PÉRIODE DE MISE EN TRAIN

Voilà comme les choses doivent se passer quand le vent est rectiligne et uniforùie ; mais il faut aussi que l'aéronef soit débarrassé de tout contact avec le sol depuis un temps assez long, pour qu'il puisse

être assimilé à une molécule de Pair qui serait animée de la même vitesse que toutes les autres, si elle ne se donnait pas un mouvement propre. Si ces conditions sont réalisées pendant la plus grande partie des voyages aériens, elles ne le sont pas dès le début, car il y a une certaine période de mise en train.

Le navire aérien, quel qu'il soit, repose forcément sur le sol avant de prendre son essor, tant qu'il est porté par la terre ferme, il reçoit le verit comme tout ce qui se trouve à sa surface ; lorsqu'il s'élève et qu'il n'est plus retenu au sol, au moment même où il est abandonné en liberté, il subit le même effort qu'au moment immédiatement précédent, mais au lieu d'y résister comme auparavant, il s'y abandonne. Comme l'appareil présente une certaine masse, et par suite une certaine inertie, il ne prend pas immédiatement la vitesse du vent, mais il lui cède d'abord en partie, et par suite la vitesse relative du courant d'air diminue. Mais, l'effort exercé par le vent sur le corps solide est proportionnel au carré de cette vitesse relative ; cet effort diminue donc aussi. Il existe néanmoins toujours; et, grâce à cet effort persistant, la vitesse de l'appareil par rapport au sol s'accroît, tandis que sa vitesse par rapport à l'air ambiant diminue progressivement.

Il se passe ainsi quelque chose d'analogue, mais en sens inverse, à ce que nous avons vu à propos de la chute d'un corps pesant dans l'air. La résistance que l'air oppose à son mouvement augmente avec la vitesse de chute; cette vitesse augmente, mais avec une accélération décroissante jusqu'à ce qu'elle ait pris une valeur uniforme, ce qui a lieu quand la résistance de l'air est égale au poids de l'appareil. Ici, c'est le contraire. A mesure que l'aéronef, mis en liberté, cède à l'impulsion du vent, cette impulsion

350 LE VOL MéCANIQXIE. — LES AÉROPLANES

diminua et, au hmi d'un certain lenaips, eWe deyient tellement faible que le narigateUr a^en ne ressent plus aucun souffle; à ce moment sa vitesse est pratiquement égale à celle do vent*

C'est ce qui se passe pour tm corps sams vitesse propre horizontale, tel qu'un ballon libre, ou un hélicoptère qui ne ferait agir que ses hélices verti-cales. Si, à ce moment, l'appareil, dirigeable (m hélicoptère, mettait son hélice horizontale en marche, il posséderait une vitesse propre^ et il est bierî évident que les choses se passeraient, au point de vue de là direction, comme nous l'avons e:xposé jusqu'ici; mais cela n'aurait lieu qu'à p-artir du moment où, sans mettre en marche son propulseur, Fâ)ppareil serait entraîné avec une vitesse égale à celle du vent.

Il s'écoule un certain temps entre le moment où l'appareil est abandonné dans l'air, et celui où, powf employer l'expression consacrée, il a pris la, vitesse du vent. Cette période de mise en train est très oourte, quelques secondes seulement, pour un aéros* tat; pour un appareil d'Aviation, elle est plus longue, parce que la surface qu'il présente au vent est moins développée par rapport à sa masse; au lieu de 1 seconde, il faudra peut-être 1 minute, ou même davantage; mais néanmoins il s'agit toujour* dé périodes de courte durée.

Si un dirigeable mettait son hélice en mouvement dès le début, les phénomènes seraient un peu plus compliqués, mais au bout de quelques secondes néanmoins, l'appareil aurait pris la vite«{ge an vewt, c'est-à-dire qu'il n'aurait, par rapport àl'air ambiant, d'autre vitesse propre que celle que lui donne son hélice. Il en est de même pour les aéroplaneis, qui sont toujours obligés, comme on le âait, de mettre leur hélice en mouvement avant de quitter le soL

LE BÔLE DU VENT flfpl AVIATION 351

§ 3. — UOI.E DU VEWT A« ^PART ET A L'ATTERRISSAGE.

Si, pendant le eonrs d'un voyage aérien, les aviateurs, pas pln§ que l^s aéronautes, n'ont à tenir compte du vent autrement que pour régler leur vitesse propre, de manière à atteindre le but qu'ils» ont -çboisi, ils ont intérêt 4 tenir compte de sa direction pour leurs lïiancwvres de départ et d'atterrissage.

On sait que pour qu'un aéroplane quitte le sol, il faut qu'il ait acquis une yitesse suffisante pour qu'avec l'angle d'attaque qu'il possède, sa force sustentatrice soit supérieure à son poids. Or, la vitesse dont il s'agit n'est pas la vitesse par rapport au sol, mais la vitesse par rapport à l'air. En air calme, ces deux vitesses se confondent; mais, si l'aviateur tente de s'élever avec vent arrière, il devra avoir, par rapport au sol, une vitesse égale à la vitesse propre nécessaire à la sustentation^ augmentée de la vitesse du vent. Si, par exemple, il lui faut 15 mètres de viltesse par rapport à l'air pour se décoller, si le yent lui souffle dans le dos avec une vitesse de 10 mètres par seconde, il ne s'enlèvera que lorsqu'il aura, par rapport au sol, une vitesse de 35 mètres à la se^çonde. Si, au contraire, il marche contre mx vent 4ebout de 10 mètres ^ la seconde, p<our attei»^ dre la vitesse de décollement qui est de 1& mètpes par ra^pport à l'ai?*., il lui suffira de ^e déplacer, par rapport au sol, avec une vitesse de 5 mèjtr^s à te secon4e. Il ^mble dpnc beauc/oup plus facile de s'élever avec vent debout qn'ayec vent arrière.

C'est, en effet, ee qui a Ûeu lorsqu'on se donne la vitesse en prenant appui sur le sol. C'était le cas de liilienthal et de ses imitatenrs; lorsqu'ils faisaient des glissades aériennes, pour se donner la vitesse

propre suffisante, ils couraient avec leur appareil et ils avaient soin de marcher contre le vent, de manière à ajouter sa vitesse à celle de leur course. Mais, lorsqu'un aéroplane prend son essor, ce n'est pas sur le sol qu'il s'appuie, c'est sur l'air au moyen de son hélice. Cette hélice ne pourra lui imprimer la vitesse nécessaire au décollement que grâce au point d'appui qu'elle prend sur l'air supposé calme ; il lui faudra donc faire le même effort, quelle que soit la direction du vent, et l'influence du vent debout ou du vent arrière ne se traduira que par une modification dans la durée de la période de lancement et la longueur du chemin parcouru avant le

FiG. 118.

décollement. Aussi les aviateurs qui, au début, suivant en cela l'exemple donné dans les glissades aériennes, avaient l'habitude de partir toujours avec vent debout, s'affranchissent de plus en plus de cette sujétion, et, dans la plupart des aérodromes, on a pu les voir s'élancer parallèlement à la piste, par tous les vents possibles.

Au moment de l'atterrissage, l'aviateur a intérêt à tenir compte de la vitesse du vent et de sa direction, de manière à modifier les conditions dans lesquelles il reprendra le contact du sol.

Supposons, ce qui arrive toujours à la fin d'un vol, qu'il ait supprimé son moteur et descende en pente douce. S'il n'y a pas de vent, il abordera le sol comme l'indique la figure 118, suivant un angle ABC

égal à sa pente, et avec une vitesse égale à sa vitesse propre.

Si, comme Tindique la figure 119, il atterrit avec

FiG. 119.|

vent arrière, sa vitesse, par rapport à Tair, sera toujours représentée par AB, mais le vent ayant une vitesse égale à BD, sa trajectoire, par rapport au sol, sera dirigée suivant AD; Tangle d'abordage ADG se trouvera très réduit.

Si, au contraire, comme on peut le voir figure 120,

)^^^^^^!^ii't0t^>^^

FiG. 120.

l'aviateur a le vent debout, la composante BD sera dirigée en sens inverse de la marche, la trajectoire apparente de l'aéroplane sera rapprochée de la verticale, l'angle ADG sera augmenté, et si la composante du vent DE était égale à la vitesse propre horizontale, l'appareil semblerait descendre verticalement suivant AE.

Sauf des cas exceptionnels, on a intérêt à descendre avec le vent debout, de manière à diminuer la vitesse avec laquelle on arrive au contact du sol.

354 LE VOL MÉCANîWB. ^- UES AÉROPfcANES

§ 4. — MODIFICATIONS DU VENT IDENTIQUES DANS TOUTE L'^TENDiJC P'UN AÉRO)^LANE.

Nous pourrions terminer ici ce chapitre si le vent était toujours rectiligne et uniforme, mais si c'est la règle générale, elle présente de nombreuses exceptions.

Le vent peut changer de vitesse tout en conservant la même direction ; il peut changer de direction en gardant la même vitesse; l'une et l^'a.utre peuvent, enfin, se modifier simultanément.

€e serait déjà gênant, mais dans de faibles proportions, si les changements de vent présentaient une étendue suffisante pour se manifester simultanémenf^de la même manière dans toutes les parties d'un aéroplane, mais parfois il n'en est pas ainsi. La masse d'air ambiant peut être le siège de remous et de tourbillons qui se traduisent par des différences de vitesse et de direction soit entre l'arrière et l'avant, soit entre la droite et la gauche de l'appareil. Nous aUons dire quelques mots de chacune de ces éventualités, en commençant par examiner oe qui «e passe d^jas le c«^ le plus simple, ç'est'à^ire Jor^^e les nwjdificatioos -de vitesse et de direction du vent sont d'wwe ét^fiéim swfîisaate ppur intéreç^er ég^l^went tjoutes les p^iiies de r3,éropJao0,

Supposons d'iabord que la direction du vent restant constante, celui-ci change de vites^, et, pour plus de simplicité, supposons que l'^^éroplane marphe dans H même direction que le vei?t, ç'egt-4dire soit vent debout, soit v,eot iarrièr-ç.

Tant que le vent est uniforme, l'aviateur ne s'en aperçoit pas. Mais si, étant debout, le vent vient à augmenter, ou si, étant arrière, il vient à diminuer.

Taéroplane ne prendra pas instantanément la nonyeile vitesse du vent et il sentira un eourant d'air indépeadant de celui que lui procjur^ son propulseur. Bans rhypothèse que nous venons de faire, sa iritesse propre se trouvera subitement augmentée sans qu'il Mi fait aucune manœuvre pour cela, Comme nous avons supposé que cette action se manifestait à la fois dans toute retendue de l'app$.T reil, sa stabilité loagitudinale ou transversale ne sera pas troublé-e, mais la vitesse ayant augmenté, la force sustentatrice augmentera. Par suite, si S3. trajectoire était horizontale, elle deviendra ascendante; si l'appareil montait, il montera plus vite', s'il descendait, il descendra moins vite, ou restera au même niveau, ou même pourra monter «ans l'avoir voulu.

Dies phénomènes inverses se manifesteraient si le vent debout venait â diminuer ou le vent arrière à a;ugm enter. La vitesse relative se trouverait inopi^nément réduite, par conséquent la forée sustentatrice diminuerait brusquement, et, si l'aéroplane 4tait en marcfce ascendajîte, il monterait moins vite, ou resterait immobile, ou même descendrait laaalgré lui; s'il était en marche horizontale, il descendrait forcément, et, s'il était en période descendante, sa vitesse de chute serait accrue^.

Ce ne sont pas là de simples hypothèses et la pratique des voyages en aéroplane démontre la réalité de ces effets. On a eu d'ailleurs à en cons^tater d'analogues dans les aérodromes et ce fut même la cause d'accidents graves. Lorsqu'un aéroplane fend l'air avec une vitesse propre de 60 kilo-

1. C'^st Ik. l'explication de ce que certains aviateurs ont appelé des trous d'air; il ne faut pas attacher à cette expression un caractère de réalité, mais les choses se passent comme si Tair manquait sous l'aéroplane.

mètres à Theure ou même davantage, il traîne derrière lui un sillage à la manière d'un bateau. Dans cette sorte de queue de comète' invisible qui le suit, le vent est modifié; si Pair était calme, il est entraîné à la suite de l'aéroplane avec une vitesse d'autant plus grande qu'on en est plus approché. Lorsque l'aéroplane n'est pas éloigné du sol, les spectateurs peuvent parfaitement sentir ce souffle leur balayer le visage. Si cet appareil vient à passer dans le voisinage d'un autre aéroplane, il modifie pour lui la vitesse de l'air comme le ferait un changement de vent. Si les deux appareils marchent en sens inverse l'un de l'autre, les vitesses se trouveront augmenter dans le voisinage du point de croisement et tous deux s'élèveront plus ou moins ; si au contraire l'un d'eux, plus rapide, marche dans le même sens qu'un précédent et vient à le dépasser, celui-ci se trouvera dans le cas de l'augmentation de vitesse de vent arrière que nous avons antérieurement examiné ; sa vitesse relative se trouvera subitement diminuée et sa force sustentatrice pourra devenir insuffisante. L'aéroplane ainsi dépassé se trouvera. rabattu vers le sol, et, dans certains cas ces rabattements, produits par le passage d'un autre appareil, ont entraîné des chutes dangereuses. Le fait fut constaté pour la première fois en 1909, au cours de la Grande Semaine de Champagne.

Depuis lors, on a pris des précautions pour éviter ces sortes de collisions; de plus, les aviateurs prévenus ont su se garer contre ces dangers par des manœuvres appropriées.

On a prétendu que les variations de vitesse de cette nature pouvaient servir à économiser la force motrice et à se maintenir en l'air sans dépense d'énergie; théoriquement la chose n'a rien d'impossible. Supposons un aéroplane ayant 20 mètres de

vitesse par seconde en air calme ; sa force sustentatrice est proportionnelle au carré de 20, c'est-àdire à 400. Si, par suite d'ujie variation de la vitesse du vent, la vitesse relative se trouve subitement augmentée de 1 mètre, par exemple, et- portée à 21 mètres par seconde, sa force sustentatrice sera proportionnelle au carré de 21, c'est-à-dire à 441; c'est une augmentation d'environ 10 p. 100; elle n'est pas négligeable. Pendant cette période, l'aéroplane pourra s'élever sans dépense spéciale de travail, mais au bout d'un certain temps il aura repris la vitesse du vent et l'effet favorable de la modification aura disparu.

Si le vent se modifie, de manière à diminuer la vitesse relative de 1 mètre, l'effet inverse se produira, c'est-à-dire que la force sustentatrice ne sera plus proportionnelle au carré de 20, mais à celui de 19, qui est égal à 361 ; elle deviendra insuffisante et l'aéroplane descendra. On voit donc qu'en cas d'ondulations de ce genre, si l'on gagne pendant certaines phases, on perdra pendant d'autres ; mais la perte sera un peu inférieure au gain. Le bénéfice est, en effet, dans l'exemple choisi, de 41/400, tandis que la perte n'est que de 39/400; il y a donc une différence d'environ 1/2 p. 100 de la force sustentatrice, qui pourra constituer un bénéfice. C'est fort peu de chose avec les chiffres que nous avons choisis, mais cette différence pourrait être plus importante dans d'autres hypothèses. Malgré tout, je ne pense pas que ces ondulations du vent puissent expliquer des vols indéfinis sans dépense d'énergie.

Lorsque les observateurs citent des cas de vol plané à des hauteurs constantes sans aucun battement d'ailes, on ne peut guère, à mon avis, les expliquer par ces changements de vitesse du vent, bien qu'on doive admettre que les oiseaux pos-

358 LE VOï, MÉCANI<^lJE, — LES Ail»OP|^ANES

sèdent un instiuct qui leur permet d'à© tirer toiit le parti possible. La véritable e^plieatioa eae p^ir^ît être une (iles suivautes : ou bien les observateurs étant trop éloignas des ois<çajtix placeurs n'oul peç constjBité des coup» d'aiJe^^s qu'iljs pouvaient doaner de temps 4 autre ; ou bien ces oiseaux descendaient en réalité, mais avec une vitessj^ teU^mient ûtible qu'elle a pu échapper anx observations; ou bien enfin il y avait des ^courants ascendants, H c'esi probablement r^yplicatio» générale, car mn pkéfiomènes de planement sont observés *oit m pays dte montagnes où le relief du sol peut provoqua des déplacements de Pair dans 1^ sens vertical, soît audessus d<e plaines fortement écJjtauffé^ par le soleil, ce qui, tout le mond^ Je sait, est éminemmeat favorable au^ courants ascendaMs^

Il me resterait, avant de quitter cetite partie dp sujet, à examiner ce qui se passe lorsqui^ les changemente de vitesse du vent, mi Heu d^ se produire parallèlement à Taxe de l'aéroplane, se prO(duiseni de droite h gauche, ou dans une direction oblique. Il y aurait à faire, dans cb^que eas particulier, ua<e étude détaillée, ce qui nou« entraînerait beaucoup trop loin. On peut toutefois, d'une manière général©, dire que les changements pawUèles à Taxe nffe^iîteat la force sustentatrice, taudis que les ehangementsde vitesse qui lui sont perpendiculaires ne la modiftettit pas beaucoup et provoquent seulement une dérive m^omentauiée de l'appareil, dp©4 iJs modifient la tr*jetctoire.

L'analyse d^s effets produits par les chaugeweots

1. Si Ton veut conserva l'e^pr^ssiop de yol à vQÎÎe employée par un grand nombre d'aviateurs, on pourrait l'appliquer aux manœuvres exécutées par les oiseaux planeurs, en vue d'utiliser le mieux possible les ehangemepts de vitesse ou de direction du vent.

brusques de directioTi du veut est plus compliquée ; on peut essayer de s'en rendre compte pour des hypotbèses déterminées, en voyant dans chaque cas comment la vitesse relative se trouve modifiée^- c'est, en elfet, cette vitesse seule qui compte — et essayer de calculer ce qui en résultera au point de vue des forces auxquelles Taéroplane est soumis- D'une manière générale, toute circonstance qui vient à modifier k composante^ de la vitesse relative parais lèle à l'axe de l'appareil, affecte la force su&tentatrke; les autres modifications l'affectent peu et tendent à dévier l'appareil sur le côté, ou à changer sott orientation et parfois à compromettre sa stabilité dans un sens ou dans l'antre.

Les effets seraient plus compliqués encore si la direction et la vitesse venaient à se modifier simultanément^ mais seraient soumis néanmoins à la naênie règle générale»

§ 5. — MODrFiCATIONS DU VENT VARIABLES D'UN POINT A UN AUTRE D^UN AÉROPLANE.

Malgré l'imprécision des lignes qui précèdent^ où peut se rendre com|)te que ces changements de direction et de vitesse du vent peuvent comprotoettre la stabilité de l'aéroplane de toutes les manières possibles ; il en est ainsi, à plus forte raison, quand les perturbations atmosphériques sont d'une étendue assez faible pour être différentes d'un point à un autre de l'aéroplane.

Considérons, par exemple/ le cas simple d'une augmentation ou d'une diminution de la vitesse relative parallèle à l'axe, et admettons que les choses se passent d'une façon différente sur les deux ailes. Si la vitesse relative augmente sur l'aile droite, tout en restant la même sur l'aile gauche, la force susten-

tatrice augmentera sur la droite seulement; elle restera la même à gauche, si bien que le côté droit va être soulevé, comme si un génie malfaisant prenait l'extrémité de l'aile droite par la main pour faire chavirer l'aéroplane. La stabilité transversale se trouve ainsi compromise, grâce à un phénomène qui, s'il était uniforme, n'aurait eu d'autre résultat que de faire monter légèrement l'appareil, en dehors de la volonté de son pilote. Si la différence se produit, non plus de la droite à la gauche, mais de Tavant à l'arrière, c'est la stabilité longitudinale qui, cette fois, se trouve compromise.

Ces deux stabilités longitudinale et transversale, absolument essentielles à la sécurité, risquent donc d'être troublées par des changements simples et de peu d'importance, toutes les fois que ceux-ci n'affectent pas d'une manière égale les différentes parties de l'appareil ; il en est à plus forte raison ainsi lorsqu'on se trouve en présence de perturbations compliquées et intenses, comme de véritables tourbillons.

Ces phénomènes sont encore très mystérieux, et le seront sans doute longtemps, car il sera probablement toujours impossible d'en analyser les effets compliqués et de prévoir avec certitude leur apparition. C'est là qu'il faut chercher la cause principale de ces accidents souvent inexplicables qui, au cours d'un vol, viennent brusquement interrompre la marche précédemment régulière de l'aéroplane. C'est peut-être ainsi qu'on pourrait expliquer les catastrophes dont ont été victimes Lefebvre, Delagrange, Leblond, Chavez, et qui causeront peut-être, hélas, d'autres deuils^.

1. Lignes écrites en septembre 1910. Ces craintes n*ont été, depuis, que trop justifiées par les évéùements.

Certains de ces. accidents mal expliqués résultent, il est vrai, de défauts de construction des appareils, ou de fausses manœuvres des aviateurs ; mais je suis intimement persuadé qu'on peut en attribuer un certain nombre aux perturbations atmosphériques.

Pourtant, elles ne sont pas toujours les seules coupables. On se rappelle peut-être qu*au chapitre XIII nous avons vu comment les essais de virage se terminaient au début par des accidents, et comment, grâce à des manœuvres convenables, on arrive maintenant à virer en aéroplane avec une sécurité parfaite. On pouvait croire, en 1907, que ces chutes en courbes étaient dues à des remous atmosphériques, tandis qu'elles ne tenaient qu'à l'impéritie des aviateurs. Peut-être découvrira-t-on ultérieurement des causes analogues permettant d'expliquer certains accidents mystérieux aujourd'hui. Néanmoins, les perturbations de l'atmosphère, svirtout si elles ont une faible étendue, constitueront toujours un danger, ou au moins une gêne, pour les aéroplanes.