APPAREILS DE VOL MÉCANIQUE

La guerre de 1870. en remettant les ballons en lumière, a tourné les esprits vers les brillants horizons qu'ouvrira la réalisation de la locomotion aérienne. Aussi la question de la direction, dont tant de personnes s’occupent sans oser l’avouer et qui n’a jamais cessé d’émouvoir ceux-là même qui la tournent en ridicule avec le plus d’acharnement, a donné lieu depuis quatre ans, en France et à l’étranger, à des recherches de la plus grande importance. L’ctude des appareils d’aviation et du vol des oiseaux a surtout été l’objet de nombreux travaux et c’est dan* le monde bizarre des hélicoptères, des aéroplanes et des orthoptères que nous voulons introduire aujourd’hui le lecteur.

Les hélicoptères se soutiennent à l’aide d’hélices dont les axes diffèrent peu de la verticale. Leur translation peut être obtenue soit | ar ces hélices de suspension elles-mêmes, soit à l’aide d’hélices propulsives spéciales. Les aéroplanes sont des surfaces à peu près plates, inclinées d’un petit angle sur l’horizon et poussées horizontalement par des propulseurs qui sont, en général, des hélices. Enfin les orthoptères ont pour organes principaux des surfaces animées de mouvements à peu près verticaux, et alternatifs le plus souvent. C’est dans ce système que rentrent les ailes des oiseaux et les surfaces à mouvements de queue de poisson. Citons encore deux systèmes anglais : les revolving aéroplanes de MM. Moy et Schil, et les roues planantes de M. J. Armour.

Les exemples de vol mécanique sont plus nombreux qu’on ne pense : on trouve d’abord la flèche, qui vole en sifflant, la pierre plate et le disque des Anciens ; la fusée qui est en partie soutenue par l’appui que trouvent sur l’air les gaz qu’elle émet ; puis, le Boomerang, la curieuse arme australienne, dont nous avons réussi récemment à reproduire le vol dans tous scs détails. Nous avons encore le strophéor, dont nous avons montré à un grand nombre des membres de la Société de navigation aérienne, de nouvelles propriétés. Dans cette expérience faite à Yincennes le 25 août dernier, nous l’avons vu voler horizontalement à une distance de 80 mètres, et venir ensuite, rapide comme la flèche, repasser audessus do son point de départ.

Nous nous arrêterons sur les appareils à ressort, créés spécialement pour mettre en lumière le principe de l’aviation et nous allons décrire plusieurs de ces appareils encore peu connus, qui viennent de donner, sous des formes aussi saisissantes que variées, la démonstration du vol mécanique.

-• Le premier hélicoptère parait être celui que Launoy et Bienvenu présentèrent à l’Académie en 1784. 11 était formé de deux hélices superposées, tournant en sens contraire par l’effort d’un arc de baleine agissant sur une mince tige, à la manière du drille sur

le foret. De celle époque, jusqu’en 1803, trois autres hélicoptères paraissent encore avoir été construits; mais ils étaient oubliés de tous, lorsque MM. de Tonton d’Amécourt, de la Landelle etNadar inventèrent et montrèrent les appareils à ressort de montre que chacun connaît, et qui montaient à 2 ou 3 mètres. Ces courageux champions du plus lourd que l’air eurent de nombreux imitateurs de leur hélicoptère.

Tous ces appareils, pour la plupart coûteux, délicats, se brisant facilement en retombant, avaient un grave défaut: c’est que leur marche, qui ne durait qu’un instant, semblait plutôt un saut aérien qu’un véritable vol ; à peine étaient-ils partis, leurs hélices s’arrêtaient, et ils redescendaient.

Préoccupé, il y a quelques années, de l’insuffisance de la démonstration, je fis des recherches sur les moyens d’avoir des modèles plus satisfaisants. La force des ressorts solides était seule d’un emploi simple ; mais le bois, la baleine, l’acier, ne fournissent qu’une force minime eu égard à leur poids ; le caoutchouc était bien plus puissant, mais la charpente nécessaire pour résister à sa violente tension él ait nécessairement assez lourde. J’eus alors l’idée d’employer l’élasticité de torsion du caoutchouc, qui donna enfin la solution tant cherchée de la construction facile, simple et efficace des modèles volants démonstrateurs.

J’appliquai d’abord le nouveau moteur à l’hélicoptère, et la figure 1 représente l’appareil que je montrai en avril 1870 à notre vénérable doyen, M. de la Laudelle.il est extrêmement simple: ce sont toujours deux hélices superposées tournant en sens contraire ; leur distance est maintenue par de petites tiges, au milieu desquelles se trouve le caoutchouc.

Pour mettre l’appareil en mouvement, on saisit de la main gauche l’une de ces petites tjges, et l’on fait tourner avec la main droite l’hélice inférieure dans le sens contraire à celui de la rotation utile. Lorsque la lanière de caoutchouc est ainsi tordue sur ellemême d’une façon suffisante, il ne reste plus qu’à abandonner l’appareil à lui-même; on le voit alors (selon les proportions de ses différentes parties) monter comme un trait, à plus de 15 mètres, planer obliquement en décrivant de grands cercles, ou enfui, après s’être élevé de 7 à 8 mètres, voler presque sur place pendant 15 à 20 secondes, et parfois jusqu’à 26 secondes.

Voyons maintenant ce qui a été fait en aéroplanes. Etudiés en grand au commencement du siècle par sirG.Cayley.ee grand nom qui domine l’aviation, par Ilenson en 1844, puis par MM. du Temple, deLouvrié, etc.; ils ont été, dans ces dernières années, l’objet d’essais intéressants. M. Stringfellow a fait, en 1868, un petit aéroplane à vapeur qui courait avec rapidité sur un fil de fer, mais sans parvenir à quitter le fil de fer. MM. du Temple et Julien obtinrent mieux, en employant le caoutchouc par tension, car leurs appareils allaient, en planant, tomber parfois à une douzaine de pas. M. Jobert faisait, de son côté,

LA NATUItE.

en 1869, une espèce de strophéor horizontal armé d’un plan sustenteur. 11 a vu son appareil, lancé d’une fenêtre, franchir une cour de près de 1 5 mètres de long.

Convaincus que le caoutchouc par torsion donnerait de bien meilleurs résultats , nous pensâmes à l’appliquer à l’aéroplane , après l’avoir appliqué à l’hélicoptère.

L’événement confirma notre attente, et la figure 2 représente un aéroplane à peu près pareil à celui qui évolua devant la Société de navigation aérienne , au mois d’août 1871. Cet appareil, par sa translation ascendante et son équilibre parfait, donnait pour la première fois, une démonstration complète du vol aérophane. Outre la question de force , il y avait ici, en effet, comme pour tous les appareils qui se meuvent horizontalement, une autre question des plus graves,

l’équilibre, et c’était à ce moment où nous n’avions pas retrouvé les travaux de Cayley, une question entièrement obscure, et restée sans solution. Après quelques recherches, nous eûmes la bonne fortune d’en venir à bout, à l'aide d’études sur la chute de

diverses surfaces , et surtout de charmants papillons planeurs que construisait M. Pline. — M. Pline obtient l’équilibre de ses papillons, découpés dans une feuille de papier, en les chargeant à l’avant , d’un petit poids, et en leur donnant un galbe savamment compliqué. Simplement abandonnés en l’air ils s’élancent au loin en descendant obliquement , suivant une ligne se rapprochant de l’horizontale , et réalisent à volonté les plongées et les ressources des oiseaux.

De ces faits, interprétés par le calcul, nous arrivâmes à dégager dans sa simplicité un principe gé-

Flg. î. — Aéroplane Pénaud.

néral d’équilibre, et nous fûmes conduits à l’emploi d’un petit gouvernail horizontal, incliné de quelques degrés vers le dessous du plan sustenteur derrière lequel il se trouve. Ce dispositif réussit, et il n’y eut plus qu'à construire le type que représente la fig. 2, et dans lequel l’hélice est à l’arrière, pour qu’elle ne

reçoive pas le choc de l’appareil venant heurter un obstacle.

Après ce que nous avons dit de l’hélicoptère, le jeu de l'aéroplane est facile à comprendre. Sur la figure, on voit clairement le grand plan sustenteur incliné d’un petit angle sur l’horizon, puis le gou-

vernail dont le Lord postérieur est légèrement relevé ; j et enfin l'hélice, à deux pales, actionnée par la détorsion de la lanière de caoutchouc suspendue au-dessous de la tige qui sert de colonne vertébrale à l’appareil.

Si, après avoir tordu convenablement le caoutchouc sur lui-même, on abandonne l’appareil à lui-même dans une position horizontale, on le voit descendre un instant; puis, sa vitesse acquise, se relever et décrire d'un mouvement régulier, à sept ou huit pieds du sol, une course de 40 mètres environ et qui dure 11 secondes. Certains modèles ont même franchi plus de 60 mètres en se maintenant 13 secondes dans les airs, libres, comme l’oiseau, de tout lien avec le sol.

Pendant tout ce temps le gouvernail réprime avec

i une exactitude parfaite, les inclinaisons ascendantes et descendantes, dès qu’elle se produisent ; et l’on observe alors assez souvent des oscillations dans le vol, comme nous en voyons décrire aux passereaux et principalement au pic-vert. Enfin, lorsque le mouvement est sur sa fin, l’appareil tombe doucement à terre, suivant une ligne oblique, et restaut lui-même parfaitement d’aplomb.

Dans l'expérience de 1871, l’aéroplane parcourut plusieurs fois, avec vitesse et dans différents sens, un des rond-points du jardin des Tuileries. Le 27 novembre dernier, il a eu le même succès, rue de Grenelle, dans la belle salle de la Société d’horticulture au milieu d’une nombreuse assemblée.

Notre aérophane a déjà une petite famille:

MM. Montfallet, Pétard et Croce-Spinelli ont varié ses formes de différentes manières, avec des résultats divers.

Passons maintenant aux oiseaux mécaniques.

Construire un hélicoptère était relativement aisé ; construire un aéroplane l’était déjà moins ; mais l’oiseau mécanique offrait de sérieuses difficultés.

Toutes les légendes que l’on trouve un peu par- j tout sur des appareils volant avec des ailes, sont, en effet, plus invraisemblables les unes que les autres, et il est clair qu’il ne suffit pas à un inventeur de déclarer qu’il a obtenu tel ou tel effet avec un appareil qu’il ne peut faire voir; or, il est certain que jusqu’à ces derniers temps, aucun oiseau mécanique n’avait été montré fonctionnant.

M. Mai ey, dont on connaît les belles expériences physiologiques sur le vol des oiseaux, a construit en ! 1870, des insectes artificiels qui, attelés à un petit manège, et munis d’un contre-poids égal aux deux

tiers do leur propre poids, s’élevaient et tournaient en battant des ailes. L’air comprimé qui les animait leur était envoyé au travers de l’axe du manège, par une pompe à air, manœuvree à la main.

Ces insectes que M. Marey montrait récemment encore à l’Association scientifique de France, constituaient en 1870 un premier pas très-intéressant; mais il restait à gagner encore les deux tiers restants du poids en perfectionnant l’action de l’aile et à faire emporter aux appareils leur moteur, au lieu de les metlre en mouvement par une force extérieure.

En septembre 1871, M. Ilurcau de Villeneuve et moi, nous appliquions, chacun de notre côté, le caoutchouc tordu au problème de l’oiseau mécanique, utilisant tous deux l’habileté de M. Jobcrt, pour la construction des pièces d’acier de nos appareils.

Nos théories de l’aile étaient tout à fait différentes. M. Ilurcau de Villeneuve partait de ses savantes recherches sur l’articulation scapulo-humérale de la

chauve-souris, et dans son oiseau les axes de rotation des ailes étaient obliques entre eux et avec l’axe du corps. Ces ailes, à peu près rigides, étaient ainsi animées dans leur ensemble d'un mouvement conique, et leurs changements de plan étaient causés simplement par ce mouvement.

Pour ma part, j’appliquais, dans ce qu’elle ad’esseutiel, la théorie que l’on peutappelerclassiquc, celle dont Borelli, Cayley, Strauss-Durckeim, etc., ?e sont faits les défenseurs, et dont M. Marey a donné dans ces dernières années, de brillantes confirmations à l’aide de sa belle méthode expérimentale. J’ utilisais, il est vrai, de nombreuses observations sur le vol des oiseaux et des études mathématiques que j’avais pu faire, et qui me conduisirent, en la précisant, à modifier sensiblement la théorie ordinaire.

Dans mes ailes, les changements de plans sont obtenus par la mobilité du voile de l’aile, et des petits doigts qui le supportent, autour de la grande nervure qui ne participe pas à la rotation. Un petit tenseur en caoutchouc part de l’angle intéro postérieur de la surface de l’aile, et vient s’attacher, d’autre part, vers le milieu de la tige qui forme le bâti de l’appareil. Ce tenseur, dont la fonction est semblable à celle de la patte postérieure de la chauvesouris, joue le rôle d’écoute élastique par rapport à notre aile, qui ressemble si bien à une voile aurique. Les torsions et les changements de plans de cette aile se trouvent ainsi réglés, par l'action combinée de la pression de l’air et de ce ressort de rappel.

La figure 5 montre les ailes en train de s’abaisser : le tiers interne de l’aile est vu par sa face supérieure et fait cerf-volant. Les deux tiers externes, correspondant à la rame et aux rémiges des oiseaux, sont vus par leur face inférieure, et propulsent en même temps qu’ils soutiennent.

Mais arrêtons ici, malgré leur importance, ces détails abstraits et techniques, et parlons des résultats. Les deux appareils furent présentés ensemble le 20 juin 1872 à la Société de navigation aérienne. L’oiseau de notre collègue avait une remarquable puissance de coup d’aile ; â chaque battement on voyait son corps se soulever avec force. Malheureusement ces battements étaient très-peu nombreux, et arrivé dans son mouvement vertical à 1 mètre environ, l’oiseau redescendait en faisant parachute.

Mon oiseau ne pouvait pas partir verticalement, mais il se transportait horizontalement avec rapidité, et s’élevait même suivant des rampes de la à 20 degrés. Nous avions enfin le plaisir de voir un oiseau mécanique se mouvant librement dans les airs, sur un espace de 12 à la mètres, et parvenant à une hauteur de 2 mètres environ au point le plus haut de sa course.

Ce premier modèle était parfois irrégulier, et le mécanisme fatiguait beaucoup. Pour remédier à ces graves inconvénients, je fus conduit à l’emploi d’uu léger volant. Muni de ce nouvel organe, mon oiseau peut être construit avec beaucoup moins de soin, et donne des résultats plus constants. Voici, d'après l’in-

téressant journal l'Aéronaute, comment il s’est comporté le 27 novembre dernier. « Après s’êlre abaissé de 50 centimètres pendant qu’il prenait sa vitesse à l’aide de battements d’ailes vigoureux, l’oiseau de M. Penaud se meut horizontalement d'un vol rapide et facile jusqu’à une distance de 9 mètres. Parvenu ainsi au milieu de la salle, il s’élève par une courbe à 5 mètres environ au-dessus du niveau de son point de départ, en perdant peu à peu sa vitesse de translation. Après être resté un instant suspendu dans les airs à la même place, il redescend, reprend sa course, et se relève de nouveau un peu plus loin. De ce second point culminant l’oiseau, dont les battements commencent à se ralentir, vole légèrement, en s’éloignant toujours de son point de départ, jusqu’à venir se poser doucement sur les spectateurs assis au fond de la salle. » Ce vol avait duré 7 secondes environ.

Les oiseaux à caoutchouc ont fait fortune:

MM. Gauehot et Tatin en ont construit récemment, qui sont des merveilles de mécanique, et qui ont donné les résultats les plus remarquables. M. lia— reau de Villeneuve après avoir fait, en 1875, un modèle plus grand de son appareil, a perfectionné son premier type au mois de décembre dernier. Nous avons vu son oiseau perfectionné animé d’une toute légère ; impulsion, aller frapper un mur avec force, après une course horizontale de 7 mètres environ; M. de Villeneuve évaluait sa vitesse de translation à 9 mètres par seconde. M. Jobert a aussi imaginé récemment un mouvement d’ailes très-ingénieux, etc.

Tel est l’état de la question : après ces modèles à ressort, vont venir, peut-être bientôt, des modèles à vapeur. Mais pour passer de ccs derniers aux grands appareils emportant des voyageurs, il y a d’immenses difficultés à vaincre. Les hélicoptères et les oiseaux mécaniques, paraissent même tout à fait impossibles à réaliser en grand. A notre avis, les aéroplanes donnent seuls de l’espérance ; toutefois nous pensons que de longues années nous séparent encore de la réalisation de l’aviation, bien que le principe en soit démontré vrai dès aujourd’hui.

11 n’en est pas de même de la direction des ballons. Selon nous, on fera lorsqu’on le voudra, des ballons dirigeables utilisables pour les voyages de découvertes, et le transport des voyageurs et des objets précieux, en leur donnant un volume supérieur à 100,000 mètres cubes, une forme en fuseau, un moteur thermique et des hélices. La voie est déjà tracée par les grands et magnifiques travaux que M. Ciffard poursuit depuis plus de vingt ans et qui ont été déjà fort utiles à M. Dupuy de [.orne dans la construction de l’aérostat si remarquable dans son ensemble et ses détails que cet éminent ingénieur a essayé en 1872 avec un plein succès de ses prévisions. Les énormes dimensions que nous venons d'iuJiquer sont nécessaires pour obtenir la vitesse de 12 à 15 mètres par. seconde, sans laquelle ce mode de locomotion serait inutile et souvent impossible, et pour pouvoir lésister d’une façon continue aux intempéries de toute ! nature. Mais on pourra faire la démonstration de la

possibilité de la direction avec des ballons d’un cube incomparablement moindre (tel que 1,000 à 3,000 mètres). Ces petits ballons, bien qu’incapables de rester en l’air plusieurs jours de suite, et d’atteindre la môme rapidité de marche que les gros, pourront cependant obtenir, pendant plusieurs heures, une vitesse de 6 à 8 mètres (qui correspond encore par les vents les plus défavorables à une déviation importante), et devenir immédiatement applicables à l’art militaire, et aux recherches scientifiques.

A. Penadd.