Moteurs aérothenuiques et à hydrocarbures

De môme qu'il y a intérêt à remplacer l'eau par un liquide qui se vaporise plus facilement, de même il semble qu'il peut être avantageux de remplacer celui-ci par un liquide tout vaporisé, par un gaz. Et comme il serait trop lourd d'emporter des gaz comprimés, nous sommes conduits soit à prendre l'air ambiant, tel qu'il est, pour tranformer la chaleur de la combustion en travail mécanique, soit à donner à cet air des propriétés explosives pour recueillir sous forme de travail la force vive qui résulte de la déflagration. Nous avons ainsi deux types de machines, les moteurs aérothermiques et les moteurs à explosion ou à hydrocarbures, (^es moteurs ont Tun un réchauffeur peu encombrant, l'autre un simple brûleur ; l'inconvénient des lourdes chaudières est donc su])primé du même coup.

Moteurs aérothermiques, — Dans les moteurs aérothermiques, c'est l'air lui-même qui sert d'ajçent entre le foyer et le piston. Depuis longtemps on a pensé à ce genre de machines, en dehors de toute idée d'application à la direction des ballons ; mais on s'aperçut qu'il leur fallait des dimensions colossales. Dans sa Théorie mécanique de la chaleur, Zeuner en indique clairement et la cause et le remède : « Pour que les machines à air d'une grande force n'exigent pas des dimensions énormes, écrit-il, il n'y a qu'un moyen : il faut donnera la pression initiale la plus grande valeur possible. Je conclus de là qu'aucune machine à feu qui commence son cycle avec de l'air à la pression atmosphérique, na d'avenir, et que de telles machines ne remplaceront jamais la machine à vapeur lorsqu'il s'agira de développer de grandes forces. Les personnes qui s'occupent du perfectionnement des machines à feu doivent donc uniquement s'attacher aux machines fermées, dans lesquelles agit toujoure la même quantité d'air qu'il faudra comprimer avant de mettre la machine en marche. » Tels sont les conseils de ce

grand maître de la Thermodynamique. Non seulement la compression préalable aura pour avantage de réduire le volume et par suite le poids du réchauffeur, mais encore elle rendra plus rapide la transmission de la chaleur dans la masse d'air, surtout si Ton force celle-ci à venir lécher les parois du foyer, auxquelles on évitera par cela même réchauffement qui les détériore si vite. Il y aura intérêt à employer des combustibles liquides qui ont un grand pouvoir calorifique et n'encrassent pas les appareils.

Ainsi compris, le moteur aérothermique se compose donc essentiellement d'une pompe à air mue par la machine elle-même, d'un réservoir à air comprimé, d'un réchauffeur et d'un cylindre moteur, le tout complété par le dispositif de mise en marche.

Une des premières machines de ce genre est la machine Belou. En 1862, M. Mazeline, du Havre, en construisit une de 120 chx qui fut l'objet d'un rapport favorable de MM. Tresca et Alcan : la chaudière, qui consommait 1 ,46 kg de charbon, échauffait de l'air comprimé adiabatiquement à 1,94 kg. Parmi les défauts de cette machine, je retiens la faiblesse de la pression initiale, qui ne permit pas de réduire les dimensions à des proportions convenables; l'emploi du charbon, qui produisait une épaisse fumée, encrassant le tiroir et le cylindre ; la perte dans l'atmosphère d'air à 257<>, contenant encore une quantité notable d'énergie ; enfin et surtout l'emploi de la compression adiabatique.

Nous avons été conduits, en effet, à nous occuper des machines à air parce que, dans les machines à vapeur, une trop grande partie de l'énergie qui résulte de la combustion est employée à réchauffement du liquide avant sa transformation en vapeur. Or, n'est-ce pas un peu cela que nous faisons avec la compression adiabatique, dans laquelle une partie du travail destiné à la compression sert à réchauffement de la masse d'air ? Cette considération n'avait pas échappé à Zeuner, et lui paraissait un des vices rédhibitoires de ces nouveaux moteurs. Mais plus tard GoUadon, çn découvrant le moyen d'obtenir la compression isothermique des fluides, permit de résoudre la difiiculté ; ce moyen consiste simplement à injecter dans le compresseur de l'eau en pluie fine; la quantité d'eau à injecter est calculée avec un léger excès.

La Thermodynamique montre que les moteurs construits dans ces conditions sont susceptibles de fournir du travail mécar nique avec un rendement bien supérieur à celui des machines à vapeur. Il y a dix-huit mois, M. J. Paraire (1) a publié en

(1) VAéronautej mai 1891.

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vue de la navigation aérienne un projet qui comporte trois cylindres, pour faciliter le passage aux points morts. D'après l'auteur, la consommation serait de 0,950 kg d'huile de pétrole ou de goudron par cheval-heure, et le poids du cheval-heure de 5 à 6 % seulement ; je dois ajouter que la machine n'a pas été construite et que, par suite, on n'a pu vérifier ces prévisions très optimistes. Plus récemment, M. Vermand (1), Ingénieur des constructions navales, a étudié un projet également en vue de la navigation aérienne ; l'auteur indique aussi une consommation de 0,250 kg de pétrole, mais il ne donne pas le poids du chevalheure.

Parmi les moteurs construits d'après les principes qui précèdent, je citerai celui d'un Ingénieur des mines, M. Genty, qui l'a exposé Tan dernier. Ce moteur, décrit en détail par le Génie civil (août 1892), est caractérisé par un récupérateur de la chaleur encore contenue dans l'air expulsé, et par son foyer qui se trouve dans le corps même du piston ; la dépense du combustible, mélange de coke de four et de coke de pétrole provenant des résidus de raffineries, a été de 1 ,7 kg par cheval-heure , mais semble pouvoir être abaissée k i kg. Telle qu'elle est, du reste, cette machine, destinée à l'éclairage électrique des phares du cap d'Antifer, ne se prête ni par son poids, ni par son agencement, aux exigences de la navigation aérienne.

Moteurs à hydrocarbures, — Disons maintenant quelques mots des moteurs à hydrocarbures, répandus par milliers à l'étranger, mais peu employés en France, à cause du prix élevé du pétrole. Ici les hydrocarbures ne sont plus destinés à remplacer l'eau dans la chaudière, mais à se mêler intimement à l'air, à le carburer ^ de façon à lui donner des propriétés explosives.

Les moteurs à hydrocarbures ont sur les moteurs à gaz l'avantage, précieux dans le cas actuel, de transporter leur combustible sous une forme beaucoup plus compacte ; c'est ce qui a permis de les appliquer aux bateaux, aux locomobiles, etc.. De plus, comme les moteurs aérothermiques, ils sont d'une utilisation vraiment remarquable. Enfin leur vitesse moyenne est précisément celle qu'on tend à donner aux hélices aériennes, soit 200 tours environ par minute ; on peut donc supprimer entre le moteur et l'hélice les engrenages qui absorbent une notable quantité de la puissance quand la vitesse du moteur est trop considérable.

La carburation à l'aide des pétroles, mélange d'hydrocarbures

(1) L'Aéronaute, octobre 1892.

— sodé là série C^H*^?, nécessite des dispositifs spéciaux. Si Ton se contentait en effet de faire passer plus ou moins longtemps Tair sur le pétrole, celui-ci deviendrait rapidement impropre à la carburation, par suite de la disparition rapide des hydrocarbures les plus volatils, et le moteur s'arrêterait après une marche irrégulière de quelques instants. Généralement on pulvérise le pétrole goutte à goutte et Ton volatilise cette poussière suivant les besoins du moteur, de façon à éviter l'irrégularité de marche et les encrassements dus à une mauvaise combustion. Parfois aussi on iûjecte dans l'air le pétrole en pluie fine. La dépense n'atteint pas 1 volume de pétrole pour 10000 volumes d'air, soit 1/2 litre par cheval-heure, même avec les moteurs de faible puissance.

Malgré ces qualités, les moteurs à hydrocarbures offrent de grands inconvénients comme sources de force d'un ballon dirigeable : ils ont une marche peu régulière, ils exigent une grande quantité d'eau pour rafraîchir les cylindres et nécessitent des assises robustes : les moins lourds pèsent encore itiO kg par cheval; toutefois, MM. Escher, Wyss et G»« ont réduit ce poids à 100 ft^ en faisant la carcasse et le bâti en bronze d'aluminium.

On peut obtenir la régularité par l'étude du pulvérisateur et par l'emploi de quatre cyhndres disposés de telle sorte qu'au moment où l'explosion se produit dans l'un d'eux, les trois qui restent soient chacun à une des autres phases du cycle (expulsion des gaz qui résultent de la déflagration, aspiration de l'air dans les corps de pompe, compression avant l'explosion). MM. Forest et Gallice construisent ainsi d'excellentes machines qui, de plus, peuvent facilement changer le sens de leur marche. D'autre part, on conçoit qu'en réglant la déflagration et les diverses phases du cycle, on puisse arriver à diminuer les chocs, et à construire des moteurs donnant la force à un poids avantageux. C'est, parait-il, le résultat auquel serait arrivé le commandant Renard avec son nouveau moteur à gazoline, qui donne 45 à 50 chx sur l'arbre et pèse au plus 1 400 kg, y compris l'approvisionnement pour dix heures de marche ; ce moteur, qui conduira le Général- Meusnier, pèsera donc environ 30 kg par cheval, poids une fois et demie moindre que celui du moteur de la France, qui, cependant, n'emportait qu'une heure et demie d'approvisionnement.

Les gazolines ont sur les pétroles l'avantage de rendre la carburation extrêmement simple. Ce sont en effet des pétroles rectifiés, homogènes, très volatils, dont la tension de vapeur est tou-

jours supérieure à celle de l'eau et dont la densité varie de 0,650 à 0,700: il suffit d'aspirer au travers de feutres imbibés de gazoline une fraction du volume d'air qui doit agir sur le piston, et d'introduire au cylindre le complément d'air nécessaire pour assurer la combustion vive du mélange carburé.

Moteurs aérothermiques et à hydrocarbures n'ont pas dit leur dernier mot; ils recevront, sans aucun doute, des perfectionnements importants. Un de ceux dont on attend les plus grands avantages consiste dans l'emploi d'un régénérateur, c'est-à-dire, suivant l'expression de M. Haton de la Goupillière (1), d'un appareil « qui emmagasine momentanément, pour les restituer ultérieuremeut, aux instants et dans la proportion convenables, les calories dont il est chargé de dépouiller le gaz, alors que le réfrigérant les engouffre défloitivement et en pure perte durant la phase de compression isotherme ». Je dois ajouter que des savants comme Zeuner et Hirn mettent en doute l'utilité du régénérateur et que les tentatives faites jusqu'à présent, notamment celles de "W. Siemens et de Hirsch, ne sont pas concluantes; il est vrai que la construction du régénérateur offre des diflicultés considérables, particulièrement en ce qui coucerne le choix de la matière. Aussi conserve-t-il, malgré ses insuccès, de nombreux partisans : « Non seulement le régénérateur, disait récemment notre éminent collègue M. Gustave Richard (2), est un moyen d'augmenter le rendement des moteurs à gaz, mais il constitue en outre le seul moyen, peut-être pratique un jour, d'augmenter notablement ce rendement. »

Résumé. — Dans celte revue des moteurs, j'ai moins eu l'intention d'examiner successivement tous ceux qui peuvent intéresser la direction des ballons que de montrer quelles réductions on peut faire sur le poids des aj^pareils actuels. Le moteur électrique semble condamné pour les voyages dépassant une demi-journée ; les générateurs à vapeur doiveut changer et leur combustible et leur foyer et le liquide à vaporiser; les inachiDes aérothermiques, les moteurs à hydrocarbures se mettent sur les rangs, (4 ces derniers, si l'on en croit les échos de Meudon, auraient en ce moment l'avance. Mais que de progrcs il reste à faire pour obtenir le moteur rêvé qui permettra de supprimer le ballon et de parcourir les airs avec des vitesses très supérieures à celles des oiseaux !

Avant d'en iinir avec cette question, je dois faire remarquer

(1) Coura de Machines, d'Haton de la (loupiliière.

(2) Les moteurs à pétrole depuis 188î^ coufén*nro de M. G. Uictiard à la Société d'Encoaragement (24 juin \S9'I),

-saque les dynamos, désavantageuses comme poids, ont cependant sur les autres moteurs l'avantage de ne pas délester constamment le ballon. Peut-être y a-t-il moyen avec les machines à explosion de réaliser la stabilité verticale automatique en mêlant à Tair hydrocarbure un poids d'hydrogène égal au poids dont le ballon se déleste, au lieu de laisser ce gaz se perdre dans l'atmosphère. On utiliserait ainsi son grand pouvoir calorifique, on réduirait l'approvisionnement en hydrocarbure, enfin on diminuerait la résistance à l'avancement en obtenant l'équilibre dans une zone horizontale. Je souhaiterais que le nouveau moteur de Chalais- Meudon nous réservât la surprise d'un ingénieux dispositif qui permît la réalisation de tous ces perfectionnements.

Messieurs, j'ai terminé. Pour examiner dans le cours d'une séance une question d'un aussi grand développement, j'ai dû éliminer de parti pris tout ce qui ne s'y rapporte pas très directement; en particulier je n'ai pas voulu vous entretenir d'un sujet qui passionne beaucoup de chercheurs : la navigation aérienne par les appareils plus lourds que Pair.

En ce qui concerne les ballons, j'espère vous avoir démontré non seulement la possibilité de les diriger, mais encore la grande probabilité de pouvoir les employer bientôt dans de remarquables conditions de vitesse et de durée. Tout fait supposer, en effet, que notre siècle, dont une des plus grandes gloires est d'avoir réalisé la locomotion rapide sur la terre et sur Peau, verra, avant de disparaître, la locomotion aérienne atteindre les vitesses de ses deux aînées. Assurément le ballon dirigeable ne fera jamais les vertigineux parcours que nous annoncent certains aviateurs se (lisant en mesure « de transporter en 5 ou 6 heures 200 OOU hommes de Paris à BerUn » I Mais combien d'années s'écouîera-t-il avant qu'un appareil volant réussisse à quitter le sol? Depuis longtemps les ballons dirigeables sillonneront l'espace.

Sachons donc nous contenter des résultats acquis ; constatons avec un légitime orgueil qu'ils ont été poursuivis et obtenus dans le pays même des Montgolfier, et consolons-nous de ne pouvoir être témoins des tours de force dont je viens de vous parler en pensant que Robida lui-même, dont cependant Pimagination ne connaît pas d'obstacles, ne nous les a prédits que pour le siècle prochain.