DE LA NAVIGATION AÉRIENNE OU DE LA DIRECTION DES BALLONS
A l'aide des ballons on a pu jusqu'à présent s'élever dans l'air et même attteindre des régions d'une altitude considérable ; maints aéronautes ont parcouru horizontalement d'une seule traite d'assez grandes distances. Mais chacun de ces voyages aériens s'est accompli dans une direction qui dépendait de celle des courants atmosphériques aux diverses hauteurs, non de la" volonté de celui qui montait l'aérostat. Le problème de la navigation aérienne, de la direction des ballons, n'est pas encore résolu, comme l'est depuis longtemps celui de la direction des navires et de la navigation maritime.
Ce problème est-il d'ailleurs susceptible d'une solution?
Nous n'avons point la prétention de répondre à une question qui a été si souvent controversée, encore moins exposer les mille tentatives de solutions, théoriques ou pratiques, qui ont été proposées depuis bientôt un siècle. Disons seulement que parmi les chercheurs il en est qui ont abandonné, pour des raisons qui paraissent plausibles, l'idée de diriger à volonté des appareils sur lesquels les courants aériens ont tant de prise. Outre la difficulté de charger la nacelle d'un ballon du poids d'un moteur assez puissant pour mouvoir un mécanisme quelconque, à palettes ou à hélice, ils ont insisté sur le danger de l'explosion dans le cas oiî ce moteur serait muni d'un générateur de vapeur et par conséquent d'un foyer : l'hydrogène a paru à ce point de vue un gaz trop dangereux. Prenant alors leur modèle dans l'appareil ascenso-moteur des oiseaux, ces chercheurs ont tourné leurs efforts vers la découverte de moyens propres à élever et à mouvoir des appareils plus lourds que Fair, de façon à réduire ainsi la résistance qu'opposent les courants aériens à une grande surface, et du même coup ù éviter tout danger d'explosion et d'incendie. Théoriquement parlant, le problème est possible : la difficulté est dans la réalisation pratique. En tout cas, il est étranger au sujet que nous traitons en ce moment.
Laissant de côté V aviation, revenons à la navigation aérienne par les ballons. Pour peu qu'on réfléchisse aux difficultés de la question, on reconnaît tout d'abord qu'il n'y a pas lieu de songer à la direction absolue des ballons, pas plus que les marins ne peuvent prétendre à la direction absolue des navires : pour que cela fût possible, il faudrait que l'atmosphère, comme la mer, fût d'un calme complet, et qu'aucun courant, quelque faible qu'on le suppose, n'existât. Ce calme, cette absence de mouvement de la masse de l'air, ne se rencontre nulle part. Dès lors, du moment que la direction du vent n'est pas rigoureusement celle de la route que veut suivre l'aérostat S tout ce que l'on peut et doit chercher, c'est d'obtenir, par des moyens appropriés, un effet sensible de déviation de l'aérostat, de la ligne du vent. En ce sens, il y a eu récemment d'intéressantes recherches et des essais plus ou moins heureux, dont il nous reste à dire un mot.
C'est à un ingénieur français, M. Giffard, le célèbre inventeur de l'injecteur automatique des locomotives, que sont dues les premières expériences faites dans cette direction, expériences qui datent de 1852.
La force ascensionnelle d'un ballon sphérique gonflé d'hydrogène ou de tout autre gaz plus léger que l'air dépend, cela est de toute évidence, du volume qu'il déplace, de sa capacité ; elle est donc proportionnelle au cube de son diamètre. La résistance normale que son enveloppe éprouve dans le sens du mouvement, la force qu'il faudrait lui opposer en sens contraire du courant qui l'entraîne, varie seulement, toutes circonstances extérieures restant les mômes, comme le carré de ce même diamètre. Il y a
1. Un ballon, entraîné par un courant aérien, marche avec la vitesse même des couches d'air où il se trouve plongé, sans secousse, sans aucune oscillation qui accuse ce mouvement. Le problème de la direction se trouverait donc résolu, et de la façon la plus sûre, la plus naturelle et la plus économique, si l'on pouvait toujours trouver, à une altitude accessible, un vent dont la direction soit celle du voyage projeté. 11 suffirait de s'élever ou de s'abaisser, c'est-à-dire de jeter du lest ou do laisser échapper du gaz. Mais est-on bien sùr que des courants de toute direction coexistent ainsi à toute époque? Il est probable que non, et que ce système si simple de navigation aérienne est problématique comme tant d'autres. Exceptionnellement, il peut être le meilleur de tous.
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donc, on le voit, avantage à donner à l'aérostat les dimensions les plus grandes possibles, puisque le poids et par conséquent la puissance du moteur qu'il pourra embarquer et qui servira à obtenir la déviation cherchée, seront les plus grands possibles.
Cette remarque n'était pas nouvelle, quand M. Giffard posa d'une autre façon la question du rapport à établir entre la capacité du ballon et la résistance de l'air. Il vit que la forme sphérique était loin d'être la plus avantageuse, et il adopta celle d'un ballon allongé dans le sens du mouvement, d'une sorte
Fig. '275. — Ballon dirigeable de M. Giffard.
d'ellipsoïde terminé en pointe aux extrémités de son grand axe : telle est la forme que présente le ballon de la figure 275. L'aérostat qu'il fit construire sur ce modèle avait 49 mètres de longueur et 12 mètres de diamètre transversal ; il cubait 2400 mètres. Un ballon sphérique de 12 mètres de diamètre, c'est-à-dire ayant la même résistance à vaincre, n'eût guère jaugé que 900 mètres cubes. La force ascensionnelle se trouvait donc presque triplée.
Le filet qui l'entourait servait de support à une traverse horizontale en bois, portant à l'arrière une voile triangulaire tenant lieu de gouvernail. Dans la nacelle, une machine à vapeur de trois chevaux de force faisait mouvoir une hélice dont les branches pouvaient effectuer cent dix révolutions à la minute. Le
danger que pouvait offrir la présence du feu et de l'hydrogène, ce gaz si combustible, se trouvait conjuré par la disposition de la chaudière de la machine, laquelle avait un foyer à flamme renversée.
Deux expériences faites, la première eu 1852 avec un ballon de forme ellipsoïdale, puis en 1855 avec un aérostat semblable, mais plus grand et plus allongé, n'ont pas donné de résultats bien satisfaisants ; on constata cependant, dans la première expéi'ience, une déviation sensible de la ligne du vent.
Fig. 276. — Ballon dirigeable de M. Dupuy de Lôme.
Le problème a été repris vingt ans plus tard, en 1870, par M. Dupuy de Lôme, et pour ainsi dire dans les mêmes termes, ce qui prouve que la solution de M. Giffard était rationnellement conçue. Le savant constructeur de nos navires cuirassés avait été chargé pendant le siège, par le gouvernement de la Défense nationale, de construire un ballon dirigeable. Les essais ne purent être terminés en temps utile; mais ils furent heureusement continués après la guerre, et en janvier 1872 M. Dupuy
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de Lôme avait pu terminer la construction d'un aéi'ostat dont la forme, les dispositions, le mécanisme avaient été calculés pour le but restreint que nous venons de définir. Décrivons-le succinctement.
Le ballon de M. Dupuy de Lôme a, comme le ballon dirigeable de M. Giffard, une forme ovale ou oblongue, offrant dans le sens du mouvement un axe de moindre résistance. La force propulsive est obtenue par le mouvement d'une hélice à deux ou à quatre branches, à ailes de taffetas, que manœuvrent, à l'aide d'un treuil à manivelle, un certain nombre d'hommes se relayant alternativement. Le liallon est gonflé avec du gaz ordinaire d'éclairage. Il porte intérieurement un petit ballon d'un volume égal au dixième du volume du grand ballon, et qu'on peut remplir d'air au moyen d'un ventilateur porté et manœuvré dans la nacelle. Le rôle de ce ballonnet est de conserver au grand ballon une forme permanente \ quelles que soient les variations de .la pression atmosphérique : la proportion adoptée permet de descendre d'une hauteur de 866 mètres en maintenant le ballon gonflé malgré l'augmentation correspondante de la pression barométrique. Quant aux dimensions de l'appareil exécuté par l'inventeur, elles donnent un volume
1. M. Dupuy do Lomé considère cette condition comme absolument nécessaire pour obtenir un aérostat dirigeable. Voici comment il la formule et la justifie :
« Je commence par poser en principe que, pour obtenir un aérostat dirigeable, dans son mouvement horizontal à travers l'air ambiant, quelle que soit d'ailleurs la forme donnée au ballon-porteur, ainsi que la nature du moteur et du propulseur, il faut tout d'abord pouvoir satisfaire aux deux conditions ci-après : 1° obtenir la permanence de la forme du ballon sans ondulations sensibles de la surface de son enveloppe, ni sous l'action du courant d'air produit par la vitesse de transktion, ni sous rinfluence des abaissements de température, ni sous celle des accroissements de pression atmosphérique, lors des descentes partielles ou totales ; "2" donner au ballon-porteur ainsi qu'à tout l'ensemble de l'aérostat un axe bien prononcé, de moindre résistance dans le sens horizontal et dans une direction sensiblement parallèle à celle de la force poussante.
« Si l'on ne satisfaisait pas à la première condition, h permanence de la forme, et qu'on jiermit mi ballon-porteur d'être à certains moments en partie dégonflé, non seulement il se produirait sur la surface de ce ballon des concavités opposées à la direction de la marche, qui accroîtraient la résistance du courant d'air dans une proportion considérable, mais, la direction de cette résistance sur une surface ondulée venant à changer à chaque instant, par rapport à la direction de la force motrice, il n'y aurait jias de gouvernail capable de corriger ces variations incessantes dans la direction de la résistance. » (Note sur l'aérostat à hélice consLruil pour le compte de l'État sur les plans et sous la direction de M. Dupvy de Lôme.)
total de 5454 mètres cubes au grand ballon, de 545"", 4, par conséquent, au ballonnet intérieur. Un gouvernail, formé par une voile triangulaire placée sous le ballon, à l'arrière, sert à diriger l'appareil dans une direction voulue et à changer cette direction à volonté.
Une expérience fut faite le 2 février 1872. Elle donna des résultats qui parurent satisfaisants, en ce sens que l'aérostat, malgré un vent assez fort, reçut de l'hélice une vitesse propre d'environ 10 kilomètres et quart par heure. Avec cette vitesse, le ballon pouvait dévier, quand l'hélice était mise en mouvement, de 10 à 12 degrés de la route suivie quand l'hélice était stoppée, c'est-à-dire quand le ballon marchait sous la seule influence du vent.
Ces résultats, pour n'être point aussi brillants que ceux annoncés par maints inventeurs de la direction des aérostats, constituent un progrès réel, sérieux, qui ne peut manquer de servir de point de départ à des perfectionnements ultérieurs. C'est probablement tout ce qu'il est permis d'espérer raisonnablement dans l'état actuel des connaissances physiques et mécaniques. La substitution d'un moteur puissant, tel que la machine à vapeur, à la force musculaire de l'homme est le desideratum principal du problème de la navigation aérienne par ballons gonflés à l'hydrogène. Toute la question serait de se mettre complètement à l'abri du danger d'inflammation du gaz.
