TRAVAIL DE PROPULSION. — VÉHICULES AQUATIQUES OU AÉRIENS
Lorsqu'un véhicule se meut dans un fluide, liquide ou gaz, l'effort de traction nécessaire suit des lois
très différentes de celles que nous venons de voir. Pour les véhicules terrestres, Feffort de traction est constant, sur un sol donné. Pour les véhicules aquatiques ou aériens, cet effort de traction est, nous le saroiis déjà, proportionnel au carré de la vitesse. Nous avons vu, en effet, au chapitre précédent, que c'est une loi générale, dans les limites de vitesse qui nous intéressent.
Si un navire aérien nécessite un effort de traction de 1 kilogramme, par exemple, pour se transporter à travers Tatmosphère à la vitesse de 1 mètre par seconde, à l'allure de 2 mètres, l'effort de traction sera de 4 kilogrammes ; à celle de 3 mètres, l'effort sera de 9 kilogrammes ; à la vitesse de 5 mètres, de 25 kilogrammes, et à celle de 10 mètres, de lOQ kilogrammes. On voit avec quelle rapidité cet effort augmente en même temps que la vitesse.
Si nous considérons le travail nécessaire pour parcourir un chemin déterminé, 1 kilomètre, par exemple, nous voyons qu'au lieu d'être constant, comme dans le cas des véhicules terrestres, il augmente suivant la même proportion que l'effort de traction. A la vitesse de 1 mètre par seconde, nous dépenserons 1.000 kilogrammètres pour parcourir 1 kilomètre; nous en dépenserons 4.000, ,à l'allure de 2 mètres par seconde; 9.000, à la vitesse de 3 mètres; et 100,000 à l'allure de 10 mètres par seconde.
Mais si, au lieu d'envisager le travail nécessaire pour parcourir un chemin donné, nous voulons évaluer le travail dépensé dans un temps déterminé, nous constatons que cettç dépense augmente plus rapidement encore. Le travail est, en effet, toujours égal au produit de l'effort par le chemin parcouru. Or, ce chemin parcouru dans l'unité de temps n'est autre que la vitesse, et comme l'effort de propulsion
est déjà proportionnel au carré de cette vitesse, c'est au cube de cette même quantité que sera proportionnelle la dépense de travail dan^ un temps donné.
Revenons à notre exemple numérique. A la vitesse de 1 mètre par seconde, Tefifort de traction est supposé de 1 kilogramme. Cet effort multiplié par le chemin parcouru, soit 1 mètre, donnera la dépense de 1 kilogrammètre par seconde, ou de
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8.600 kilogrammètres à l'heure. Si nous marchons à l'allure de 2 jnètres à la seconde, notre effort est égal h 4 kilogrammes au lieu d'un ; le travail par seconde est égal au produit de 4 kilogrammes par le chemin parcouru, qui est maintenant de 2 mètres; c'est donc 8 kilogrammètres, à la seconde, ou 28.800, à rhçure, que nous devons dépenser. On verrait de mèmeque pour se transporter à la vitesse de 3 mètres par seconde, il faudrait un effort de traction de 9 kilogrammes; un travail de 27 kilogrammètres par seconde, ou de 97.200 par heure; enfin, à la vitesse de 10 mètres par seconde, nous
aurons un effort de traction de 100 kilogrammes, et une dépense de 1.000 kilogrammètres à la seconde, ou 3.600.000 à rheure. On voit avec quelle rapidité augmente la dépense de travail. Les figures 14 et 15
t)ermettent de s'en rendre compte. Dans ces figures, es abcisses sont proportionnelles aux vitesses, et les
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ordonnées sont, pour la figure 14, proportionnelles aux efforts de traction, et, pour la figure 15, proportionnelles à la dépense de travail par unité de temps. Pour les véhicules aquatiques ou aériens, le travail dépensé augmente donc d'une façon véritablement effrayante avec la vitesse de translation, et comme le chemin parcouru dans une heure n'est que proportionnel à la vitesse, il en résulte que chaque kilomètre parcouru coûte une dépense d'énergie variable suivant la vitesse. Cette dépense d'énergie, par kilomètre, est proportionnelle à l'effort de traction et varie par conséquent en raison directe du carré de la vitesse horizontale. On peut donc se rendre compte du prix énorme, au point de vue mécanique, auquel il faut acheter la vitesse dans les
véhicules aquatiques ou aériens. Pour doubiel* une vitesse, il ne faut pas une machine deux fois plus puissante, mais huit fois plus puissante, et quand on possède cette machine, il faut se résigner à dépenser quatre fois plus de combustible que lorsqu'on se contentait d'une vitesse moitié moindre. L'augmentation de dépense par kilomètre parcouru et Taccroissement de la puissance des moteurs deviennent plus sensibles à mesure que la vitesse augmente. On voit ainsi pourquoi il est si difficile d'augmenter la vitesse des véhicules aquatiques ou aériens, et comment un accroissement d'apparence minime représente un progrès mécanique remarquable. L'instinct du public ne s'y trompe pas, et tout le monde sait que lorsqu'on est arrivé à réduire de quelques heures la traversée du Havre à Newr-York, on a le droit de s'enorgueillir du résultat obtenu.
§ i - IMPORTANCE DE LA VITESSE EN NAVIGATION AÉRIENNE
Si les lois qui relient l'effort de traction, le travail et la vitesse sont les mêmes pour les véhicules aquatiques et les véhicules aériens, ces derniers présentent néanmoins des particularités toutes spéciales.
C'est qu'en locomotion aérienne, la vitesse n'est pas une question de convenance et d'agrément, une sorte de luxe dont on pourrait se passer, mais une question de première nécessité. Sur terre ou sur mer, que l'on marche vite ou lentement, si l'on avance d'une manière continue, on finira toujours par arriver au but. Il n'en est pas de même dans l'atmosphère. On sait qu'un navire aérien n'est dirigeable que s'il a une vitesse propre supérieure à celle du vent. Dans le cas contraire, il pourra naviguer indéfiniment sans s'approcher du but ; si la vitesse du vent est rigoureusement égale à la vitesse propre,
l'aéronef qui lutlemt directe^neut contre lui resterait toujours au même poiut; si la vitesse propre est inférieure à celle eu vent, le véhicule s'éloiguera 4u but, malgré tous ses efiorts pour Tatteindre. Or, les vitesses du veut sont variables, si bien qu'un même navire aérien qui peut^ par exemple, fetire 30 kilomètres à Theure, sera dirigeable le jour où le vent en fera 20, et cessera de l'être le jour où il en fera 40. Pour être dirigeable dans la plupart des circonstances, il faut avoir une grande vitesse propre, et c'est cette vitesse propre qu'on achète au prix du travail énorme que nous venons d'évaluer. Mais, quelque chère qu'elle soit, cette vitesse est indispensable, et elle constitue la^premiè^e qualité de tout navire aérien, car, sans elle, il est le jouet du vent et ne peut aller que là où il le mène, A quelque prix qu'il faille acheter la vitesse, nous ne pouvons doncnous en passer.
Il y a encore entre les navires aériens et aquatiques une autre différence importante. Pour les uns comme pour les autres, il faut distinguer, au point de vue pratique, entre deux vitesses : la vitesse propre, c'est-à-dire la vitesse du véhicule, par rapport au fluide ambiant supposé immobile, et la vitesse absolue, c'est-à-dire celle du déplacement du navire, par rapport à un point fixe de la surface du soi. Cette dernière est celle qui nous intéresse, au point de vue pratique. Si nous voulons nous rendre en aéroplane de Paris à Bordeaux, la durée du voyage dépendra de la vitesse absolue. Par contre, la consommation de combustible, pendant un temps donné, sera, comme nous le savons, proportionnelle au cube de la vitesse, mais de la vitesse propre, c'est-à-dire de la vitesse, par rapport à l'air ambiant supposé inamo* bile. Ainsi, au point de vue de l'effet utile, c'est- la vitesse absolue qui nous intéresse; au point de
Yu« de la dépense, ' c'est, au <50ntraire, là vitesee propre.
Ce que nous venons de dire est vrai sur l'eau comme dans Tair» De plus, dans les deux genres de locomotion, la vitesse absolue est la résultante de la vitesse propre et de la vitesse de déplacement dont peut être animée, par rapport au sol ferme, la masse fluide sur laquelle le véhicule prend son appui. Dans Teau, ce déplacement s'appelle un courant ; dans Tair, on le désigne soiis le nom de vent. Mais, où la différence apparaît, c'est que les vitesses des vents sont beaucoup plus considérables que celle des courants aquatiques, et que, par suite, sur l'eau, la différence entre la vitesse propre et la vitesse absolue est si faible que l'on a, à peine à en tenir compte; il en est tout autrement dans l'air où les vitesses des vents sont considérables. Il en résulte que, sur l'eau, les vitesses qui nous intéressent, au point de vue de l'utilisation ou de la dépense d'énergie, sont sensiblement égales, tandis qu'elles peuvent être très différentes lorsqu'il s'agit de navigation aérienne.
