DIRECTION DU COUP

dre en avant suivant une courbe. Ceci provient de ce qu'elle est en tous points flexible et élastique, et graduée avec un soin spécial sous le rapport de l'épaisseur, la pointe étant plus mince et plus élastique que la racine, et la marge postérieure plus que l'antérieure.

En second lieu, il n'y a qu une seule direction dans laquelle l'aile puisse frapper de manière à supporter et en même temps à porter V oiseau en avant. Quand l'oiseau vole, il est un corps en mouvement. Il a donc acquis un momentum. Si Ton tue au vol un coq de bruyère d'un coup de fusil, il ne tombe pas verticalement, comme le croient Borelli et ses successeurs, mais en bas et en avant. Les surfaces planes de ses ailes frappent donc en bas et en avant, et elles agissent de cette manière comme des cerfs -volants sur le corps tombant qu'elles portent, ou tendent à porter en haut et en avant.

Il en est de même pour la direction du coup pendant la descente de l'aile.

Considérons maintenant dans quelle étendue la marge postérieure de l'aile cède dans une direction ascendante, quand Taile descend. Borelli n'en donne pas le montant exact. Le duc d' Argyll, qui croit avec Borelli que la marge postérieure de l'aile s'élève pendant le coup descendant, affirme que, « puisque l'air comprimé dans le creux de Taile ne peut la traverser grâce à l'exact rapprochement des plumes, ou s'échapper en avant à cause de la rigidité des os et des pennes dans cette direction, il passe en arrière, et en le faisant il soulève par sa force les extrémités élastiques des plumes. En passant en arrière, il communique à toute la ligne des deux ailes une poussée en avant correspondante au corps de l'oiseau. Le même

Pettiorew. 20

volume d*air est ainsi forcé, suivant la loi de raction et de la réaction, de soutenir V oiseau et dé le porter en avant^. d M. Macgillivray observe que pour avancer dans une direction horizontale^ il est nécessaire que le coup descendant soit modifié par Vélévation à un certain degré des extrémités libres des rémiges 2.

Idées de Marey. — Le professeur Marey dit que, pendant le coup descendant, la marge postérieure ou flexible de l'aile cède dans une direction ascendante^ dans une étendue suffisante pour que la surface inférieure de l'aile regarde en arrière, et fasse avec Thorizon un angle de 45** plus ou moins suivant les circonstances '. Que le bord postérieur de l'aile cède légèrement vers le haut pendantle coup descendant, je Tadmets. En le faisant il empêche le choc, donne de la continuité au mouvement, et contribue en quelque mesure à l'élévation de l'aile. Le montant de la flexion est cependant en tous cas très-faible, et le petit mouvement quïl y a vers le haut est en partie le résultat de la rotation du bord postérieur de l'aile autour de l'antérieur comme axe. Que le bord postérieur de l'aile ne cède jamais dans une direction ascendante jusqu'à faire faire à sa surface inférieure un angle en arrière de 45* avec l'horizon, comme le remarque Marey, c'est un point d'absolue certitude. Cette affirmation admet la preuve directe. Si quelqu'un observe le vol horizontal ou ascendant d'un oiseau, il observera que la marge postérieure

* « Reign of Law • — Good words, février 1865, p 128.

* Histoire des Oiseaux de la Gr.-Bret. Londres, 1837, p. 429.

* tt Mécanisme du vol chez les insectes. Comment se fait la propulsion, » par le professeur E. J. Marey. Revue des Cours scientifiques de la France et de l'Etranger, 20 mars 1869, p. 254.

ou flexible de Taile ne s'élève jamais pendant le coup descendant, d'une étendue perceptible, de manière que dans aucune occasion la surface inférieure de l'aile ne regarde en arrière, comme il est dit par Marey. Au contraire, il trouvera que la surface inférieure de l'aile (pendant le coup descendant) invariablement regarde en avant — le bord postérieur de Taile étant incliné en bas et en arrière, comme le montrent les flg. 82 et 83, p. 218; fig. 103, p. 255; fig. 85 (a fa c), p. 221 ; etfig. SS {cdef (j\ p. 229.

La surface inférieure de l'aile, comme on le voit par cette explication, non-seulement regarde en avant, mais elle forme un véritable cerf-volant avec Thorizon, les angles faits par le cerf- volant variant à chaque partie du coup descendant, comme on le voit plus particulièrement en d, e, f, g ; j, k, ï, m de la fig. 88, p. 2^29. Je suis donc d'un avis contraire à ceux de Borelli, Macgillivray, Owen, Bishop, M. Liais, le duc d'Argyll et Marey, quant à la direction et à la nature du coup descendant. Il diffère également du leur quant à la direction et à la nature du coup descendant.

Le professeur Marey dit non-seulement que le bord postérieur de Taile cède dans une direction ascendante pendant le coup descendant, jusqu'à ce que la surface inférieure fasse avec Taile un angle de 45° avec l'horizon, mais que pendant le coup ascendant, elle cède de la même quantité dans une direction opposée. Le bord postérieur flexible de l'aile, suivant Marey, traverse un espace de 90° chaque fois que l'aile change de sens, cet espace étant consacré au simple ajustement des plans des ailes selon ce qu'il faut pour le vol. De plus, les plans,

affirme-t-il, s'ajustent non par des actes vitaux et vitomécaniques,mais par la seule action de Vair; celui-ci opérant sur la surface inférieure de Faile et forçant son bord postérieur à s'élever pendant le coi6p descendant ; Tair pendant le coup ascendant, agissant sur le bord postérieur de la surface supérieure de Faile et la forçant à s'abaisser. C'est une simple répétition des idées de Borelli. Marey confie à Tair la tâche difficile et délicate d'arranger les détails du vol. Le temps, la puissance et Tespace occupés seulement à retourner Taile, d'après cette théorie, sont à rendre le vol impossible. On peut aisément prouver par l'expérience que l'aile n'agit pas comme le disent BorelU, Marey et autres. On peut aussi le démontrer mathématiquement, comme le montrera l'étude des fig. 114 et 115, p. 309.

Soit a 6, l'horizon (fig. 114) ; m n, la hgne de vibration ; X c, l'aile inclinée d'un angle de 45** ascendant postérieurement en train de donner le coup descendant ; et x d, l'aile inclinée d'un angle de 45® descendant en arrière en train de donner le coup ascends^nt. Quand l'aile x c descend, elle tend à plonger vers le bas dans la direction f donnant très-peu de soutien horizontal (a b) ; quand l'aile X d monte, elle s'efforce de s'élever dans la direction g^ puisqu'elle se lance comme un cerf-volant (le corps qui la porte étant en mouvement). Si nous prenons la résultante de ces deux forces, nous aurons tout au plus une propulsion dans la direction a b. Mais encore, ceci ne serait vrai que si l'oiseau était aussi léger que l'air. Comme cependant la pesanteur tend à tirer l'oiseau eii avant à mesure qu'il avance, le vol réel de l'oiseau, selon sa théorie, tomberait en une hgne entre b et f, probable-

ment en x h. Il ne peut en être autrement ; l'aile décrite et figurée par Borelli et Marey est d'une seule pièce et vibre verticalement sur l'un et l'autre côté d'une ligne donnée. Si cependant une aile d'une seule pièce est élevée et abaissée dans une direction strictement perpendiculaire, il est évident que l'aile éprouvera une plus grande résistance pendant le coup en haut quand elle agit contre la pesanteur, que pendant le coi6p en bas quand elle agit avec la pesanteur. En conséquence , l'oiseau sera plus

vigoureusement abaissé pendant îa montée de l'aile qu'il ne sera élevé pendant sa descente. Que l'aile mécanique à laquelle ont recours Borelli et Marey n'est pas une aile volante, mais un simple appareil propulseur, cela semble évident au dernier, car il dit que la machine ailée qu'il a imaginée n'a incontestablement pas assez de puissance pour soutenir son propre poids ^.

La manière dont l'aile naturelle (et l'aile artificielle convenablement construite et menée) échappe à la résistance de l'air pendant le coup ascendant et donne conti-

* Revue des Cours Scientifiques de la France et de l'Etranger, 21) mars 1869.

nuellement de l'appui et de la propulsion est très-remarquable. La figure 115 en éclaircit le vrai principe. Soit a 6, l'horizon; m n, la direction de la vibration ; x s, l'aile prête à donner le coup descendant, et x t, l'aile prête à donner le coup ascendant. Quand l'aile x s descend, le bord postérieur (s) est vissé en bas et en avant dans la direction s, t, l'angle antérieur qu'elle forme avec l'horizon s*accroissant quand l'aile descend. (Comparez à la fig. 85 (a b c), p. 221, et fig. 88 (c d e /), p. 229.) L'air est ainsi saisi par une grande diversité de surfaces inclinées, et comme la surface inférieure de l'aile qui est un véritable cerf-volant regarde en haut et en avanty elle tend à porter le corps en haut et en avant dans la direction x w. Quand laile x t donne le coup ascendant, elle tourne dans la direction t s pour se préparer au second coup descendant. Elle ne monte cependant pas dans la direction t s. Au contraire, elle se lance comme un vrai cerf -volant qu'elle est, dans la direction x Vy en vertu de la réaction de l'air, et parce que le corps de l'oiseau auquel elle est attachée a un mouvement en avant qui lui est communiqué par l'aile pendant le coup descendant. (Comparez à g h i de la fig. 88, p. 229). La résultante des forces agissant dans les directions x v etx b^ est une force agissant dans la direction x Wy et si l'on tient compte de l'effet de la pesanteur, le vol correspondra à une ligne quelque part entre w et 6, probablement la ligne x r. Ce résultat est produit par l'aile agissant comme un excentrique — par la surface supérieure convexe de l'aile toujours dirigée en haut, la surface inférieure concave dirigée en bas — par la surface inférieure qui est un vrai cerf-volant, s'élançant en avant en courbes ondulées à la fois pendant le

coup ascendant et le coup descendant, et ne faisant jamais postérieurement un angle avec Thorizon (fig. 88, p. 229); et enfin par l'aile employant l'air au-dessous d'elle comme un point d'appui pendant le coup descendant, l'air de son côté réagissant sur la surface inférieure de l'aile et, quand arrive le temps convenable, contribuant à l'élévation de l'aile.

Si, comme le croient Borelli et ses successeurs, le bord postérieur de l'aile cédait d'une manière marquée dans une direction ascendante pendant le coi6p descendant^ et plus spécialement si elle cédait dans une telle étendue que sa surface inférieure fit en arrière un angle de 45° avecrhorizon, il s'ensuivrait inévitablement de deux choses Tune — ou l'air sur lequel l'aile compte comme support et propulsion pourrait s'échapper avant d'être utilisé ; ou l'aile s'élancerait rapidement en has^ et entraînerait avec elle le corps de l'oiseau. Si le bord postérieur de l'aile cédait dans une direction ascendante jusqu'au point indiqué par Marey pendant le coup descendant, cela équivaudrait à éloigner le point d'appui (l'air) sur lequel opère le levier formé par Taile.

Si un oiseau vole dans une direction horizontale, les angles faits par la surface de l'aile avec l'horizon sont très-petits, mais ils regardent toujours en avant (fig. 60^ p. 175). Si un oiseau vole en montant, les angles en question s'accroissent (fig. 59, p. 175). Dans aucun cas, excepté quand l'oiseau se renverse et vole vers le bas, le bord postérieur de l'aile n'est à un niveau supérieur au bord antérieur (fig. 106, p. 279). Ceci est vrai du vol naturel et par suite aussi du vol artificiel.

Ces remarques sont plus spécialement applicables au

vol de la chauve-souris et de l'oiseau où Taile est mise en vibration plus ou moins perpendiculairement. (Fig. 17, p. 51, fig. 82 et 83, p. 218. Comparez aux flg. 85, p. 221, et flg. 88, p. 229.) Si une chauve-souris ou un oiseau désire voler en montant, il faut que ses surfaces volantes soient toujours inclinées vers le haut. Il en est de même du poisson. Un poisson ne peut voler en montant, que si son corps est dirigé vers le iiaut. Chez l'insecte, comme on Ta expliqué, l'aile vibre dans une direction plus ou moins horizontale. Dans ce cas, l'aile n'a pas à lutter directement contre la pesanteur (une aile qui bat verticalement doit le faire). Comme conséquence, elle s'attache à l'air obliquement en zigzag, comme un cheval de charrette qui veut gravir une colline escarpée. (Voyez fig. 67 à 70, p. 195. Comparez aux fig. 71 et 72, p. 199.) Dans cette disposition, la pesanteur est surmontée par l'aile qui renverse ses plans et agit à la manière d'un cerf-volant qui vole alternativement en avant et en arrière. Les cerfsvolants formés par les ailes de la chauve-souris et de Toiseau volent toujours en avant (flg. 88, p. 229)o Chez l'insecte, comme chez la chauve-souris et l'oiseau, le bord postérieur de Taile ne s'élève jamais au dessus de l'horizon de manière à faire avec lui un angle ascendant postérieur, comme le disent Borelli, Marey et autres (c x a de la fig. 114, p. 309).

Tandis que Borelli et ses successeurs ont raison quant à Faction en coin de l'aile, ils ont donné une interprétation erronée de la manière dont le coin est produit. Ainsi Borelli dit que quand les ailes descendent leurs marges postérieures montent, les deux ailes formant un cône dont la base est représentée par c b e de la fig. 113 (p. 298) ;

son arête est représentée par a f de la même figure. On observera que la base du cône de Borelli est inclinée en avant dans la direction de la tête de l'oiseau. Maintenant c'est juste l'opposé de ce qui doit être. Au lieu que les deux ailes forment un cône dont la base est dirigée en avant, chaque aile par elle-même forme deux cônes dont les bases sont dirigées en arrière et en dehors, comme on le voit fig. 116.

Fio. 116.

Dans cette figure l'action de l'aile est comparée au godille ment de la rame avec laquelle elle a une ressemblance considérable i.

Le premier cône, c'est-à-dire celui dont la base est dirigée en dehors, est représenté en x b d. Ce cône correspond à l'aire tracée par l'extrémité de l'aile pendant l'acte de Vélévation, Le second, celui dont la base est dirigée en arrière , est représenté en q p n. Ce cône correspond à

i Dans le godillement, pour parler strictement, c'est la surrace supérieure de Taviron qui est la plus efficace; taudis que dans le vol, c'est l'inférieure.

Taire tracée par la marge postérieure de l'aile dans l'acte de la propulsion. Les deux cônes sont produits en vertu de Taile tournant sur sa racine et le long de sa marge antérieure quand elle monte et descend (fig. 80, p. 206 ; fig. 83, p. 218). La figure actuelle (116) montre la double action de torsion deVaile, Textrémité décrivant la figure en 8 indiquée enb e f g hij kl'ylei marge postérieure décrivant la figure en 8 indiquée en p rn. De cette manière se produit la pulsation transversale ou ondulée dont il est question, p. 204. Pour représenter l'action de l'aile, la rame godillante (ab, xa, cd) doit avoir une petite rame [mn, qv, op) agissant à angles droits avec elle. Ceci provient de ce que l'aile doit élever aussi bien que pousser la rame d*un bateau, quand on l'emploie comme godille, n'ayant qu*à pousser. Afin d'élever plus efficacement, les rames formées par les ailes oscillent au niveau et au-dessous de l'animal volant plutôt qu'au-dessus de lui; les marges postérieures des ailes oscillant au niveau et au-dessous des marges intérieures (p. 206 et 20S).

Borelli et ceux qui ont écrit depuis ce temps, sont unanimes à affirmer que le transport horizontal du corps de l'oiseau est dû à la vibration perpendiculaire des ailes, et à la flexion des bords postérieurs ou minces des ailes vers le haut quand l'aile descend. Je suis cependant, comme je l'ai déjà dit, disposé à attribuer ce transport, 1® à ce fait que les ailes à la fois pendant l'élévation et l'abaissement, sautent en avant suivant des courbes qui en s'unissant forment une courbe ondulée continue ; 2» à la tendance qu'a le corps de l'oiseau à se balancer en avant dans une direction plus ou moins horizontale, lorsqu'il est une fois mis en mouvement ; 3^ à la construction des ailes (ce sont

IDÉES DE GHABRIER 315

des vis ou hélices élastiques, qui se tordent et se détordent quand elles sont mises en vibration et tendent à porter en haut et en avant, tout poids qui y est suspendu); 4® à la réaction de l'air sur les faces inférieures des ailes qui agissent toujours comme des cerfs-volants ; 5° à la force toujours variable qui pousse les ailes, et qui est la plus grande au commencement du coup descendant, la plus petite à la fin du coup ascendant; 6° à la contraction des muscles volontaires et des ligaments élastiques ; 7** à Teffet produit par les surfaces diversement inclinées formées par les ailes pendant leurs oscillations ; 8^ au poids du corps de l'oiseau, — poids qui, en agissant sur les plans inclinés (ailes), devient lui-même puissance propulsive et contribue au mouvement horizontal. Cela est prouvé par le fait que si un oiseau se lance d'une falaise avec les ailes étendues sans mouvement, il plane une incroyable distance avant d'atteindre l'eau (flg. 102, p. 252).

Les auteurs qui ont adopté le plan d'aile artificielle de Borelli, et qui ont endossé le plus pleinement ses idées mécaniques sur l'action des ailes sont Chabrier, Straus- Durckheim, Girard et Marey. L'aile artificielle de Borelli, comme on l'a déjà expliqué (p. 298, fîg. 113) consiste en une baguette rigide (e r) en avant et une voile flexible (a o) composée de plumes derrière. Elle agit sur l'air, et l'air agit sur elle, suivant l'occasion.

Idées de Chabrier. — Chabrier dit que l'aile n'a qu'une période d'activité, — qu'en effet, si l'aile est subitement abaissée par les muscles fléchisseurs, elle est élevée seulement par la réaction de l'air. H y a contre cette théorie une objection sans réponse, les oiseaux, les chauves-

souris et quelques insectes, sinon tous, ont des muscles élévateurs distincts. La présence de muscles élévateurs bien développés implique une fonction élévatrice, et en outre nous savons que l'insecte, la chauve-souris et Toiseau peuvent élever les ailes quand ils ne volent pas, et quand par conséquent il n'y a pas de réaction possible de l'air.

Idées de Straits-Durckhein. — Durckheim croit que l'insecte extrait de l'air au moyen du jjlaii incliné une force composante qu'il emploie à se supporter et à se diriger. Dans sa Théologie de la Nature il décrit comme suit une aile schématique : — Elle se compose d'une nervure rigide en avant et d'une voile flexible §n arrière. Une membrane ainsi construite est selon lui bonne pour le vol. Il suffira qu'une telle voile s'élève et s'abaisse successivement. Elle se disposera d'elle-même en plan incliné et, recevant obliquement la réaction de Tair, elle transformera en force tractile une partie deYimpulsion verticale qu'elle a reçue. Ces deux parties de l'aile sont de plus également indispensables Tune à l'autre. Si nous comparons l'aile schématique de Durckheim à celle de Borelli, nous les trouverons identiques comme construction et comme mode d'application.

Le professeur Marey, aussi tard que 1869, répète les arguments et les vues de Borelli et de Durckheim avec d'insignifiantes modifications. Marey décrit deux ailes artificielles, l'une composée d'une baguette rigide et d'une voile y — la baguette réprésentant le bord antérieur raide ; la voile qui est faite de papier bordé de carton, la portion flexible postérieure. L'autre aile consiste en

IDÉES DE STRAUSDURGKHEIM 317

une nervure rigide en avant, et en arrière en mince parchemin que supportent de fines baguettes d'acier. Il dit que si Taile s'abaisse et s'élève seulement, la résistance de Tair suffit à la production de tous les mouvements. En effet, l'aile d'un insecte n'a pas le pouvoir de résister également de tous côtés. Sur le bord antérieur les nervures étendues la rendent rigide, tandis que derrière elle est mince et flexible. Pendant le vigoureux abaissement de l'aile la nervure a le pouvoir de rester rigide, tandis que la portion flexible, poussée dans une direction ascendante par la résistance de l'air, prend une position oblique qui fait regarder en avant la surface supérieure de l'aile. »

...« D'abord le plan de l'aile est parallèle au corps de l'animal. Elle s'abaisse — la partie antérieure, de l'aile résiste fortement, la voile qui la suit étant flexible cède. Entraînée par la nervure (bord antérieur de l'aile) qui s'abaisse, pendant que la voile ou marge postérieure de l'aile est élevée par l'air qui la redresse de nouveau, la voile prendra une position intermédiaire ei s'inclinera d'environ 4:5 degrés, plus ou moins selon les circonstances. L'aile continue ses mouvements d'abaissement vers l'horizon, mais l'impulsion de l'air qui continue son effet, a le pouvoir de se résoudre en deux forces, une verticale et une horizontale^ la première suffisant à élever l'animal , la deuxième à le faire avancer^. » L'inverse de ceci, dit Marey, a lieu pen-

^ Comparez la description de Marey à celle de Borelli dont je donne ci-dessous une traduction : « Soit un oiseau suspendu en l'air les ailes étendues, et supposons que les surfaces inférieures (des ailes) soient frappées par de Tair montant perpendiculairement àrhorizon avec une force telle que l'oiseau glissant sur lui, soit empêché de tomber : je dis qu'il (l'oiseau) sera poussé avec tm mouvement horizontal en avant, parce que les deux tiges osseuses des ailes peuvent, grâce à la force des muscles et à leur

dant rélévation de l'aile — la résistance de Vair venant d'en haut faisant regarder en arrière la surface supérieure. La nature fallacieuse de ce raisonnement a déjà été indiquée, et nous n'avons pas besoin d'y revenir. Ce n'est pas une chose peu curieuse que l'aile artificielle de Borelli ait été reproduite dans son intégrité à une distance de près de deux siècles.

Idées de l'Auteur : — Sa méthode pour construire et appliquer les ailes artificielles ; en quoi elle se distingue de celle de Borelli, Durkheim, Marey, etc. — Les ailes artificielles que j'ai souvent fait faire pendant plusieurs années diffèrent de celles recommandées par Borelli, Durckheim et Marey en quatre points essentiels :

1° Leur mode de construction.

2** La manière dont elles s'appliquent à l'air.

3o La nature de la force employée.

4<> La nécessité d'appliquer certaines substances élas-

dureté, résister à la force de Vair, et par conséquent conserver la même forme (liltèralement étendue, expansion), mais la largeur totale de la palette de chaque aile cède à l'impulsion de Vair quand les plumes flexibles peuvent tourner autour des manuhria ouaxes osseux, et de là il est nécessaire que les extrémités de l'aile s'approchent Tune de l'autre : les ailes acquièrent donc la forme d'un coin dont l'arête est dirigée vers la queue de l'oiseau, mais dont les surfaces sont comprimées de chaque côté par l'air de telle façon qu'il est chassé dans la direction de sa base. Mais supposons maintenant que la couche inférieure d'air tranquille soit frappée parles palettes (plumes) des ailes avec un mouvement perpendiculaire à l'horizon. Comme les voiles de l'aile prennent la forme d'un coin dont la pointe est tournée vers la queue (de l'oiseau), et comme elles reçoivent de l'air la même forme et la même compression, soit que les ailes vibrantes frappent l'air tranquille au-dessous, soit que les ailes étendues fleurs axes restant rigides), reçoivent le choc de l'air ascendant ; en tous cas, les plumes flexibles cèdent a l'impulsion^ se rapprochent et poussent ainsi l'oiseau en avant, « — De Motu Ânimalium, pars prima, prop. 196, 1685.