela sent trop le moteur. En particulier, dans les coupes de cylindres, les chambres «explosion sont trop petites et ne répondent pas à J'adoption de faibles compressions. De même, il y aurait probablement avantage à diminuer le rapport enlre la course et l’alésage, pour premeltre d'augmenter la cylindrée sans augmenter la vitesse linéaire du piston et tout en maintenant la même vitesse angulaire.

Il est bien évident que l’idée, peut-être bonne, peutêtre mauvaise, en tout cas originale, ne pourrait être mise au point que par l'expérience, et il v a encore une belle place pour des initiatives nouvelles. Nous Jaissons ce soin aux chercheurs qui disposent de ces deux auxiliaires indispensables : le temps et l'argent.

RENÉ Lorix