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L'aile battante a naturellement depuis longtemps attiré l’attention, mais j'ai trouvé relativement peu d'écrits sur ce sujet et il m'a suffi de commencer les expériences pour que l'intérêt de ces écrits diminue à mes yeux.

Au début, les chercheurs, en l'absence de laboratoire, regardèrent les oiseaux, puis, plus près de nous, ils les photographièrent et les cinématographièrent.

Plus récemment, quelques-uns songèrent à profiter des expériences connues en soufflant sur ure aile fixe pour essayer de calculer ce qui se passerait sur une aile battante en intégrant les réactions instantanées.

C’est le physiologiste Italien Borelli qui me paraît avoir aperçu le premier le phénomène en écrivant dans un traité intitulé : « De motu animalium », publié en 1680

« Si donc l’air placé sous les ailes est frappé par les parties flexi- « bles de ces dernières avec un mouvement vertical, les voiles et « les parties flexibles céderont dans une direction ascendante et for- « meront un coin ayant la pointe dirigée vers la queue.

« Que l'air donc frappe les ailes par-dessous, ou que les ailes frappent l'air par-dessus, le résultat est le même, les bords postérieurs ou flexibles des ailes cèdent dans une direction ascendante, et en agissant ainsi poussent l’oiseau dans une direction

horizontale, »

So Fan

Il existe deux autres éditions du traité de Borelli, l’une parue en 1685 et l’autre en 1710, avec une annexe de Bernouilli.

Après Borelli, il faut aller jusqu’en 1834 pour voir paraître l'ouvrage de Dubochet :

« Recherches sur le vol des oiseaux et l’art aéronautique. »

Dubochet y décrit le vol des oiseaux et je noterai surtout qu'il critique de vieilles opinions telles que, par exemple, l’allègement du corps de l'oiseau par, notamment, de l'air chaud situé dans les os.

H. Muller est probablement le premier qui ait essayé de visualiser un battement orthogonal d’aile d'oiseau en faisant battre une aile d'oiseau naturalisée devant une colonne de fumée produite par un cordon se consumant lentement. L'expérience de Muller est décrite avec figures dans l’ouvrage de Marrey : « Le Vol des Oiseaux ».

Marrey note que l'air s'échappe suivant le prolongement de la surface de l’aile et que la lame d’air projetée vers l'arrière est d'autant plus épaisse que le mouvement est plus rapide et que. cette lame, en pénétrant dans l'air, y provoque des tourbillons.

« On les voit, a dit Muller, (compte rendu t. CG, p. 1317), nai- « tre, grandir et se propager, en tournant en sens inverse sur les « deux faces d’un plan qui prolongerait celui de l'aile. »

Marey en conclut que cette projection d'air vers l’arrière pousse l'air vers l'avant, et il note que l’aile de l’oiseau pendant le battement est projetée vers l’avant sans que l'oiseau ait des muscles pour ramener l'aile vers l’avant, remarque qu'a développé récemment M. Henry Girerd.

Dans le même sens, d’ailleurs, le duc d’Argil relate, dans l’Aéronaute, en juin 1868, qu’en frappant à plat l’air avec une aile d'oiseau naturalisée, cette aile est projetée vers l'avant.

C’est vers la même époque que les premières études photographiques paraissent. Leur principal résultat fut de se perfectionner elles-mêmes jusqu’à parvenir au cinématographe ; il ne semble pas

Se, MER qu'elles aient appris grand’chose sur les phénomènes qui m'intéressent.

Penaud avait déjà proposé, en 1873, au docteur H. de Villeneuve, d'étudier les oiseaux par la photographie, mais je dois mentionner surtout Mouillard, « L'Empire de l'air » 1881, et Marey, « La machine animale » 1886, et du même, « Le vol des oiseaux » 1890, et, en Angleterre, Peitigrew J. Bell, « La locomotion chez les animaux » 1887. Pettigrew voit le battement tel que le centre de pression décrit une lemniscate avec une incidence changeant constamment.

Ce sont là les maîtres livres sur l’étude photographique du battement qui ne sera reprise, comme je le dirai plus loin, que récemment par M. Oemichen et M. Magnan.

Des inventeurs dans le même temps construisirent de petits modèles tels que l'oiseau artificiel de Lebris en 1857, celui de A. Penaud en 1871, une merveille de mécanique qui volait parfaitement, Victor Tatin en 1876.

Je mentionnerai aussi le Flip Flap de Hargrave, modèle d'avion propulsé par aile battante comme le plus récent modèle de Lippish.

Mentionnerai-je aussi que deux des pionniers de l’avion débutèrent par l’aile battante.

Lilienthal fit un premier appareil à ailes battantes et l’essaya en se pendant à une poulie pendant qu'il faisait battre les ailes avec ses jambes.

Blériot construisit son premier appareil en 1900 ; c'était un avion à ailes battantes dont les ailes comportaient de nombreux petits clapets qui se fermaient dans le battement vers le bas et s’ouvraient dans l’autre sens.

Ce premier modèle avait 1 m. 50 d'envergure, pesait 10 kilos et était actionné par un moteur à acide carbonique de 2 chevaux : il vola en janvier 1901, et aussitôt après Blériot construisit une machine grandeur réelle munie de 100 chevaux qui explosa aux essais. C'est seulement en 1905 que Blériot revint à l'aviation.

Vers la même époque commencent à paraître des études ma-

Es nes

thématiques sur les ailes battantes et les auteurs s'efforcent de distinguer l’orthoptère de l’ornithoptère.

D'après ce que j'ai dit déjà, on aurait pu savoir qu'une aile d'oiseau n’est jamais orthoptère, puisque même en battant à plat elle refoule l'air d'avant en arrière suivant son plan ; pourtant on lit dans la Technique Aéronautique, qui commence à paraître en 1910, un article du colonel Renard qui démontre que la puissance pour un vol orthoptère devrait être beaucoup plus grande que pour un vol ornithoptère et que pour cette raison les oiseaux doivent êtte ornithoptères.

M. Etévé a étudié mathématiquement, dans le Génie Civil, 7 et 14 avril 1909, et la Technique Aéronautique 1910, l’influence d’oscillation de la masse pendue à un parachute sur la vitesse de descente de ce parachute, et ayant calculé que ces oscillations qui produisent une variation apparente périodique du poids supporté par le parachute ralentissent la vitesse de descente, il a tenté une étude analogue avec des ailes et le corps de l’oiseau ou de la machine volante. :

« Mais, dit-il, il faut concilier le battement avec un autre pro- « cédé de propulsion ayant pour but de fournir le complément de « travail nécessaire pour assurer la sustentation et pour vaincre « la résistance que l'air oppose au mouvement horizontal de l’ap- « pareil. »

Il dit aussi :

« La progression est la conséquence du planement. »

Et ceci l’amène à concevoir un battement à incidence changeante que nous retrouverons aux études de M. M. Alayrac et L. Kahn.

M. Alexandre Sée, dans son livre « Les lois expérimentales de l'aviation », relate l'expérience du duc d’Argil, mais il pense que peut-être l’extrémité seule de l'aile dite « fouet » se déforme et joue un rôle propulseur qui remorquerait le reste de la voilure. Il reprend aussi la distinction orthoptère et ornithoptère pour calculer que le premier aurait besoin de 6 à 7 fois plus de puissance.

Et pourtant, à la même époque, Desmons, dans son livre « Le vol des oiseaux » 1910, reprend minutieusement les essais de H. Muller et de Marey et note dès l’origine que si l’on agite orthogonalement ou autrement dans l’air une aile d’oiseau, l’air s'échappe suivant le prolongement de la surface de l’aile.

Pour être complet, dois-je citer une hypothèse de M. Armengaud Jeune sur l'influence de l'électricité due au frottement sur les ailes de l’oiseau ?

C’est en 1910 également que paraît le livre de Painlevé et Borel, qui fut un des livres de chevet de ma jeunesse écolière. Là aussi furent mentionnés l’orthoptère et l'ornithoptère, et il faudra aller jusqu’à M. Cemichen pour lire qu'un oiseau qui s'élève verticalement ne bat pas à plat mais d'avant en arrière.

M. Oemichen a publié ses travaux sur l'oiseau :t l’insecte dans « Nos maîtres les oiseaux » en 1920, avec pour sous-titre « Etü: de sur le vol animal et la récupération de l'énergie dans les fluides ».

Mes expériences ne m'ont pas permis de déceler une récupération d'énergie dans la forme de battement employée.

Avec Louis Breguet commencent les études mathématiques du battement, d’abord aux Comptes rendus 30 juin 1924, puis dans une petite brochure parue en 1925, « Le vol à voile dynamique des oiseaux ».

M. Breguet note que les battements de l'aile ont d’abord pour effet de propulser l’oiseau, puis, admettant la réciprocité des deux phénomènes : aile qui bat ou pulsation verticale du vent sur une aile fixe, il fait une sorte d'intégration des travaux nécessaires, et conclut que l’aile battante, même à plat, me disait-il un jour, a facilement un rendement supérieur à celui d’une voilure remorquée, ce rendement pouvant presque atteindre l'unité.

Mais tout en partageant la confiance de M. Breguet, je ne suis pas sûr que la réciprocité admise par lui soit licite, car une aile qui bat projette des tourbillons, et tous les procédés au laboratoire pour faire naître des pulsations verticales du vent en pro-

jettent done également, de sorte que, notamment, dans les expériences de M. Katzmair, c’est dans une file de tourbillons aliernés que navigue l’aile expérimentée.

M. Alayrac, dans le Bulletin technique N° 39 du Service technique de l’Aéronautique, en décembre 1926, est au contraire pessimiste.

Suivant des lois de battements simples et vraisemblables, il intègre les efforts connus par les essais normaux de soufflerie et son étude l’amène à craindre non seulement la difficulté de réalisation, mais aussi de mauvais rendements.

Par ordre chronologique, je dois placer ici une petite étude de M. Maurice Boel, « Le vol du pigeon » 1926, suite aux études de Marey.

En 1929, M. Louis Kahn a publié, en préface à l’étude d’une machine volante à aile battante, une plaquette, « La propulsion animale dans les fluides » où il essaye de justifier la définition générale RS

« Un corps plongé dans un fluide et parcouru par des vibra- « tions transversales se déplaçant de la tête vers la queue subit « de la part du fluide une poussée dirigée de la queue vers la « tête. »

Autrement dit, il s’agit d’une sorte de reptation, soit de tout

le corps, soit d’élément du corps faisant une sorte de mouvement de godille.

On verra par mes expériences que, par exemple, avec une aile épaisse à l’avant et pointue à l’arrière aucun changement d’incidence n’est nécessaire pendant le battement pour assurer la propulsion.

Déjà, M. H. Bouasse, dans un copieux livre paru en 1928, « Résistance des fluides, vol des avions et des oiseaux, hélices et moulins à vent, manœuvre des navires », décrit un mouvement de godille comme une attaque oblique changeant de sens deux fois

par battement complet, et leur assimile le coup de queue du poisson,

M. À. Magnan a repris, en imaginant des appareils remarquables, la cinématographie des oiseaux, et des insectes, et, en collaboration avec M. Sainte-Laguë, a publié en 1933 un opuscule, « Vol au point fixe », où de curieux calculs l’ont amené à des conclusions qui, plus ou moins modifiées, ont étonné.

Enfin un expérimentateur, M. Budig, a fait battre des ailes et il les a fait battre non seulement dans l’air mais aussi dans l’eau, ce qui a permis de très bonnes mesures faites au laboratoire de Saint-Cyr, par M. Toussaint, assisté de M. Gruzon, mais M. Budig s’est tenu dans tous les cas à une loi de battement comportant un déplacement de l’aile le long de son envergure et il attribue à cette attaque oblique les résultats obtenus, ainsi qu’on peut le lire dans l’Aéronautique d’août 1938.

Je crois obtenir des résultats analogues sans attaque oblique.

J’en arrive alors à des travaux contemporains des miens, mais

je les nommerai à cette place dans cette étude historique, car ils n’eurent aucune influence sur mes travaux.

M. P. Cicala, dans la Revue Aérotecnica de août, septembre, novembre 1936, mai 1937 et avril 1938, essaye d’appliquer les équations de Prandtl-Birnbaum à une aile vibrante et entreprend de longs calculs dont je crains de n'avoir pas saisi tout le sens, d'autant que les articles sont en italien.

M. Cicala porte son attention sur la portance et les moments et il paraît considérer que les vibrations ont peu d’action.

Il contrôle ses calculs par des expériences sur une petite aile encastrée à la base et placée dans une petite soufflerie à Turin. D'après mes essais, une telle aile doit donner des résultats très petits.

M. Cicala conclut de ses essais que les théories connues peuvent s'appliquer dans certains cas,

M. R. Egloff, dans Flugsport du 22 décembre 1937 et & janvier 1938 donne un compte rendu d'essais faits en faisant battre des ailes de différents oiseaux, montées en manège ; dans ces con-

tipo re

ditions, il donne des courbes de sustentation et de poussées qui permettent de comparer entre elles ces différentes ailes.

M. Antoine Magnan, dans une note aux Comptes rendus du 7 février 1938, étudie, en collaboration avec MM. Charles Perillat- Botonet et Henry Girerd, des tourbillons de fumée derrière un pigeon, l'axe de ces tourbillons étant, disent-ils, à l'intersection du plan de symétrie de l’animal et du plan de la queue.

M. Maurice Denis, (note aux Comptes rendus du 21 février 1938, présentée par M. H. Villat), a fait des essais sur une aile en souffierie qui, à certains régimes, entrait d'elle-même en vibration et il a tracé deux polaires comparables, avec et sans vibrations, ce qui lui permit de remarquer une hypersustentation de 30 % avec un Cx accru à peu près d'autant.

M. Denis pense que la vibration est due à l’émission derrière une aile mince de tourbillons alternés et fait remarquer le chiffre élevé de l’hypersustentation.

Dans l'esprit de beaucoup d’inventeurs, le vol par battement serait le procédé idéal pour voler par la seule force humaine.

M. Giovanni Serragli écrit dans ce sens, dans « l’Aerotecnica » de novembre 1938. J'y trouve un essai intéressant d’hélice battant par déplacement le long de son axe de rotation, mais il s’agit d’une hélice à pales flexibles. D'ailleurs, M. Serragli conseille pour le battement des ailes minces et flexibles.

Enfin M. Villat a bien voulu présenter, à la séance de l’Académie des Sciences du 20 mars 1939, une note que je lui avais soumise, montrant qu'une vibration commandée est propulsive et hypersustentatrice, on trouvera cette note en annexe.

Je n'ai pas cru devoir citer, dans cette étude historique, d’assez nombreuses études sur les vibrations des ailes qui n’ont eu pour but que le point de vue mécanique et notamment, soit la résistance des matériaux, soit l'amortissement des vibrations,

Je m'en suis tenu aux travaux qui ont cherché la relation entre les battements ou vibrations et l’aérodynamique de l’aile.

C’est en septembre 1937 que je fus trouver M. le professeur Toussaint, pour lui exposer que je souhaitais rechercher au laboratoire si une aile battante est autopropulsive dans des conditions utilisables dans l’air et dans l’eau, et rechercher les lois de batte-

ment et les conditions de réalisations nécaniques, notamment aux fréquences élevées.

Je souhaitais aussi appliquer ces recherches aux trajectoires

circulaires, par exemple, aux hélices et notamment aux hélices sustentatrices.

Qu'il me soit permis de marquer ici toute ma gratitude à M. Toussaint, qui me reçut le mieux du monde, comme à son habitude, et m'autorisa à préparer des maquettes d'essai en me conseil- —lant de me rappeler que les essais dans l’eau sont souvent plus commodes que dans l'air.

Depuis cette époque, j'ai fait quelque mille mesures au laboraltoire de Saint-Cyr, la plupart dans l’eau et comportant souvent sept lectures, et je m excuse, étant parfois fort occupé par ailleurs, d’avoir mis si longtemps pour un aussi faible bagage.

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