DEUXIÉME PARTIE L'AÉROPLANE-NAVIRE

I, — Choix d'un navire aérien plus lourd que Fair,

Conséquences tirées du tol des oiseaux.

Le vol des oiseaux est tellement en dehors de nos occupations habituelles que je me reprocherais de TavoiL* étudié si je ne devais en tirer^ d'une part des arguments contre certains projets, et d'autre part des enseignements en ce qui concerne le navire aérien. Du moins ce navire se rattaclie essentiellement à l'art de ringénieur, et même sollicite, plus que tout autre appareil de locomotion, des recherches théoriques extrêmement délicates, puisqu'elles ont trait à la mécanique des tluides, et des perfec* lionnements considérables dans la métallurgie et dans la cous- Iruction.

Sauf au moment de Tenvolée, où Taile frappe l'air sinon normalement, du moifls suivant une inclinaison très grande qui diminue dès les premiers battements, le principe appliqué par la nature peut s'énoncer ainsi : ^ Se soutenir en se propulsant. » Une les battements soient de grande amplitude et la surface de l'aile d'une forme complexe et éminemment variable , comme chez la plupart des petits rameurs; que les battements aient une amplitude plus faible et ]a voilure des gauchissements moins accusés, comme chez les rameurs de grande taille; ou qu'enfin l'aile soit immobile et rigide pour ainsi dire, comme chez les planeurs et les voiliers : eu plein vol, la sustentation est toujours le résultat 4e la propulsion. En d'autres termes, Toi seau est un aéroplane.

Cette conclusion, qui domine la théorie par laquelle j'ai syn-^ thétisê le mêcaoîsme du yûI, montre Terreur de nombreux constructeurs d'oiseaux à ailes mobiles qui attribuaient aux battements une action orthoptère. Il faut que ces partisans de l'efTort normal en prennent leur parti : tout comme M. Jourdain faisait de la prose sans le savoir, ils ont construit des aéroplanes sans le vouloir.

Les battements n'ont donc pas pour but immédiat de soutenir l'oiseau : s'ils existent, c'est qu'ils constituent le mode d'action des ailes en tant que propulseur; ils n'intéressent la susien talion qu'indirectement, parce que celle-ci résulte de la propulsion. Gela est si vrai que les rameurs les éteignent dès que leur vitesse est suffisante, et que les voiliers s'en passent complètement. Il est donc logique de ne considérer les battements qu'au point de vue de la propulsion. La nature a dû s'adresser à eux parce que le mouvement alternatif est seul compatible avec la force musculaire, qui se transmet par des contractions et des dilatations des fibres animées ; comme les quadrupèdes et les poissons, les oiseaux étaient tenus d'avoir un propulseur à mouvement alternatif. Dans ces conditions, il y avait intérêt, au point de vue de la légèreté, à ce que l'appareil sustentateur et Tappareil propulseur fussent réunis dans un même organe, Taile, dont la nature a fait un merveilleux chef-d'œuvre. Est-ce à dire qu'il convienne d'en reproduire les battements? Gela peut être intéressant a certains points de vue, par exemple la reconstitution mécanique des gauchissements de la voilure; c'est ce qu'avait essayé Penaud, inexactement du reste. Mais les battements , ne sont pas recommandables au point de vue rendement; ils sont même ridicules dès qu'il s'agit d'un navire aérien. Je vais le montrer en quelques mots :

i^ Il convient d'employer les organes qui sont propres à la mécanique, alors surtout que ces organes ont un rendement et une puissance très supérieurs à ceux des machines animales. C'est ainsi qu'on n'a imité ni les jambes, ni les nageoires dans la locomotion sur la terre ou dans l'eau, et je ne sache pas que les Ingénieurs aient eu à s'en repentir. 2"* La réunion des deux fonctions, propulsion et sustentation, dans un même organe fait varier à chaque instant la position de l'oii^eau sur sa trajectoire, le soulevant et le renversant en arrière pendant rabaissée des ailes, le faisant descendre et l'inclinant vers Pavant pendant la relevée. Il en résulte d'incessantes variations dans les éléments de la stabilité; l'oiseau peut y porter remède, grâce à son iostinct, et cependant il semble bien que cette sujétion le fatigue, puisque les rameurs les mieux doués éteignent progressivement les battements. Ge serait chercher d'inutiles et redoutables complications que d'avoir recours à un appareil mécanique ainsi conçu. 3° Dans les machines capables de transporter des passagers pendant un temps suffisamment long, il faut de très grandes voilures,

et vous touSj Messieurs, qui avez une habitude particulière des diflBcultés de la mécanique, vous jugerez combien il serait imprudent d'animer de battements les surfaces considérables qui doivent constituer les ailes de ces machines, alors surtout qu'une extrême légèreté leur est nécessaire, et qu'on ne possède, pour les mouvoir, que des moteurs relativement lourds. Au reste, ne voyonsnous pas les grandes espèces, l'aigle, le vautour, le grand*duc, pratiquer presque exclusivement le vol à voile? 4'^ Eolin, l'angle de la trajectoire avec les ailes, qu'elles soient fixes ou immobiles^ doit être tenu entre des limites assez étroites pour l'oiseau mécanique, et beaucoup plus restreintes encore pour les grands appareils. Combien cette nécessité, à laquelle il est déjà difficile de se plier avec une voilure Qxe, deviendrait plus dure encore si la voilure était soumise à de perpétuels battements I

Cette analyse^ Messieurs, ne saurait laisser de doute dans votre esprit. Avec les aéroplanes de grandes dimensîonsj que j'appellerai aéroplanes-navires, les battements ne seraient pas seulement puérils : légères, lesailesseraient d'une solidité douteuse; robustes, elles auraient un poids trop élevé. Avec les aéroplanes de petites dimensions, que j'appellerai aéroplanes-oiseaux, les ailes battantes sont possibles; toutefois, elles constituent un propulseur médiocre. Les constructeurs des oiseaux mécaniques en ont eu rintuition, car ils ont presque tous éprouvé le besoin de mettre une hélice à l'avant de leurs appareils. Chez quelques-uns de ces aviateurs, copistes obstinés de la nature^ c'est une grande concession faite à la mécanique, et Tun d'eux, M, Ader, l'inventeur d'un téléphone bien connu, s'en est vengé d'originale fa^on; l'oiseau qu'il expérimenta, il y a quelques années, dans le parc de M'^^Isaac Péreire, oiseau qui possédait jusqu'à des muscles artificiels pour produire les battements^ avait néanmoins une hélice ; M. Ader infligea à cette hélice des bras en forme de plumes !

Aéroplanes, orthoptères et hélicoptères; croix be l'aéroplane*

Des classiflcateurs à outrance ont divisé les machines aériennes en trois groupes : machines à voilure immobile ou aéroplanes ; machines àailes battantes ou orthoptères ; machines où la voilure est remplacée par des hélices de sustentation ou hélicoptères* Cette classification est factice: on peut même dire qu'elle correspond à des notions inexactes, puisque les machines à voilure mobile sont des aéroplanes, tout comme celles à voilure fixe, dès

qu'elles sont animées de translation (et que serait un navire i aérien qui ne se déplacerait pas?)

i Dans les hélicoptères, la réaction verticale est produite par

I deux hélices ayant même pouvoir sustentatenrj mais qui tour-

4(y nent en sens inverse, de façon à détruire le mouvement de ro-

P tation que chacune imprimerait à TappareiL On a construit de

l petits jouets qui réussissent ainsi à se tenir quelques secondes

P dans Tair. Au point de vue navire, ce système est très inférieur à

I Taéroplane. Si les hélices sont verticales, elles n'arriveront qu'à

V soutenir les voyageurs sans les déplacer horizontalement dans le

courant aérien : un ballon ordinaire serait infiniment plus simple et moins dangereux. Si les hélices sont inclinées, rhabitabilité et la sécurité seront bien précaires. S'il y a un jeu d'hélices verticales et une hélice horizontale, la propulsion troublera singulièrement l'action des hélices sustentatrices qui agiront, en définitive, comme des surfaces aéroplanes de formes compliquées, ayant sur la voilure immobile l'inconvénient de se prêter difiScilement aux calculs nécessaires pour assurer la stabilité et de priver les passagers du parachute formé par une grande voilure.

En résumé, il y a lieu de choisir l'aéroplane, dont la nature nous offre l'exemple ; mais il ne convient pas d'imiter les battements du vol ramé, battements que les oiseaux réduisent et ces- * sent dès qu'ils le peuvent, et dont les voiliers s'affranchissent parce qu'ils trouvent dans les mouvements de Tair l'énergie suffisante pour entretenir leur vitesse.

Il est bien certain que si l'utilisation rationnelle de cette énergie, ^^ familière aux voiliers, était possible à l'aéroplane mécanique,

elle constituerait la solution la plus parfaite de la locomotion aérienne. Mais c'est là une espérance chimérique, que je dois néanmoins signaler puisqu'elle a été formulée par Langley, savant qui fait autorité. « Sans doute, dit-il, l'oiseau a une perception toute particulière de l'intensité et de la direction dos varia* tiens du vent... Je pense que cette perception, que cet instinct si Ton veut, n'est pas nécessaire pour réaliser les changements d'inclinaison avec un appareil inerte. Le futur aérodrome devra contenir quelque chose qui en tienne lieu ; ce quelque chose, qu'on pourrait appeler un cerveau mécanique, peut fort bien n'être pas compliqué... Sans espérer que le navire aérien puisse se passer complètement d'une source propre de puissance, on voit qu'il ne sera plus dans la nécessité d'emporter, comme les steamers, un poids de combustible qui le rendrait incapable de faire un

long voyage ; il lui suffira d*avoir une réserve qui lui permettra de surmonter les moments de calme tout à fait exceptionnels. > En faisant à l'auteur la très grosse concession d'admettre la possibilité d'un pareil mécanisme, nous constaterons que» pour produire la sustentation des vastes et lourdes machines que seront les aéroplanes-navires, il faut une vitesse bien supérieure à la vitesse relative résultant des variations du vent. Cette vitesse ne pourra leur cLre fournie que par une source de travail qui leur soit propre» La conception de M. Langley doit donc être classée parmi les trop nombreuses utopies qu'a déjà fait naître le problème de la navigation aérienne. Du reste , ce savant a construit Tan dernier un aéroplane où il n'a pas tenté d'utiliser ces variations.

Il faut donCj je le répète, que le navire aérien ait une puissance motrice propre» Les deux fonctions, sustentation et propulsion, seront séparées et attribuées à des organes distincts ; la voilure immobile et Thélice, qui est jusqu'à présent le meilleur propulseur connu pour le déplacement dans un fluide unique. Grâce à la voilure, l'aéroplane offre, au point de vue de la sécurité^ un avantage réel sur l'bélicoptère. Tous ceux qui ont vu les chutes foudroyantes des oiseaux de proie, leurs élégantes ressources dans les passades successives auxquelles Us se livrent pour lier et trousser leur victime, ont compris la prodigieuse efficacité de la voilure comme ])arachute dans Toiseau. Nous n'en demandons pas tant au navire aérien ; ce serait même folie que de chercher à créer un appareil capable de se livrer à de pareilles manœuvres ; il n'en est pas moins vrai que tes dangers courus par les voyageurs pourront être largement atténués par le voile de Taéroplane, comme le prouvent d'ailleurs les intéressantes expériences faites en Allemagne par M. Otto LilienthaL

Expériences de M. LiuENTHALi

Cet aviateur a construit un appareil qu'on a eu le grand tort d'appeler machine volante. Ce n'est qu'un parachute qui permet à un homme, s'élançant d'un point élevé, de tomber suivant une trajectoire très inclinée. Dans cette machine, la force motrice É

n'est autre que la pesanteur ; le vent ne sert qu'à donner au départ '

une vitesse relative dans le milieu, mais il ne saurait constituer une source d'énergie, puisque le navire prendrait à la longue exactement sa vitesse s'il ne descendait suivant un plan incUaéi

Ce parachute ne résout pas plus le problème de la navigation aériexme qu'un wagon roulant sur une voie descendante ne donnerait une solution générale de la locomotion sur rails.

ai

fi

Ces réserves nécessaires étant faites, je suis le premier à reconnaître l'intérêt des expériences de M. OLto Lilienthal. Son appareil (fig. 19 et 20) se composait essentiellement de deux surfaces légè-

rement concaves vers le sol, qui formaient en quelque sorte les ailes de la machine. Elles se raccordaient du milieu jusqu'à Farrière, mais étaient séparées à l'avant par une large échancrure où se plaçait Taéronaute. Elles étaient constituées par une ossature en osier recouverte de toile, et rappelaient la voilure des chauvessouris. A l'arrière se trouvait un grand gouvernail vertical, qu'on a inexactement comparé à la queue des oiseaux \ il pourrait être plus justement assimilé à la queue des poissons, et c'est à celle des oiseaux qu'il faudrait comparer les deux petits gouvernails horizontaux dont était munie *la machine un peu en avant du grand gouvernail vertical. L'aéronaute, placé dans l'échancrure, s'appuyait par les bras dans des gouttières garnies, tandis que ses mains tenaient solidement une barre transversale. La surface totale était de 14 m% le poids de 20 kg.

Étant donnée la vitesse modérée de l'appareil, il était nécessaire de tenir compte du vent et de se lancer contre lui ; en outre, l'aéronaute devait, en portant ses jambes en avant on en arrière, déplacer convenablement le centre de gravité du système,

M* Otto Lilienthal fit son éducation de gymnaste aérien en s'étançant de la plate-forme d'une tour dominant de 10 m un tumulus situé dans une plaine des environs de Berlin. Il put ainsi parcourir 50 m environ, descendant sous un angle de 40 à 15°. Les figures précédentes sont les reproductions de photographies instantanées, qui constituent d'irréfutables documents.

Après de nombreuses expériences faites dans ces conditions, M. Lilienthal se jeta d'une colline de 80 m et parcourut ainsi une distance de 230 m environ. Dans ces nouveaux essais, il fut amené à modifier sa machine dont la voilure se composa de deux grandes ailes latérales mesurant 16 m d'envergure et d'un aéroplane supérieur, le tout formé d'uue étoffe mince et solide, à ce point tendue sur un châssis de bambou qu'elle résonnait comme un tambour quand on la frappait légèrement. A l'arrière, un plan horizontal et un plan vertical réunis à rextrémité d'un long bambou formaient double gouvernaiL La surface était de 24 m^. Ces modifications ont été critiquées, sans doute parce que c'est avec ce dernier appareil que l'inventeur a trouvé la mort. Pour ma part, je les trouve judicieuses, car elles avaient pour effet d'augmenter le couple de rappel et de simplifier la manœuvre du gouvernaiL

Les chutes de M. Lilienthal sont tort curieuses, et voici le récit qu'en doncie un témoin oculaire ; t Lilienthal fît trois pas

rapides en avant ; aussitôt soulevé du sol, il quitta presque horizonlalement le sommet de la colline, et passa au-dessus de ma tête avec une grande rapidité à une hauteur d'environ 15 t». Le vent faisait résonner étrangement les cordages tendus de la machine *-•* Tout à coup elle dévia vers la gauche, un peu obliquement par rapport au vent. Cette déviation fut très rapide et l'appareil se pencha fortement de côté, comme si une rafale soudaine l'avait frappé sous l'aile gauche* Pendant un instant ^ je pus voir le dessus de l'aéroplane, mais aussitôt Lilienthal, d'un énergique mouvement de jambes, rétablît Téquilibre, et traversa les prairies situées au bas de la colline, eflleurant le haut des meules de foin au-dessus desquelles il passait. A un pied du sol, il projeta ses jambes en avant, et la machine, frappée franchement au-dessous des ailes j s'arrêta instantanément malgré sa grande vitesse. Je courus après l'aéronaute et le trouvai tout haletant d'émotion et de fatigue... *

. Huit jours après l'expérience qui vient d'être décrite, Lilienthal ne réussit pas à contre-balancer une forte embardée qui inclina sa machine de telle sorte qu'elle était frappée en dessus. L'aéroplane fut précipité vers le sol, contre lequel il vint piquer une tête , le .hardi expérimentateur fut tué ; il en était à sa 2 000*^ expérience. Je répète que Tappareil de M. Lilienthal ne saurait être, ni de près ni de loin, considéré comme un navire aérien. C'est un para* chute spécial, habilement construit et audaeieusemeul employé, qui démontre l'utilité de la voilure dans les descentes suivant des plans très inclinés. Avec un navire aérien, on aura la possibilité d'atténuer les dangers de Tatterriasage en modifiant l'angle de la voilure et la vitesse du moteur dans les derniers moments, par une manœuvre analogue à celle des oiseaux lorsque après une chute prolongée sous un angle très faible, ils donnent près du sol cinq ou six vigoureux battements d'ailes, le corps presque vertical, afin de détruire complètement leur vitesse.

II. — Considérations sur raéroplane-na vire- Nous avons fixé notre choix sur Taéro plane dont la voilure n'a pas de battements, et qui est entraîné par une hélice qu'actionne un moteur, Cest l'étude d'un appareil ainsi compris que nous allons aborder. Dans cet examen forcément sommaire, j'entends ne me placer qu'au point de vue du navire aérien, c'est-à-dire d'une machine capable .de transporter des voyageurs dans des

conditions raisonnables de sécurité, d'habitabilité et de durée, C'est le seul point de vue qui aît un véritable intérêt pour Tlngénieur. au reste, entre les aéroplanes de très faibles dimensions et ceux que nous considérons, entre ce que J'ai appelé les aéroplanes-oiseaux elles aéroplanes-navires, existeront des diËférences de même ordre qu'entre les locomotives d'enfants, mues par des ressorts en caoutchouc ou de très faibles moteurs, et les locomotives des voies ferrées. Aussi, tout en rendant hommage aux essais de constructeurs ingénieux, tels que Ilureau deYÎUeneuve, Tatin, Pichancourt, Ader, Hargrave, dont l'oiseau sans hélice est vraiment remarquable ; Penaud, qui a essayé de reproduire les gauchissements de l'aile ; Langley, qui obtenait cette année mcme le plus long parcours, etc., je passerai sous silence ces essais d'oiseaux mécaniques de plus ou moins grandes dimensions et d'un vol toujours éphémère .

Je laisserai aussi de côté les nombreux aéroplanes-navires qui ont été projetés ou même exécutés avec une incompétence manifeste et une profonde ignorance des lois de TAviation ainsi que des conditions spéciales que doit remplir un navire portant des passagers. Quand une question est à l'état embryonnaire, et c'est mal* heureusement le cas, on a mieux k faire que de puiser dans les encyclopédies ou dans les revues les éléments d'un exposé long et fastidieux. A cette besogne facile je préfère la recherche des difficultés intangibles du problème, et de celles qui sont purencient relatives au contraire parce qu'elles résultent de l'état actuel de la science ; je préfère l'examen plus approfondi des rares appareils qui valent la peine d'être analysés devant un auditoire d'Ingénieurs, et l'exposé, comme complément de cet examen, de la théorie du navire. Alors nous aurons une idée nette de la question ; nous verrons la cause des insuccès passés, et nous apercevrons dans quelles limites on peut escompter les succès à venir ; nous aurons des critériums certains pour nous reconnaître dans ce fatras d'inventions que fait éclore la fièvre de la locomotion aérienne.

Le type de navire auquel nous avons été conduits est précisément celui-là mémo qui s'était présenté à nous comme la suite logique du ballon dirigeable lorsque ce dernier se sera éliminé de lui-même par ses propres progrès. Il y a plus. Messieurs; raéroplane, considéré comme le prolongement du ballon dirigeable, aurait les mêmes dispositions essentielles que ce dernier : nacelle distincte de l'appareil sus tentateur, centre de gravité

placé suffisamment au-dessous du centre de poussée, rigidité du système formé par la voilure, la suspension et la nacelle, sous la réserve toutefois qu'on pourra modifier Tangle d'attaque, etc. Or, nous arrivons aux mêmes conclusions si nous considérons les conditions qu'imposent la sécurité et rhabitabililé. Par suite, qu'on prenne soit le ballon dirigeable, où la sustentation est indépendante de la propulsion, soit l'aéroplane, oii la sustentation résulte de la propulsion, soit une solution intermédiaire, l'aéroplane mixte, où le ballon est coupé par ud plan rigide que frappe le courant aérien : le navire est toujours du même type, à Tappareil sustentateur près. Je viens de vous parler de Taéroplane mixte; dans un exposé didactique comme celui-ci, j'ai pensé qu'il était superflu d'étudier spécialement cet appareil intéressant puisqu'il participe à la fois du ballon dirigeable, donl je vous ai entretenus il y a quelques années, et de Taéroplane, dont je vais faire l'étude.

Ainsi donc, deux analyses difforenles, résultant, l'une, des conditions faites au moins lourd que l'air par Taugmen talion continue de la vitesse, Fautre, de rexamen direct du plus lourd que l'air, nous amènent à adopter Taéroplane sans battements constitué, en ce qui concerne l'ensemble du navire, comme un ballon dirigeable.

Il importe dès maintenant de noua débarrasser de deux idées fausses et cependant presque universellement répandues, même chez des savants distingués ; 1" la résistance à l'avancement, très élevée dans le ballon dirigeable, deviendrait insignifiante avec l'aéroplane; 2" le pouvoir sustentateur, — qui exige avec le moins lourd que l'air des ballons considérables dès que la charge est un peu lourde, puisque la force ascensionnelle de l'hydrogène est de 1 kg environ par mètre cube, — s'obtiendrait aisément avec des plans incbnés, même de dimensions réduites: il suffirait de donner aux navires une grande vitesse de translation, car le pouvoir sustentateur est proportionnel au carré de la vitesse et, d'après Langley, a plus grande est la vitesse, moindre est la puissance nécessaire pour entretenir le vol »• Ces idées, qui séduisent dans l'aéroplane, s'évanouissent malheureusement dès qu'on regarde la question de près.

MsiSTAKGE \ l'AVAKCEMENT.

Il est exact que dans Toiseaujet jusqu'à un certain point daos les aéroplanes-oiseaux, la résistaace à ravancemeul est très faible; mais dans les aéroplanes-navires cette résistance serait du même ordre que ilans le ballon dirigeablej à égalité de vitesse^ de parcours et de poids utiles. Prenons en effets pour fixer les idées, le tableau où Dupuy de Lôme a évalué la résistance à l'a- Yancement des diverses parties de son dirigeable à la vitesse de â,22 m par seconde. Le célèbre ingénieur a donné les nombres suivants :

Ballon sans filet 3,830 kg

Nacelle 0,432 j

Saillie du corps des bommes 0j40Û i Tuyaux à hydrogène et à [

air 0,850 ) := 7,201 kg

Petit cordonnet des filets . 8,825 Cordes fortes des suspentes

et desbalanciues. . - . 2^94

RÉSlSTÂTfCE TOTALE . . . lljOSl %

Ainsi la résistance des parties autres que le ballon était les 2/3 environ de la résistance totale ; en sorte qu*en remplaçant le ballon par une surface sus tentatrice et en négligeant la résistance à Pavancement de cette surface, on n'eut diminué la résistance, pour le type Dwpuij-de-Ldme^ que du I /3 de sa valeur. En pratique, ce résultat ne serait même pas atteint, car Paéroplane compoi^te des haubannages plus compliqués qu'un ballon dirigeablcj et le tableau précédent montre que ces haubannages entrent poutune grande part dans la résistance à Pavancement, De plus, il faut à Paéroplane des appareils spéciaux pour la mise en marche, le maintien automatique de Phorizontalité en cours de route, la stabiUté et l'atterrissage* Tous ces organes augmentent, soit la résistance à Pavancement, soit le poids mort de TappareiL

La grande résistance à l'avancement des parties autres que la surface sustentatrice a une importance capitale ; en effet, le travail nécessaire au déplacement de cette surface diminue bien avec la vitesse, ainsi que Langley Pa observé et que Borda Payait pressenti, m^is le travail à développer pour vaincre la résistance

à ravancement des autres parties est proportionnel à Y', Or si, chez l'oiseau, ces deux travaux sont de grandeur comparable et donnent même un travail total minimum pour le planement à une certaine vitesse j par contre, en l'état présent de l'Aviation, le second remporte de beaucoup sur le premier dans Taéro planenavire tel que nous avons été amenés à le concevoir : de sorte que les bénéfices de la loi de Langley sont absorbés, et qu'on peut actuellement considérer cet aéroplane comme soumis à la loi générale des appareils de transport, qui développent un travail proportionnel au cube de la vitesse.

Je vais montœr maintenant que la réalisation des aéroplanes^navires, alors même qu'ils ont un poids utile et une durée de parcours très faibles, est extrêmement délicate, parce que rinvanteur est enfermé dans le dilemme suivant : aux vitesses modérées, la voilure doit avoir une faible inclinaison et de très grandes dimensions dès que le poids utile dépasse celui d'un passager^ aux grandes vitesses, la voilure a des dimensions plus pratiques, mais son inclinaison est beaucoup plus faible, et Ton court le danger, si une cause quelconque la fait légèrement fléchir, qu'elle devienne négative, ce qui précipiterait l'aéroplane à terre; de sorte qu'on ne fait que déplacer, en Taecentuant, la diEQculté du problème. C'est ce qui résulte des diverses propositions qui vont su ivre ^ propositions exclusivement basées sur des données expérimentales .

CanSJDÉRATIOKS SUR LA SURFACE DE LA YOItURE,

D'après les expériences de Langley sur le planement avec des

voilures rigides et carrées, j'ai établi le tableau suivant où s = ^

désigne la surface alaire par imité de poids soulevé, p le poids que S peut supporter par cheval dépensé, i Tinclinaison du plan et V la vitesse :

Jtptl.

giètni ftr HMade.

oUm mrii fU kilognonp.

kiltjrtDiD«>

id.

id.

Or, soient P le poids total d'un aéroplane, P^ le poids de FaércH

plane non compris le moteur et les approvisionnements, ^ le poids par cheval du moteur avec h heures d'approvisionnements, n le nombre de chevaux sur l'arbre nécessaires pour produire le planement avec une voilure rigide et carrée de surface S à la vitesse V, lin le nombre de chevaux du moteur*

d'où, en éliminant n: P, = P ^ ;

par suite 5^ s ^ . Pr

Prenons Kzi = 50 kg avec l heure d'approvisionnements. Si Ton évalue à 25 0/0 la perte d'énergie due au recul de l'hélice et aux transmissions, cela fait 50 X 0,75 — 31,5 % pour le poids par cheval du moteur; d'après ce que j'ai dit des moteurs légers dans ma communication sur la direction des ballons et d'après ce qui va en être dit plus loin, on peut se convaincre que c'est là une valeur optimiste, qui ne sera sans doute atteinte qu'après de très grands progrès»

Négligeons, pour un instant, la résistance à l'avancement du filet et de la nacelle, et cherchons, avec cette valeur de îrf, quelles seraient, d'après le tableau précédent, les surfaces S nécessaires pour porter un homme pendant une heure; nous prendrons 75% pour le poids de ThommCj et 25 kg seulement pour le poids de Taéroplane sans Thomme ni le moteur.

Pour i — 2** et V = 20 m on trouve S = 40 m^ environ, 5 — 15,2 — 200 —

Pour les valeurs de » supérieures à 5** et les vitesses correspondantes inscrites au tableau, la sustentation n'est plus possible, puisque l'on a p < îrf.

On pourrait objecter que les expériences de Langley ont été faites sur des plans de 0,305 m de côté, et que la réaction de l'air sur des surfaces géométriquement semblables croit plus vite que la surface : d'après Hutton, elle est proportionnelle à S'*; cela réduirait un peu les valeurs que nous venons de trouver. On pourrait objecter encore qu'on serait dans de meilleures conditions avec une voilure allongée dans le sens transversal et d'une courbure analogue à la courbure dès ailes de l'oiseau. D'après les expériences que Maxim et Phillips ont faites sur de

semblables voilures, rigides et de petites dimensions, ainsi que le plan de Langley, il ne semble pas qu'on obtienne ainsi une surface notablement inférieure.

Au reste, la légère diminution de surface qui pourrait résulter de ces faits disparaît devant l'augmentation considérable qu'il faut donner à la surface dès qu'on rétablit la résistance R à l'avancement des surfaces sustentatrices. Ainsi, avec le poids très faible que j'ai admis pour le moteur, le transport d un homme à la vitesse de 15 m — vitesse accessible aux ballons dirigeables — exige que l'inclinaison d'une voilure de 200 m^ ne dépasse pas o**. Mais cette surface de 200 m^ suppose R = o; elle devrait être augmentée de la surface capable de porter un supplément de force motrice de jpsi kgm.

Pour se convaincre ou^ù contraire la voilure des oiseaux leur suffit amplement, mêpae aux vitesses modérées qu'ils pratiquent, et que la dépense d'énergie du vol est petite, il n'y a qu'à admettre pour eux une résistance R insignifiante. Ainsi, prenons l'exemple du néophrbn percnoptère, qui est un remarquable planeur. Les tableaux de Mouillard montrent (p. 209) qu'à la vitesse de 20 m cet oiseau n'a pas besoin de développer toute sa voilure et qu'il la réduit de 0,34 à 0,26 m q. Son poids étant 1,740 kg,

on a s = T^jTÂ = 0,1S. V et S correspondent sensiblement,

d'après le tableau des expériences de Langley, à t = 2^ et

p = 93,8 kg. L'énergie nécessaire au vol du percnoptère serait

7S donc ^jô-TT = 0,8 kgm par kilogramme du volateur. Avec le pigeon

sauvage on a, pour V = 20 m, s ~ ' , =: 0,16, et l'on peut

encore prendre sensiblement p = 93,8 kg, d'où une dépense de 0,8 kgm par kilogramme. En réalité, ces résultats sont plutôt trop élevés parce que la réaction de l'air est plus grande sur l'aile que sur les plans carrés. Par suite, il y a concordance entre les nombres que nous obtenons et celui qu'a indiqué le docteur Richet, pour un pigeon domestique, à l'aide de la méthode chimique. L'aéroplane-navire est donc bien différent de l'oiseau; son poids utile est beaucoup plus grand, et le centre de gravité doit, pour la stabilité et l'habitabilité, se trouver notablement au-dessous de la surface sustentatrice, ce qui nécessite un dispositif qui donne une grande résistance k r2i,vp.ncepient ; enfin la voilure, à cause

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de sa faible inclinaison et de ses grandes dimensions, ne peut être facilement maintenue au-dessus de la trajectoire. Aussi, bien que, chez l'oiseau, le propulseur et le moteur soient certainement inférieurs à ceux que l'homme sait dès maintenant construire; bien que, eh d'autres termes, on. puisse faire et on ait fait plus léger que la nature, on se heurte à des difficultés qu'elle n'avait pas à vaincre ou qu'elle n'a pas affrontées ; c'est ainsi qu'il n'existe pas d'oiseau volant qui ait un poids égal à celui d'une machine capable de transporter un homme pendant un certain temps.

Considérations sur l'inclinaison de la voilure.

J'ai montré que l'inclinaison de la voilure joue pratiquement un grand rôle. En raison de cette importance je vais l'évaluer directement.

Pour être véritablement un navire aérien, l'aéroplane doit pouvoir se déplacer sans descendre, avec une vitesse constante, ou du moins avec une vitesse qui ne décroîtra que d'une façon insensible. Ecrivons doDC qu'un aéroplane, pour lequel la réaction de Tair fait avec la verticale l'angle a, se meut horizontalement avec une vitesse constante V. Soient (fig. 2^) : P le poids total du navire aérien, T la traction de l'hélice, N la réaction de l'air sur la surface sustentatrice, R la résistance à l'avancement des autres parties de l'aéroplane, résistance dirigée en sens inverse du mouvement. L'appareil étant en équilibre, les forces P, T, N et R peuvent être supposées appliquées en un point quelconque lié invariablement au système ; de plus, comme la vitesse est constante, on a :

N sin a = T — R par projection sur l'horizon N cos a = P — — la verticale

d'où

tg a =

Comme T ne dépend que du moteur et du propulseur, R des parties non sustenlalrices et de la vitesse, et que d'ailleurs la surface de sustentation n'entre que pour un faible poids dans P, on voit que la relation précédente peut être calculée indépendamment de la voilure. Aussi, bien qu'on n'ait pas encore construit d'aéroplane-navire ayant pu voler, cette circonstance va nous permettre de tirer des conclusions intéressantes en comparant, à la même vitesse, Taéroplane et le ballon dirigeable, pour lequel les mesures efifectuées pendant les sorties de Chalaîs nous donnent des bases d'appréciation certaines. Il nous suffira de composer de la même façon, comme moteur et comme poids utile soulevé, la nacelle de chacun de ces navires.

Considérons donc : 1" le dirigeable la France^ qui pouvait évoluer pendant une heure environ à la vitesse propre de 6 m par seconde ; 2** l'aéroplane qui dérive de ce dirigeable quand on remplace le ballon par une voilure convenable, lui permettant de se soutenir horizontalement à la dite vitesse. Nous affecterons de Tindice b les quantités qui se rapportent au ballon et de rindice a celles qui se rapportent à Taéroplane, lorsque ces quantités seront différentes.

De nombreuses mesures faites sur le dirigeable la France montrèrent que la résistance à l'avancement et le travail sur Farbre étaient donnés par les formules :

R, = 0,021SSY% 6 = 0,0415 S Y^ '

Admettons que, du fait de la suppression du ballon, la résistance à l'avancement de l'aéroplane soit diminuée du tiers, comme dans le ballon de Dupuy de Lôme, C'est là une hypothèse optimiste, car d'une part la voilure oppose à l'avancement une résistance qui n'est pas négligeable, et d'autre part la suspension de l'aréoplane exigerait à coup sur un haubannage plus compliqué que celui de la France^ où les balancines, fort peu nombreuses* dessinaient deux plans parallèles à la route suivie» Dans cette hypothèsCj on aurait :

d ou tg a — g p- ;

«IHBW

or, dans une des expériencegj on trouva pour la traction du ballon :

T = 27 800% avec V = 5,50 m et îJ - 2c/i i/3.

A la vitesse de 6 m, et en utilisant toute la puissance du moteur, on aurait sensiblement, d'après ce qui a été dit sur T et î3 :

D'autre part, en retranchant de Pr, le poids du ballon proprement dit et celui du lest, on aurait :

P^ " 1150% (appareils mécaniques) -j- 223% {3 aé rouantes) = 137ri%,

a -= 3** environ.

Or a, angle de la réaction N avec la verticale, est intimement lié à l'inclinaison générale t de raéroplane, c'est-à-dire à l'angle moyen de la voilure avec la route suivie* Si cette voilure est plane, comme N lui est perpendiculaire, on a :

Le pilote d'un aéroplane-navire, type la Frame, à voilure plane, devrait donCj pour marcher à la vitesse de 6 m, maintenir rinclinaison sous un angle i de 3^, Or, je le répète, non seulement il ne pourra pas conserver à la voilure une inclinaison fixe, mais il aura même les plus grandes difficultés à ce qu'elle ne puisse pas devenir négative accidentellement, car cette voilure présente une grande surface et n'a qu'une rigidité très relative, puisqu'elle est composée de matériaux légers et déformables. On s'en convainc aisément si Ton se rappelle que le dirigeable de Châlais, — qui avait une remarquable stabilité bien difficile à réaliser avec le type aéroplane, — était néanmoins soumis à des oscillations longitudinales de près de 3^-

L'inclinaison de l'aéroplane serait, il est vrai, un peu moins faible Wec des surfaces légèrement concaves, puisque alors :

Mais il faudrait avoir la certitude que la force N calculée pour une semblable voilure ne se modifiât pas sensiblement en cours

de roule, ni comme grandeur ni comme direction, par suite des déformations possibles de la surface suslenlatrice. Si donc on ne découYre pas le moyen d'assurer la permanence de forme et d'inclinaison de celte surface, il sera prudent de calculer la réaction et rinclinaison comme si la voilure était plane, sans quoi on s'exposerait aux plus graves mécomptes avec les surfaces considérables et flexibles qu'on est obligé d'employer. D'ailleurs^ la concavité n*augraenlerait pas beaucoup la valeur de î.

Cette comparaison du ballon dirigeable et de l'aéroplane de mêmes caractéristiques n'a été faite que pour montrer combien seraient minimes, même aux faibles vitesses, les fléchissements acceptables pour rinclinaison* Ces faibles vitesses, possibles pour des aéroplanes-oîseaux, ne sont du reste plus en question dès qu'il s'agit d'aéroplanes-navirea capables de transporter plusieurs passagers, car elles conduiraient à d'invraisemblables surfaces. Dans ces conditions, il faut obtenir une très grande vitesse; mais alors l'angle i est encore plus faible puisqu'on a aux petites inclinaisons, comme l'expérience l'a montré :

En résumé, on voit :

1** Que les aéroplanes auront pour la vitesse unité une résistance à l'avancement du même ordre que les ballons dirigeables; on a vu les conséquences qui en résultent pour le travail ;

2'' Que si leur voilure est relativement faible, elle devra être extrêmement peu inclinée, ce qui constitue un grave danger ; que si, au contraire, on cherche à donner à l'inclinaison une valeur raisonnable, la vitesse est moindre et la surface atteint une valeur qui ne sera possible que pour des poids utiles actuellement inférieurs à celui d'un unique passager,

11 faut donc réaliser d'énormes progrès dans la légèreté, particulièrement pour les moteurs; diminuer le plus possible la résistance en simplifiant les haubannages, en faisant une nacelle fermée et d'une forme rationnelle; assurer la permanence de l'inclinaison; substituer au plan une surface ou un jeu de surfaces qui augmente la réaction et lui donne une direction convenable. Et je ne parle pas d'autres conditions également nécessaires en pratique, essor facile, stabilité en cours de route, atterrissage peu dangereux.

La plupart de ces progrès, qui un jour rendront possible l'emploi de l'aéroplane-navire, auront permis depuis longtemps d'era-

ployer utilement le ballon dirigeable, qui existe actuellement, et qu'il ne reste plus qu'à perfectionner»

Telles sont les considérations que je tenais à vous présenter J'ai pensé qu'il y avait intérêt à retenir un peu longuement votre attention sur elles ^ parce que vous ne les trouverez pas dans les écrits sur T Aviation ; vous y lirez, au contraire, des conclusions absolument opposées; vous verrez proclamer rénorme supériorité de l'aéroplane sur le ballon dirigeable, et, cbose regrettable, vous apercevrez, au bas de ces écrits, la signatare d'hommes distingués, comme Tlngénieur Iliram Maxim et comme le professeur Langley, correspondaût de l'Institut, Maxim a construit un aéroplane-navire, remarquable à beaucoup d'égards; mais cet appareil donnerait une résistance à Tavancement considérable pour la vitesse unité, et cependant l'inventeur n'a prévu rien moins que 160 km à l'heure : il est vrai que c'était la vitesse maximum I L'angle d'attaque de 1/13, déterminé d'après de petits aéroplanes dressais, n'eût pas convenu à Taéroplane-navire, qui se trouve dans des conditions très différentes. Quant à Langley, ses expériences d'Aérodynamique, d'ailleurs fort bien combinées, ont été faites sur des plans de 10 dm^ environ; il n'a pas craint, par une tendance malheureusement trop fréquente chez ceux qui s'adonnent volontiers aux études spéculatives, de transporter tels quels ses résultats dans le domaine de la. pratique : ^ Avec un angle d'attaque de 2^ et une vitesse de 20 m par seconde, disait-ilj un plan incliné soutiendra plus dé 90 kg par chevaL Or, on peut actuellement construire des machines qui, y compris la chaudière , ne pèsent que le dixième de ce poids... D'autre part, plus grande est la vitesse, moindre est la puissance nécessaire pour entretenir le voL Celle-ci est donc possible à de grandes vitesses avec les moyens mécaniques dont nous disposons. » Les prémisses de ce raisonnement peuvent être exactes pour un plan isolé de 10 dm^\ la conclusion, lorsqu'elle se rapporte au navire aérieo, est, nous Tavons vu, absolument erronée, ' " " '

III, — Aéroplanes Maxim.

Avant de poursuivre l'étude de Taéroplane, je désire vous montrer comment M. Maxim, qui est un constructeur éminent, a tenté de réaliser ce navire, précisément avec la voilure immobile dont j'ai recommandé l'emploi. Les différents types qu'il a créés

sont, chose rare, des aéroplanes-navires véritablement sérieux. Défectueux à certains égards, ils sont admirablement conclus comme légèreté, et ils feront époque non seulement dans Thistoire de l'Aviation, mais encore dans celle des moteurs légers; ils sollicitent donc votre attention. En particulier, la machinerie est remarquable. Je m'attacherai surtout à vous décrire le générateur, car c'est principalement cet organe qu'il convient d'étudier de près quand on cherche à alléger les moteurs-

Générateur

Le générateur Maxim est entièrement tubulairCj et sans réserve d'eau. Le réseau se compose (fig. %%} d'une série de grilles

horizontales formées

Fig 22

par un grand nombre de tubes très minces A qui débouchent dans des collecteurs A^ d'un diamètre plus élevé.

Ces grilles sont réunies par des tubes verticaux Aj situés alternativement à droite et à gauche du générateur :

ceux de droite font communiquer les collecteurs A| par leurs extrémités, ceux de gauche les font communiquer par leur partie centrale. Les grilles inférieures forment un parallélipipède qui constitue la chambre de combustioû au-dessus de laquelle se trouve le collecteur général C.

Le liquide vaporisé est de l'eau distillée. Cette eau, refoulée par une pompe, pénètre dans le générateur par le haut. Grâce au cloisonnement des tubes A, elle se répand dans la grille horizontale supérieure où elle commence à entrer en ébulUtion, Dans cette première grille, le mélange d'eau et de vapeur circule en divergeant du tuyau d'amenée aux extrémités du collecteur opposé ; dans la seconde, il circule en convergeant des extré-

mités de ce dernier collecteur au collecteur suivant, et ainsi de suite. Le mélange devient de plus en plus riche en vapeur et pénètre dans les grilles qui forment les parois de la chambre de combustion. Après les avoir toutes parcourues, il arrive au collecteur G^ situé en plein foyer, où il est à Tétat de vapeur saturée. Cette vapeur se rend aux cylindres de deux machines compound qui actionnent chacune une hélice; de là, elle va dans un aéro -condenseur formé par un réseau de nombreux tubes minces et légers disposés sur Taéroplane principal, et refroidis par la translation même de TappareiL L'eau condensée retourne ensuite à la pompe d'alimentation qui la refoule dans le générateur ,

Le combustible est un hydrocarbure liquide, refoulé par une pompe dans un serpentin placé dans le générateur même. La vapeur d'hydrocarbure ainsi produite ne se mélange à Tair que dans un ajutage tronconique où ]iénètre un bouchon qui permet de régler l'admission d'air. L*air carburé se rend ensuite dans une grille percée d'un très grand nombre de becs.

Les gaz de la combustion suivent un chemin inverse de la vapeur d'eau. Après s'être répandus dans le parallélipipède inférieur, ils chauffent successivement les grilles horizontales et s'échapperaient rapidement dans la cheminée, grâce au tirage énergique que produirait la translation de l'aéroplane...,, si cet aéroplane volait 1

La section des tubes de la chaudière augmente depuis Tinjection d'eau jusqu'au collecteur. Jamais elle n'est assez grande pour permettre à l'eau et à la vapeur de se séparer nettement- Par suite, le mélange est entraîné en bloc dans le réseau lubulaire; son passage dans ce réseau long et étroit produit des frottements, et par conséquent une perte de charge assez élevée entre l'injection d'eau et les cylindres. La section collective de ce passage est, aux différents points de la chaudièrOj proportionnelle à la quantité de vapeur contenue dans le mélange ; elle croit donc depuis l'injection jusqu'au collecteur; il en résulte que d'une part l'espace réservé à la vapeur augmente, et que d'autre part la perte de charge diminue avec la vaporisation de l'eau et la surchauffe de la vapeur. C'est, vous le savez, le dispositif employé dans le générateur Serpollet.

Mais la chaudière Maxim se distingue de la chaudière Serpollet par des caractères essentiels. Celle-ci se compose d'un réseau beaucoup moins long, formé de tubes très épais qui servent de

réservoir au calorique, et sont portés à une température élevée ; l'eau s'y vaporise instantanément, et, pour éviter Télat sphéroïdal, elle est laminée dans une section dont l'épaisseur varie entre 1 mm à l'injection d'eau^ et 3 mm à la sortie de la vapeur. Cette chaudière eût été trop lourde pour les besoins de la navigation aérienne. Le générateur Maxim se compose au contraire d'uû réseau très long, formé de tubes minces, qui ne sauraient servir de réservoir au calorique, mais par contre lui présentent une très grande perméabilité; ces tubes, d'après I*inventeur, restent à basse température. L'eau, rapidement eatrainée, se vaporise presque instantanément sans qu'il y ait à redouter Tétat sphéroïdal : aussi les tubes ne sont- ils pas capillaires ; ils sont simplement à faible section, aân d'augmenter la surface de chauflfe, qui est considérable, étant données cette faible sectîOD et la longueur du réseau. La surface de chauffe est encore accrue par un grand nombre de plaques conductrices très minces, en cuivre pur, soudées à l'argent perpendiculairement aux tubes du générateur; ces plaques rappellent les ailettes des tubes Serve, sinon par leur dispositif, au moins par leur but. Le générateur Maxim est donc un générateur à haute pression, à vaporisation instantanée, à basse température de parois et à circulation rapide d'une très petite quantité d'eau.

On conçoit combien il est nécessaire, dans une chaudière ainsi conçue, d'éviter le surchauffage, puisque les tubes ne sauraient, sans dangeij, emmagasiner de la chaleur, comme dans les éléments SerpoUet, et que l'eau est en trop petite quantité pour jouer ce rôle,^ ne fût-ce que quelques instants. Il faut donc que la proportion de combustible et d'eau admis dans la chaudière soit réglée automatiquement- A cet effet, il se trouve dans le collecteur G, c'est-à-dire dans une des parties les plus chaudes, un tube T (fg. 22 et 23) fermé à l'extrémité qui plonge dans ce collecteur, et muni d'un diaphragme D à l'extrémité du tube T' qui le prolonge ; il est rempli d'un mélange de glycérine et d'eau. Dès qu'il y a danger de surchauffage, la dilatation du liquide pousse le diaphragme ; celui-ci fait avancer la pointe tronconique P dans l'ajutage qui se trouve à la sortie du serpentin où l'hydrocarbure se vaporise. L'admission de la vapeur d'hydrocarbure est donc diminuée; toutefois, ce système ne modifie pas l'alimentation en hydrocarbure liquide, et il pourrait en résulter, au bout de quelques instants, un danger pour le serpentin. Aussi la pompe à hydrocarbure liquide est-elle

munie d'une soupape de sûreté ; dès que le liquide arrive en excès j il s'échappe et retourne au réservoir.

Non seulement l'admission du combustible est réglée de façon à éviter le surchauffage, mais encore cette admission et celle de l'eau sont commandées de telle sorte qu'on peut : ou bien faire promptement varier la puissance motrice dans des proportions notables ; ou bien lui donner des variations légères et automatiques en vue de rendre le surchauffage impossible. J'ai décrit au tableau les dispositifs imaginés pour obtenir ces résultats; je ne les reproduis pas ici, afin d'alléger ce mémoire. L'appareil qui produit les petites variations automatiques du travail a été

Fig,2S

combiné de façon à maintenir l'aéroplane dans une surface isoharOj c'est-à-dire à une altitude sensiblement constante.

Les dispositifs pour éviter le surchauffage n'agissent pas instantanément. C'est pourquoi M. Maxim a réglé Talimentationde façon que l'eau refoulée au générateur excède de 2 à 3 0/0 la quantité qui peut être vaporisée par le combustible refoulé en même temps; la vapeur arrive donc saturée aux cylindres*

Après cette description, que j'ai condensée autant que possible, il me reste à vous donner quelques chiffres. Dans l'aéroplane Maxim de 1889, le générateur vide et sans son enveloppe pesait 160%pourune puissance normale effective de lOOcft, soitl,6Aâf par cheval. Les tubes étaient en acier doux d'une grande résis-

tance, les plaques conductrices en cuivre rouge ; il y avait 48 000 soudures à l'argent des tubes entre eux ou des plaques conductrices sur les tubes. La pression d'épreuve atteignit 63 kg par centimètre carré ; la pression normale était de 15 à 2S hg, La grille, de 3,72 m^ avait 45 OOO becs, produisant, écrit M, Maxim, une chaleur terrifiante. Cependant les tubes, au dire du constructeur, étaient maintenus à basse température, grAce k la circulation rapide et continue du liquide, grâce aussi au réglage automatique entre l'admission du combustible et la consommation de vapeur saturée. J'enregistre cette assertion sous toutes réserves; je pense même que la température des tubes qui forment la chambre de combustion devait être très élevée ; et je soupçonne que les améliorations apportées à chaque instant par M , Maxim dans son générateur ont eu souvent pour point de départ les réparations nécessitées par l'usure rapide des tubes, où Tseiu et le combustible, suivant un chemin inverse, étaient Tune et l'autre à leur plus haute température précisément dans la même région, La dépense d'hydrocarbure n'aurait été que de 450 g par cheval et par heure; je laisse encore à M. Maxim la responsabilité de ce chiffre, inférieur de près d'un tiers aux dépenses obtenues dans les meilleures machines qui emploient un combustible liquide analogue.

Quoi qu'il en soit, les dispositifs imaginés par notre collègue et les résultats qu'il a obtenus, au point de vue chaudière, sont, dans leur ensemble, très dignes d'intérêt. Il s'est adressé à ce générateur à vapeur, vieux serviteur dont pn semble être las, et dont je vous montrais, il y a quatre ans, les qualités remarquables au point de vue de la légèreté, quand la puissance motrice doit être élevée et soutenue.

Ensemble du moteur.

La grande légèreté du générateur Maxim, due à l'exceptionnelle qualité des matériaux employés, à la faible consommation de combustible, et au peu de liquide mis en circulation, ne constitue pas le seul avantage de ce générateur, qui se caractérise aussi par la souplesse avec laquelle il se prête aux variations du travail, si nécessaires dans le navire aérien, puisque la vitesse de planement varie en raison inverse de la racine carrée de l'incli* ûaison. Beaucoup d'Ingénieurs, se basant sur les résultats obtenus avec les chaudières de construction industrielle courante, pen-

saient que cetle souplesse était Tapanage des moteurs électriques; avec son générateur, M. Maxim n'a pas eu à interposer de dynamos entre la chaudière ùl le propulseur. Le moteur propreraeut dît se compose de deux machines horizontales compound semblables, pesant chacune 136 kg et donnant une puissance efl'ective totale de 100 cA, avec une vitesse du piston de 2 m par seconde*

Ces machines sont très bieo comprises, mais je ne vous en donnerai pas la description parce qu'elles n'offre ut pas, comme le générateur, de dispositifs particulièrement saillants; je dirai simplement qu'elles sont indépendantes et actionnent chacuoe une hélice. Gomme le génératear, elles sont faites en acier d'une très grande résistance, « en acier à outils », écrit M. Maxim, En constructeur qui sait son métier, il n'est pas tombé dans une manie fréquente en Aviation, où l'on propose l'aluminium et ses alliages un peu à tort et à travers* Au point de vue de la légèretéj la densité n'est qu'une qualité relative ; dans les fonctions complexes par lesquelles on pourrait théoriquement caractériser les métaux à ce point de vue et suivant le genre de travail qu'on leur demande entreraient^ outre la densité, la résistance, rallongement, etc. G'ost ainsi qu'un savant américain, M. ThurnsLon, directeur de Sibley Collège, a classé les corps d'après des indices donnés par la longueur que la substance peut porter de sa propre matière, quand elle travaille à la traction, ou d'après la hauteur de colonne qu'elle peut supporter de sa propre matière, quand elle travaille à la compression. Pour les métaux susceptibles d'être utilisés dans les moteurs légers, il a trouvé l'indice 7 500 avec les aciers employés dans rartillerie des Etats-Unis, et 4 550 avec le fer forgé, etc. ; pour tes texliles qui peuvent servir de haubans, il a trouvé l'indice 45 000 avec la soie^ qui vient en première ligne, puis 12 000 avec le lin tressé : c'est aussi l'indice d'une matière organique, le cheveu, mais le cheveu de la femme seulement. M. Thurnston obtint ensuite 7 300 avec les câbles d'acier, 5 500 avec les câbles de fer^ et 3 630 seulement avec les câbles de chanvre*

On a souvent exagéré la légèreté très réelle du moteur Maxim, et Ton est allé jusqu'à écrire qu'il pesait à peiue 2 kg par cheval. Il ne faut pas oublier quOj dans le poids d'un moteur aérien, il est indispensable de compter tout ce qui est nécessaire à son fonctionnement pour une durée déterminée, moteur, générateur pompes, tuyauterie j approvisionnements, bâches, condenseur, re-

frigépaût, etc» Dans ces conditions, et en nous reportant aux diverses publications de M, Maxim, nous avons calculé de la façon suivante le poids de son moteur de iOO cft :

Générateur, avec son enveloppe et le brûleur . , . 180 kg

Eau de circulation 45

Moteurs , 272

Eau de remplacemeut pour dix heures 90

Combustible pour dix heures (à raison de 450 g seulement par cheval et par heure). , , - 450

Condenseur, bâches, pompes et tuyauterie. . , . 4O0

1 437 kg

soit 14,4 kg par cheval, pour une durée de dix heures. Nous laissons du reste à Tinvenleur la responsabilité de ses données, notamment en ce qui concerne la consommation de combustible. On se prend à douter de l'exactitude de ces chiffres j tant ils sont inférieurs à ceux des moteurs légers les mieux construits* L'Angleterre possède-t-elle donc des métaux et un outillage très supérieurs aux nôtres? Il est intéressant de vous donner sur ce point Tavis de M. Maxim lui-même. <ï La France, a-t-il écrit, est aujourd'hui le seul pays du monde qui possède des établissements dans lesquels il soit possible de construire, en manufacture, un appareil et un moteur comme ceux que inexpérimenté actuellement. • Or, messieurs, une société savante qui doit être au courant de rétat actuel de la construction des moteurs en France, la Société d'encouragement , a cette année même mis au concours un moteur léger pesant 50 kg par cheval, y compris les approvisionnements et les appareils nécessaires à son fonctionnement pendant dix heures : et le moteur Maxim ne pèserait que 44j4% dans ces conditions! C'est qu'il y a lien de tenir compte de ce fait que la translation même de Fappareil devait produire le fonctionnement de raéro-condenseur, et que, si Ton se place exclusivement au point de vue moteur, il convient de faire entrer dans le poids tous les organes nécessaires à cette translation- On peut d'autre part se demander comment l'aéro-condenseur se serait comporté avec la grande quantité de vapeur nécessaire pour produire une puissance de 100 ch{\). Et, à cet égard, il y aura

(1) Djna ses derniers torpilleurs, M, Normand a obtenu, pour 1 kg de 'vapeur, 1/6 de cb(^ val 'heure, avec un lide de 0,15 kg. Ayec ces données, la quantité de vapeur stnli de 10 kg par minute pour là moteur Maxim.

sans doute avantage à employer un liquide dont la vapeur ait une grande pression, mais se produise à des températures relativement faibles*

Descriptioîî sommaire des diyehs aéroplanes Maxîiï.

M. Maxim a construit plusieurs types d'aéroplanes que je décrirai très sommairement, pour vous éviter des recherches dans les revues anglaises où Tinventeur a publié ses travaux, et pour vous signaler les principales défectuosités de ces navires aériens, Dans l'aéroplane de 1889, la surface sustentatrice était formée ; 1^ d*ua voile s*appuyant sur Taéro-condenseur, et dont l'angle d'attaque pouvait être modifié par Taéronaute ; 2^ de deux ailes latérales, éléments d'un dièdre dont l'arête fictive serait dirigée vers le sol : ces ailes avaient, en général, une position fixe; toutefois, au momect de l'atterrissage, elles devaient s'abaisser énergiquemenl, grâce à un jeu d'engrenages qui fonctionnait dès que la nacelle louchait le soL Maxim espérait ainsi amortir sufflsammenile choc de l'aéroplane, destiné d'ailleurs à descendre suivant un plan très incliné.

Le dispositif des ailes latérales est imité des oiseaux planeurs, qui volent les ailes étendues et relevées : de la sorte, s'ils viennent à s'incliner vers la droite pendant une chute, l'aile gauche s'efface et supporte une pression moindre que l'autre aile, ce qui ramène le voilier dans sa position primitive. Ce dispositif me paraît insuffisant pour maintenir l'aéroplane à sa position normale dans le cas d'une chute accidentelle. En admettant même qu'il en fût ainsi j la stabilité ne serait pas résolue : celle- ci j en effet, doit être assurée non seulement dans une chute accidentelle, mais encore et surtout pendant la marche ; en un mot, il faut obie- Bir la stabilité de route< Or les ailes en dièdre ne donnent pas ce genre de stabilité, absolument indispensable à la sécurité des voyageurs et à l'habitabitité du navire. Cet inconvénient n'existe pas chez l'oiseau, qui modifie instinctivement la position relative de son centre de gravité et de son centre de pression, et qui a la faculté de voyager le corps incliné sous un angle quelconque, ce qu'on ne saurait demander à raéroplane-navire.

Les essais infructueux de ce premier modèle amenèrent M. Maximale transformer. Dans l'aéroplane de 1890-91, la machinerie fut améliorée, sans subir toutefois de changements essentiels* Le diamètre des héUces et la hauteur totale de Taéroplane furent

sensiblement réduits. Mais les modifications principales portèrent sur le sustentateur ; le plan central devint fixe, afin de maintenir plus sûrement l'angle d'attaque ; aux deux ailes destinées à assurer la stabilité latérale on adjoignit, à Tavaût et à ramère de l'aéroplane principal, deux plans mobiles autour d'un axe horizontal, et dont l'inclinaison était à la disposition de Taérûnaute. Ces plans avaient pour but d'assurer la stabilité longitudinale et de modifier, malgré la fixité du grand aéroplane, l'angle a de la réaction N avec la verticale. Les caractéristiques de cet aéroplane étaient les suivantes :

Surface.

Aéroplane principal 410 pi*

Aéroplanes accessoires , . . , . 412

Poids.

Moteur complet, avec dix heures d'approvisionné tneotp 1 437 kg Aéroplanes, arbres, propulseurs, nacelle, etc- . . . 9S0 3 hommes d'équipage 225

2 612 kg Puissance.

Puissance normale effective 100 c/t

Poussée totale des deux hélices iSO kg

La vitesse maximum prévue par M. Maxim était de 160 km par heure. « On pourrait alors, ajoute l'inventeur^ se rendre de Londres à New- York en moins de deux jours. ^ Avec une pareille puissance motrice Maxim ne doutait pas du succès, même dans les conditions les plus défavorables ; et quand l'expérience, critérium inflexible des inventions de ce genre, eut fait évanouir tout espoir de réussite, il attribua uniquement ce nouvel échec à l'imperfection de la stabilité. Malgré les sommes considérables qu'il avait dépensées, il se remit à l'œuvre, portant spécialement son attention sur les appareils de stabilité qu'il rendit automatiques, tout en apportant de nombreux perfectionnements aux autres parties de l'aéroplane.

La figure 24 représente le nouveau générale ur^ basé du reste sur les mêmes principes que l'ancien. La flgure 28 montre la machine aérienne vue de face. L'aéroplane principal est prolongé

par des becs mobiles à l'avant et ïi rarrière; il est flanqué à droite et à gauche de cinq paires d'ailes; j'approuverais cette division de la voilure, qui permet d'obtenir la surface siistentalrice nécessaire avec des plans plus légers et moins flexibles, si M, Maxim n'avait eu en vue un tout autre but : il cherchait surtout à obtenir ainsi la stabilité automatique, et à cet eflét il avait muni les ailes latérales d'haubannages inefficaces et très compliqués, qui augmentaient notablement la résistance ; l'inclinaison devait donc être extraordinaî rement faible, sans cependant devenir négative. Gela eût suffi à empêcher le vol de Taéroplane,

surtout aux vitesses excessives que T inventeur cherchait à obtenir. Cette causej qu'on n'a pas mise en évidencej est encore plus grave que l'insuflisance de la stabilité, à laquelle on a toujours uniquement attribué rinsuccès. D'ailleurs, il n'est pas douteux pour moi que les procédés imaginés par M. Maxim ne pouvaient assurer la stabilité de route.

Ce dernier aéroplane fut essayé de la façon suivante : la nacelle reposait sur quatre roues qui roulaient sur une longue voie ferrée ; au-dessus et à faible distance était une seconde voie sur laquelle s'appuyaient les roues dès que Taéroplane était soulevé. Dans deux expériences successives le soulèvement ne se produisit pas; à la troisième expérience, la machine aurait été soulevée pendant un parcours d'une centaine de mètres, et ne se serait arrêtée que par suite de la rupture d'un essieu. S'il en a été ainsi, c'est que l'appareil a présenté pendant quelques instants, et accidentellement, un angle d'attaque capable de rendre la

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susteo talion possible. La rupture d'un essieu prouve d'ailleurs que les efforts étaient mal répartis, et il est certain qu'abaudonné à lui-même, le système eût. sinon culbuté» du moins pris une inclinaison probablement fâcheuse pour les passagers, et en tous cas beaucoup trop forle pour permettre la suslentatioUj en supposant que la stabilité eût été assurée- Au reste M. Maxim n'osa pas entreprendre Inexpérience, En admet* tant même qu'il eût réussi à créer un uavire capable de maintenir son angle d'attaque à la valeur voulue, un appareil aussi léger aurait-il résisté aux énormes vitesses qui lui étaient nécessaires? L'atterrissage, encore plus que l'essor, n'aurait-il pas été éminemment dangereux? Enfin, l'aéro-condenseur eùt-il été suffisant pour Ténorme quantité de vapeur qui produit une semblable puissance?

Toutefois, malgré les insuccès répétés de Maxim, il serait profondément injuste de ne juger ses navires que par le résultat finaL La machine volante ne sortira pas toute faite d'un même cerveau, et il convient de dire que Maxim a eu le mérite de créer une construction hardie, qui se distingue par des conceptions originales bien dignes de fixer l'attention. Sa machine est l'essai le plus sérieux d'aéroplane-navire.

Disposition caractéristique de l aéroplake Phillips.

Ça et là cependant on trouve des dispositif ingénieux dans quelques autres projets. Pour ne pas charger ce mémoire déjà long,

je me contenterai de vous citer le navire de M. Horatio Phillips, où la surface sustenlatrice se compose (jig. i6) de lames de per-

siennes placées sur an cadre vertical en acier. Ces lames aont en bois; elles ont une épaisseur variable qui ne dépasse pas dmm. Leur surface supérieure est convexe vers le sol, le maximum de courbure étant près du bord d*attaqae; la surface inférieure est concave, sauf près du bord avant où il y a une légère convexité; la flèche de la concavité est du reste extrêmement faible» C'est à peu près la section que la nature a adoptée pour Vaile (voir fig, iô) \ J'ai moQlré qu'elle a pour effet d'augmenter la réaction N à surface sus tentatrice égale, et de décliner cette réaction vers le bord d'attaque, Pbillips avait déterminé le profil des lames de façon que N fut vertical : pour cela, il s'était livré à des mesures ano métriques nombreuses, qui sont fort intéressantes au pûiut de vue de TAérodynamique- ^

Bès 1873, le commandant Renard avait construit un parachute dirigeable d'une forme similaire; le savant officier la préconisait dans les aéroplanes pour une raison différente de celle qui Ta fait adopter depuis par M. Phillips: il croyait alors que sous de faibles inclinaisons les appareils lamellaires étaient seuls soumis à la loi N =: i SV^ï; eu réalité, et contrairement à Topini^a généralement admise jusqu'à ces dernières années, cette loi est commune à tous les aéroplanes,

La surface sustentatrice du navire Phillips est d'un choix judicieux, mais à la condition d'y adjoindre un dispositif, quel qu'il soit, qui obvie aux dangers que courraient les voyageurs en cas d'avarie dans la machine. J'estime que la surface lamellaire concave vers le sol a non seulement Pavantage d'augmenter N, de relever cette réaction, et d'augmenter un peu l'inclinaison de l'aéroplane ; elle diminue considérablement les variations du centre de pression, cause principale des difficultés qu'on a rencontrées jusqu'ici pour assurer la stabilité, même des aéroplanesoiseaux.

M- Wellner a également imaginé un appareil qui utilise la réaction de l'air sur des surfaces analogues à celles de M. Phdlips^ mais d'une façon très différente : ces surfaces sont mobiles et constituent les aubes de grandes roues, tournant deux à deux en sens inverse, et dont Paxe est parallèle à la trajectoire suivie. Ce projet, d'ailleurs peu recoratnandable, a fait grand bruit il y a quelques années; la Société des Ingénieurs et des Architectes de Tienne, qui le patronnait j avait alloué à Pinventeur une forte subvention.

IV, — Théorie de Taéroplane-navire.

Dans les considérations que j'ai développées au paragraphe II, je me suis attaché à montrer combien la réalisation des aéroplanesnavires présente de difficultés. A cet effet, j'ai donné une idée de leur résistance à Favancement et de la légèreté que doit avoir le moteur; j'ai fait voir quelle doit être la surface en fonction de la vitesse, et quelle faible valeur est imposée à i*inclinaison de la voilure. J'ai tenu à établir ces faits à l'aide de résultats expérimentauxj car, si je les avais fait découler d'une théorie, j'aurais sans doute trouvé bien des incrédules. Maintenant que cette preuve est faite j je voudrais les coordonner, et vous donner rapi* dément la théorie de Taéroplane-navire quî se déplace d'un Qiouvement uniforme*

Equations giiitïérales.

J'ai établi précédemment, pour le cas d'uue trajectoire horizontale, la relation :

et j'ai montré que Tangle x, quelle que soit la forme de la surface

i Fig.27

sus tentât ri ce, ne peut avoir que de très faibles valeurs en l'état actuel de la science. Nous écrirons donc ;

Examinons maint eoant le cas où Taéroplane s'élève {ou descend), suivant un angle ^ (ou — ^) avec ThorizoD* Je dis que JE est également 1res petit. Pour le montrer, donnons aux forces les mêmes notations que précédemment, ol étant Tangle que fait, dans le plan de ces forces, la réactiou N avec la perpendiculaire à la trajectoire (fiq. 27 J, Nous raffecterons du signe -h ou du signe — suivant qu'il sera situé, par rapport à cette perpendiculaire, du côté de R ou du côlé de T*

On a (T — R)cos^ = Nsln {a -\- 3) par projection sur rhonzon^

1' ^ N cos (a + ^) — laYerticalej

T-R ^ tg(a + 3) P cos p

Or 3 ne peut avoir qu'une faible valeur, quel que soit son sigoe. En effet, s'il en était autrement, comme % est petit, on aurait sensiblement

T — R ^ tg^ P cos

d'où

. > tg^

ce qui est impossible, puisque, comme nous le savons, la valeur de — p — est très faible»

Ce résultat était à prévoir : en effet, nous avons vu combien il est difficile de réaliser un aéroplane évoluant dans un plan horizontal; il fallait donc s'attendre à ne pouvoir monter que suivant de très faibles rampes. Dans le mouvement descendant, il était visible a prhvi que la pente devait être petite pour que l'aéroplane eût un mouvement uniforme. C'est dans ce cas surtout qu'il faut éviter Taccélération : Toiseauj et particulièrement Toiseau de proie, peut bien faire des chutes foudroyantes, suivies d'énergiques ressources ; en dehors des questions d'habitabilité et de sécurité, dont il ne serait plus question avec de semblables manœuvres, les grandes surfaces nécessaires auxaéroplanes-naviresne sauraient résister à de pareilles réactions.

En résumé, les angles :? et ^ sont petits; les conditions les

plus optimistes qu'on puisse actuellement prévoir ne permettent

pas de leur assigner une valeur supérieure à S ou 6°. On peut

donc écrire :

et: P = N.

I^e système de ces deux équations est équivalent à celui que nous avoD3 obtenu par projectiou des forces sur l'horizon et sur la verticale. Pour avoir les équations générales du problème, il ne nous reste plus qu'à exprimer N et R en fonction de V et de a. Or la loi :

N ^ /SV^a

relative aux plans carrés qui se déplacent sous de faibles angles peut être étendue à des plans allongés et même a des surfaces plus complexes, pourvu qu'on prenne pour i une valeur convenable ; ce coefficient est plus grand avec les plans allongés dans le sens transversal qu'avec les plans carrés, avec les surfaces concaves qu'avec les surfaces planes» D'autre part, posons:

R = IwY^

tr étant la résistance du disque qui donnerait la résistance R par son déplacement orthogonal à la vitesse V, C'est une sorte de maitre-bau fictif, et il y a un avantage encere plus grand que pour les ballons dirigeables et les navires marius à ce qu'il soit mininaum dans les aéroplanes. Dans les conditions atmosphériques normales, le coefficient K est égal à 0,083, la résistance étant exprimée en kilogrammes, la surface en mètres carrés, et la vitesse

en mètres par seconde. D'autre part, ï? = 2 environ pour les

plans carrés; le rapport ^ est plus grand avec les plans allongés

et peut être sensiblement augmenté avec des surfaces allongées et concaves.

Si Ton élimine R^qui ne se présentera ni comme donnée ni comme inconnue dans les divers problèmes que nous nous proposons, on obtient les deux équations i

Dans ces formules, nous prendrons comme unités le kilogramme, le mètre et la seconde ,

T La première donne la traction p ^ Oy qu'il faut exercer pour

obtenir une vitesse V, capable de remorquer i kg de raéroplaue suivant la pente ^, De la vitesse dépend Tangle y., et par suite

rinclinàîson de la surface sustenlatrîce, It est remarquable que la relation entre « et V soiL indépeadante de p; ainsi, pour ua aéroplane donné, la vitesse est réglée par rinclinaîsou de la surface, quelle que soit la route suivie. On voit donc la nécessité de construire l'aéroplane d^ façon que le pilote puisse modifier cette inclinaisoD.

Kî i L'équation ô?=7^- + 3 + ^

peut s'écrire 0^ = 0^ + 3,

L'effort de traction à développer par kilogramme de Taéroplane pour suivre la pente p à la vitesse V est donc égal à l'effort nécessaire pour marcher en palier à la me aie vitesse^ augmenté (ou diminué) de l'effort nécessaire pour élever 1 kg sur le plan incliné de l'angle p.

Pour un aéroplane donné, O^j peut s'exprimer soit en fonctIoD de a seulement, soit en fonction de V.

Donc l'effort % est la somme d'un terme fixe ^ et d'un terme Ûo variable avec a, ou, si l'on veut, avec Y,

Les deux minimcms du travail.

Il y a intérêt à donner à Tangle a, et par suite à la vitesse, la valeur qui correspond au minimum de travail. Or, dans le genre de locomotion qui nous occupe, le travail doit être considéré sous deux points de vue différents : 1* travail dépensé poar parcourir 1 m au-dessus du sol; il est égal à l'effort de traction P% ; 2Hravaiï dépensé pour se soutenir pendant une seconde; il est égal à Pe? V.

% passe manifestement par un minimum, et l'angle ou la vitesse correspondants sont les mêmes quelle que soit la pente. De plus, l'angle est indépendant de l'altitude, car les deux coeffîcieûts K et l sont proportionnels à la densité de l'air.

Nous allons voir que l'angle est également indépendant du

poids du navire. Eu effet, e„, somme de deux lermes dont le produit est constant , est minimum pour :

d'où - .' --^g.

Ainsi, quand rinclinaison delà surface sustentaLrice a la valeur % donnée par cette équation, le voyage s'effectue toujours avec le minimum de traction par kilogramme, quelles que soient la pente, Taltitude, ou les variations dans le poids du navire, dues par exemple i rallégement en combustible. Mais la vitesse change avec Taltitude et îe poids, puisque Ton a : ^

Remarquons que -^ — -p. Donc, quand on marche à la vitesse

V, R = Pa' — NV. Or, Na' est la résistance à Tavancement de la surface sustcatalrice. On obtient ainsi ce théorème remarqua* ble, dû au commandant Renard ;

« Le minimum de reffortde traction a lieu quand la résistance du sustentateur est égale à la résistance de l'esquîL w

Le travail par secondée^ correspondant à ce minimum de travail pour parcourir 1 m est égal à Pe^ V, On a alors les relations:

6; = (2KcrY^ + Pp)V\

Au contraire, le travail dépensé pour se soutenir pendant uneseconde a un minimum c'p pour un angle -2' qui n'est pas indépendant de la pente, !^e travail est en effet ;

ou, si l'on remplace 0^ par son expression en V,

Vsv+ p +'^7^-

Le minimum a lieu quand V est racine de l'équation : P 3KaT^