DES CHANGEMENTS DU PLAN DE L'AILE

On a VU , au chapitre I, que l'aile de l'insecte éprouve, SOUS rinflu^GÇ, (^ç^la.pé^istance de l'air, des torsions qui chang^n^Jk pha(ji^..,instant|^Tinclinaison de son plan. Ces mouvemaqt^r ^ ^oufj à ^t' passifs f constituent l'essence du mécanisme, du. vol de Tinsecte ; l'aile, à chacun de ses mouvements alternatif , décompose la résistance de l'air et lui emprunte une force qui agit du côté de la nervure, servant à soutenir et à propulser l'animal. La structure de l'aile de l'oiseau ne permet pas d'admettre chez lui l'existence d'un mécanisme semblable. Pendant l'ascension, cette aile

CVi LOCOMOTION AÉRIENNE

ne présente pas à l'air un plan résistant, ft cause de l'imbrication des pennes qui s'ouvriraient pour lui livrer passage. La phase d'abaissement est donc la ^ule où le vol de l'oiseau présente des conditions analogues à celui de l'insecte. Du reste, la courbe décrite par la pointe de l'aile de l'oiseau diffère assez de celle que parcourt l'aile de l'insecte pour prouver que, de part et d'autre, les conditions mécaniques sont bien dilTérentes.

11 était indispensable de déterminer expérimentalement les différentes inclinaisons du plan de l'aile à chaque phase de ses révolutions. En effet, pour estimer la valeur de la résistance que l'air présente à tout instant du vol, il faut connaître les deux éléments de cette résistance : 1° l'angle sous lequel le plan de l'aile vient frapper l'air ; 2" la vitesse avec laquelle l'abaissement s'effectue. Rien n'est plus facile que d'obtenir la seconde donnée du problème; nous la tirerons, quand nous voudrons, de la courbe qui représente la position de l'aile h chaque instant, courbe dont la figure 108 fournit un exemplaire obtenu sur up pigeon. Mais ce qui présentait plus de difficulté, c'était d'obtenir l'indication des changements de plan de l'aile pendant le vol. Voici le mécanisme auquel nous avons recouru.

On a vu, figure 99, qu'une tige articulée h un mouvement de Cardan, dont le centre de rotation est voisin de l'articulation scapulo-humérale, peut être rendue solidaire des mouvements de circumduction que l'aile exécute. Mais le mouvement de Cardan, tout en obéissant aux flexions de tous sens qu'on imprime k la tige, ne permet nullement les mouvements de torsion suivant l'axe de celte tige.

Fig. iOt. — Figure tbéorique da l'ippireil «iploratsur des maavuaeDts de lonioa

Boildjnc (flg. 108} un appareil de ce genre, on pourra

imprimer à la tige tt toute espèce de mouvements dans le sens vertical ou horizontal; elle obéira à toutes les impulsions reçues. Mais si, prenant à la main l'extrémité de cette tige, au niveau du levier l qui s'en détache perpendiculairement, on cherche à imprimer au levier un mouvement de torsion, comme lorsqu'on tourne une vis, le Cardan ne permet pas au mouvement de se produire et la tige résiste à l'effort qu'on exerce. Supposons que, derrière le Cardan et sur le prolongement de la tige tt, il se trouve une autre tige cylindrique p pivotant dans un tube, cette tige tournera sous l'influence des efforts de torsion qu'on exercera en tenant à la main le levier coudé Z, et si la tige p porte ellemême un levier coudé î', situé dans le même plan que Z, on verra que ces deux leviers sont solidaires l'un de l'autre, et que tout changement de plan subi par le premier se transmettra au second.

Dans ces conditions, si nous rendions le levier { solidaire des changements de plan que l'aile éprouve dans les différentes phases de sa révolution, ces changements seraient communiqués au levier V qui pourrait, à son tour, agir sur un appareil explorateur et en transmettre le signal sous forme d'un tracé. C'est précisément le moyen que nous avons employé dans nos expériences. Le levier l était couché sur le plan de l'aile de l'oiseau tenu en position horizontale. Le levier V, horizontal lui-même , était rehé par un fil au levier d'un tambour explorateur placé au-dessus de lui et disposé de la même façon que dans les expériences décrites au chapitre précédent.

Quand on faisait basculer le plan de l'aile de façon à tourner la face supérieure de cet organe plus ou moins en arrière, la courbe enregistrée s'abaissait; elle s'élevait, au contraire, quand on tournait Taile de manière à porter sa face npérieure en avant.

Une difflculté se présentait encore. Il n'était pas possible

fixer le levier { en un point de la tige tf, et» en mèllle

temps, de l'immobiliser en un point de l'aile de V

effet, le Cardan n'ayant pas le même centre de

' l'articulation de l'aile, il s'ensuit que, dans les

ments verticaux, il doit exister un glissement entre l'aile et la tige. 11 faut donc que le levier i, fixé aux pennes de Toiseaui puisse glisser librement sur la tige dans le sens de sa longueur, et cependant qu'il lui imprime, sous forme de torsion, tous les changements d'inclinaison que lui transmettent les plumes de l'oiseau. On voit, figure 109, comment ce résultat a été obtenu.

Soit tt la tige qui doit suivre les mouvements de circumduction exécutés par l'aile. Cette tige présente des cannelures longitudinales profondes qui donnent à sa coupe l'apparence d'une étoile; elle glisse librement dans un tube qui s'applique à sa surface extérieure. Mais, à Tune des extrémités du tube, est un fond métallique qui est percé d'une ouverture en étoile, à travers laquelle passe la tige dont chaque cannelure est logée dans une branche de l'ouverture étoilée. Or le levier Z est soudé sur ce tube; il peut donc, avec lui, se porter aux divers points de la longueur de la tige, ce qui assure la liberté des mouvements du vol, mais il ne peut changer de plan sans communiquer à la tige un mouvement de torsion.

Après quelques expériences, il devint nécessaire d'apporter certains perfectionnements à cet appareil. Ainsi, le le-

Flg. 109, — Disposition réelle de Tappareil explorateur des monvements de l'aile et

de ses changements de plan.

vier { avait des tendances à se tordre à cause du déplacement des pennes aux différents instants du vol ; il fut remplacé (fîg. 109) par une pièce à trois leviers mobiles hhb tournant dans un môme plan, autour d'une articulation commune, à la

façon des lames d'un éventaiL Chacune de ces petites branches finissait par un crochet. Après avoir attaché le tube à glissement sur Vaile bâtarde de l'oiseau, on lia l'extrémité de chacune de ces trois lames avec une des longues pennes. Cette ligature, faite avec du fil de caoutchouc, a donné d'excellents résultats.

D'autre part, le levier i', fig. 109, était défectueux à cause de son inégalité d'action. On le remplaça par une poulie d'un court rayon, située sur la tige même qui se prolonge en arrière du Cardan. Le fil rr, qui doit transmettre les torsions de la tige, s'enroule dans la gorge de cette poulie. De cette façon, la rotation de la poulie, résultant de la torsion de la tige, trans* met toujours avec fidélité cette torsion au levier explorateur.

Pour terminer cette longue description de l'appareil destiné à recevoir les signaux de l'élévation et de l'abaissement de l'aile , bornons-nous à dire que la pièce située à la base du levier U est destinée à transmettre les mouvements verticaux et les mouvements horizontaux par deux systèmes de fils. Pour les mouvements verticaux, un fil v se rend au levier d'un tambour explorateur. Le fil h transmet à un autre appareil les mouvements dans le sens horizontal, c'est-à-dire antéro-postérieur.

Expérience. — On fait voler une buse attelée au manège et à laquelle cet appareil a été adapté ; on obtient à la fois les trois courbes représentées figure 110.

Avec ces triples données, on peut construire, non-seulement la trajectoire de l'aile , mais la série des inclinaisons du plan de cet organe aux divers points de son parcours.

La courbe tracée par un trait plein correspond aux mouvements que l'aile exécute dans le sens antéro-postérieur. Le point A et ses homologues correspondent à la position antérieure extrême de l'aile de l'oiseau ; le point P à la position extrême postérieure.

La courbe formée de traits interrompus indique les hauteurs de l'aile dans l'espace; le point H correspond au

Zn LOCOMOTION AÉRIENNE

maximum oe l'élévation de l'aile, et le point D ù son plus

grand abaissement.

Ces deux premières courbes permettent déjà de construim par pointa la courbe fermée (fig. 111), représentant la trajectoire de l'aile de la buse (1).

1. Celle courbe n'est pas toujours rermée^ celane s'observe qu* lorsque In roi e«t d'une régularité parfaite.

CHANGEMENTS DU PLAN DE L'AILE DE L'OISEAU 273 C'est sur cette trajectoire que nous déterminerons l'inclinaison du plan de l'aile, à chaque instant de son parcours «Uîptique.

A cet efiet, il faut se reporter (flg. HO) à la courbe ponctuée S, gui est l'expression des torsions de l'aile à difTérents instants. Les ordonnées positives et négatives de cette courbe correspondent aux tangentes trigonométriques des angles(1) que l'aile fait avec l'axe du corps (2), Elles permettent donc de tracer sur la figure 111 une série de lignes dont chacune exprime, par son inclinaison sur l'axe horizontal, l'inclinaison que le plan de l'aile présentait sur l'horizon à ce même instant de sou parcours.

Le sens du mouvement de l'aile se lit de haut en avant : de la lettre H aux lettres Av.

Ilg. m. — Indîniisons i

La figure 111 montre que l'aile, dans son ascension, prend la position inclinée qui lui permet de couper l'air en trouvant le minimum de résistance; que dans la descente, au contraire, la position de son plan se renverse, de telle sorte que «a face inférieure regarde en bas et un peu en arrière. Il

i. 11 faut, de l'angle trouvé, retrancher algébriquement une valeur constante i l'angle de 30 degrés que l'aile, au repos, fait avec l'horizon.

2. Nous ne saurions affirmer que cet axe soit horizontal) il semble

au conlraire incliné de façon que le bec da l'oiseau regarde un peu

■en haut. Cette inclinaison de l'axe nécessiterait une correction dans

les inclinaisons absolues de l'aile aux divers points de sa révoluUoa.

Haut. 13

suit de là que dans sa période d'abaissement, Taile, par soa obliquité, décompose la résistance de l'air, et, tout en soulevant le corps de l'oiseau, le propulse en avant On voit aussi que l'inclinaison de l'aile change graduellement, aux différentes phases de son élévation et de sa descente. Dans cette dernière phase surtout, se montre l'influence de la résistance de l'air sur l'orientation de l'aile : c'est en effet au moment où la vitesse d'abaissement atteint son maximum, que Von voit le bord postérieur de l'aile se relever le plus fortement.

Arrivée à la fin de sa course descendante, l'aile change de plan d'une manière subite. L'explication de ce mouvement est toute naturelle. Dès que la résistance de l'air cesse de relever les plumes, celles-ci, par leur élasticité, reviennent à leur position ordinaire qu'elles gardent pendant la phase de remontée.

L'ellipse même qui forme la trajectoire de l'aile doit s'expliquer par la résistance de l'air. Pas plus pour l'oiseau que pour l'insecte, l'appareil musculaire ne rend compte du parcours de Taile; l'élévation et l'abaissement sont à peu près les seuls mouvements qu'il puisse produire. Mais la résistance de l'air pendant la phase de descente, engendre, par un mécanisme que nous connaissons déjà, la convexité antérieure de l'ellipse parcourue. La convexité postérieure qui appartient à la phase ascensionnelle s* explique encore par Faction de l'air sur la face inférieure de l'aile qu'elle porte en arrière tout en la soulevant. C'est dans la reproduction artificielle de ces différents mouvemehts que nous chercherons la démonstration de cette théorie.