LES APPAREILS D*AVIATION

de la machine motrice, et c'est dans cette étude qu'intervient, à chaque instant, l'application des principes exposés dans les chapitres III à VII consacrés à l'étude de la résistance de Pair.

Lorsqu'on veut construire un appareil d'aviation, le hut consiste, en effet, à réaliser le plus économiquement possible, au point de vue niécanique, la sustentation d'un poids déterminé et la translation de l'appareil avec une vitesse propre horizontale maximum.

Pour réaliser le premier de ces problèmes, il faut connaître les lois de la sustentation aérienne, afin de dépenser le moins de travail possible dans ce but spécial.

La sustentation étant assurée, le reste de la puissance disponible devra être employé à la propulsion dans le sens }iorizontal, et afin que l'appareil soit dirigeable, on sait que sa vitesse de translation doit être aussi grande que possible. Il s'agit donc, avec une puissance motrice donnée, d'imprimer au véhi-' cule une vitesse maximum. Il y a pour cela deux moyens. Le premier c'est d'avoir un propulseur ayant un bon rendement, et par conséquent d'obtenir, comme travail utile, sous forme de propulsion de l'appareil, une fraction considérable du travail dépensé. Ce travail de propulsion ainsi obtenu, il faut en tirer parti, de manière à réaliser une grande vitesse horizontale, et pour cela il faut réduire au minimum la résistance du véhicule à l'avancement.

Nous avons donc ainsi à appliquer ce que nous savons sur les sustentateurs d'abord, puis sur les propulseurs, et enfin sur les carènes. Nous devons chercher à obtenir de l'air un effet maximum comme support et coname point d'appui, et réduire au contraire au minimum l'obstacle qu'il nous présente.

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^ 2. - CLASSIFICATrON DES APPAREILS D'AVIATION

Il y a évidemment un grand nombre de solutions à la ijuestion, mais on peut les grouper en quelques cati/LTories distinctes. Dans le chapitre VI, consacré â la sustentation, nous avons déjà vu que celle-ci penl être dépendante ou indépendante de la propulsioii ; de là deux grandes classes d'appareils.

fïn peut aussi établir, en se plaçant à un autre paint de vue, une division en deux grandes catégories ; dans la première, la sustentation et la propulsion sont assurées par deux organes absolument di^ii nets Tun de l'autre ; dans la seconde, on demande k un organe unique d'assurer les deux fonctions. En combinant entre eux ces deux modes de classificaliû[i, on arriverait à constituer quatre catégories d'a|tpareils : les appareils à sustentation indépendaiiLL% dans lesquels la propulsion et la sustentation sont assurées par deux organes distincts : les appareils à sustentation dépendante et à deux organes »liy| i iicts également ; les appareils à sustentation indé- [ te j niante et à un seul organe à la fois sustentateur ei iiropulseur, et enfin, les appareils à sustentation il épc ridante et à organe unique.

Dans la première catégorie, l'appareil doit comprendre un sustentateur et un propulseur actionnés l'un et autre soit par le même moteur, soit par des jfinLours différents. Si l'on ne fait fonctionner que le isu^^lentateur, l'appareil pourra s'élever et se maintenir en l'air à une hauteur déterminée, mais il ne jHissédera pas de vitesse propre horizontale; il sera Jr pinet du vent comme un simple ballon libre ; pour lui donner la vitesse horizontale nécessaire à la dinclion, il faut en outre actionner le propulseur.

Les appareils de ce genre sont donc forcément

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d'une construction et d'un fonctionnement assez compliqués, mais ils présentent Tavantage que nous avons déjà eu l'occasion de signaler, de pouvoir manœuvrer dans la verticale, sans avoir besoin de se mouvoir en même temps dans le sens horizontal ; ils peuvent, en particulier, prendre leur essor et atterrir dans un espace restreint.

On a proposé un grand nombre de combinaisons pour réaliser des appareils de ce genre. Tous ceux qui sont fondés sur la sustentation ou la propulsion orthogonale sont à rejeter a priori j et nous ne devons admettre que ceux qui emploient Tattaque oblique, soit pour se soutenir, soit pour se diriger. Nous savons que de tous les organes de ce genre, le plus simple et le meilleur est Thélice; aussi, lorsqu'on veut réaliser de semblables appareils, la seule solution pratique consiste à employer, pour la sustentation des hélices à axe vertical, et pour la propulsion des hélices à axe horizontal. Les appareils ainsi conçus ont reçu le nom d'hélicoptères^ c'est-à-dire d'appareils dans lesquels les ailes sont constituées par des hélices. Malgré les avantages de la sustentation indépendante, ces appareils ne sont encore réalisés qu'à titre d'expériences, mais il n^est pas douteux qu'un jour ou l'autre, ils n'entrent dans les applications pratiques ; aussi leur consacrerons-nous un chapitre spécial.

Les appareils à sustentation dépendante, dans lesquels la propulsion et la sustentation sont assurées par deux organes distincts, sont aujourd'hui connus de tout le monde : ce sont les aéroplanes. On sait en quoi ils consistent : une surface sustentatrice faiblement inclinée, à grande envergure, est fixée d'une manière invariable au corps de l'appareil; celui-ci est entraîné en avant par l'action d'une hélice propulsive; pendant ce mouvement,

t l'air est dévié de sa position normale par la surface

sustentatrice, et obligé de s'abaisser pour lui livrer passage ; il en résulte une réaction verticale, dirigée de bas en haut, qui peut faire équilibre au poids de TappareiL ^ Les aéroplanes ont les inconvénients de tous les

I appareils à sustentation dépendante; ils ne peuvent

r s'élever du sol ou atterrir qu'à la condition de dis-

%: poser d'un vaste terrain horizontal et sans obstacle.

^ Ils doivent, en outre, pendant toute la durée du

i; voyage, maintenir leur vitesse horizontale, sous peine

de perdre la sustentation ; cet inconvénient est d'ailleurs beaucoup moins grave que le premier.

Mais, à côté de ces désavantages, ils possèdent des propriétés particulières, dont la principale est celle d'utiliser, mieux que tout autre appareil, la résisl, tance de l'air pour la sustentation, qu'on peut ainsi

réaliser de la façon la plus économique qui soit 5 connue aujourd'hui. C'est la grande raison de leur

succès, et c'est grâce à leur excellente qualité sustentatrice que les aéroplanes sont, à l'heure actuelle, les seuls appareils d'aviation réellement pratiques. Ajoutons que là position fixe des surfaces porteuses par rapport au corps de l'appareil, rend leur construction aussi simple que possible, ce qui n'a pas été sans influence sur leur développement.

L'homme n'a pas réalisé jusqu'ici, autrement que sous forme de modèles réduits, d'appareils volants dans lesquels la sustentation et la propulsion soient assurées par un seul organe. Par contre, c'est la seule solution dont la nature nous offre des exemples, et là elle est appliquée sous mille formes variées. L'aile de l'oiseau est à la fois, en effet, un sustentateur et un propulseur, et en raison de cette réunion dans un seul organe d'une double fonction, les mouvements de celui-ci nous apparaissent extrêmement

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compliqués. Un grand nombre de chercheurs désirant surprendre le secret du vol, ont essayé de reproduire, sans grand succès d'ailleurs, la complexité de ces mouvements. Leur échec ne doit pas nous étonner, car ce n'est pas en copiant servilement la nature que l'homme a pu réaliser les machines merveilleuses que nous employons aujourd'hui.

Avant d'être un volateur, un insecte ou un oiseau doit être un animal, c'est-à-dire un ensemble d'organes reliés entre eux d'une manière continue, afin de permettre la nutrition, et au besoin la croissance de toutes les parties dont l'ensemble constitue un corps vivant. Les mouvements que peuvent prendre ces organes doivent être de telle nature qu'ils ne nuisent en rien à cette continuité : aussi, un animal n'est pas une machine démontable, dont on peut enlever à volonté les différentes parties pour les replacer ensuite. Les machines construites par l'homme sont, au contraire*, formées de pièces détachées que Ton assemble les unes aux autres, et qu'on peut à volonté séparer ou réunir. Un mécanisme artificiel se démonte, un animal ne se démonte pas. L'homme peut, par suite, donner aux organes des machines qu'il construit les mouvements qu'il juge nécessaires, sans être gêné par la nécessité d'assurer la continuité de toutes les parties du mécanisme; il peut, en particulier, employer le mouvement de rotation continu qui est la base de toutes les machines qu'il construit, tandis que ce mouvement est impossible à réaliser dans un animal. Or, ce mouvement de rotation continu est, au point de vue mécanique, extrêmement avantageux, et ce serait une grande erreur que de se priver de cet avantage sous le prétexte d'imiter la nature. Pour la locomotion terrestre ou aquatique, on procède ainsi ; les locomotives et les automobiles sont action-

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nées par des roues, les navires par des hélices, et non par des pattes ou des nageoires. Il n'y a aucune raison sérieuse d'agir autrement en aviation, et il est certain que, dans l'avenir comme aujourd'hui les engins pratiques de navigation aérienne seron, actionnés par des organes animés de mouvements de rotation continue.

On peut, dans ces conditions, construire des appareils dans lesquels un seul organe assure à la fois la sustentation et la direction ; il suffit pour cela d'avoir une hélice à axe incliné : la force de traction de cette hélice aura une direction oblique, elle pourra se décomposer en deux forces, l'une verticale pour la sustentation, l'autre horizontale pour la propulsion. On a proposé, et même construit des appareils de ce genre ; ils ne se sont pas développés jusqu'ici pour les mêmes raisons qui ont empêché les hélicoptères de devenir des engins pratiques. Remarquons que ces appareils seraient à sustentation dépendante, puisqu'en même temps qu'on obtiendrait la sustentation on leur imprimerait une vitesse horizontale. Toutefois, si, comme on l'a proposé, il était possible d'incliner à volonté l'arbre de l'hélice, on pourrait, en la plaçant verticalement, consacrer celle-ci entièrement à la sustentation, et par conséquent se la procurer d'une façon indépendante, sans que l'appareil soit obligé de se mouvoir en même temps dans le sens horizontal. Nous dirons quelques mots de ces appareils à propos des hélicoptères, auxquels ils se rattachent.

Mais, ainsi que nous l'avons dit plus haut, ce sont les volateurs naturels qui nous offrent sous des formes variées l'exemple d'appareils d'aviation dans lesquels les deux fonctions sustentatrice et propulsive sont assurées par un organe unique, l'aile.

Parmi les volateurs naturels, les uns possèdent la

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sustentation indépendante, et les autres en sont privés. Un grand nombre d'entre eux, tels- que les aigles, les vautours, les albatros, ne peuvent s'élever qu'à la^^ondition de disposer d'un vaste espace horizontal; ils sont sous ce rapport logés à la même enseigne que les aéroplanes. Ce sont les oiseaux les plus grands et les plus lourds ; ils pratiquent exclusivement, ce que les naturalistes ont appelé le vol plané. Le^ petits animaux volateurs, au contraire, possèdent la sustentation complètement indépendante; ils peuvent s'élever verticalement et pratiquent ce qu'on appelle le vol ramé] les oiseaux de dimension intermédiaire pratiquent soit alternativement, soit simultanément les deux espèces de vol.

!Nous verrons plus loin les raisons mécaniques de ces différences, que je me borne à signaler ici. Les quelques appareils dans lesquels l'homme a cherché à imiter les mouvements du vol des oiseaux, et qui ne sont jusqu'ici que des objets de curiosité scientifique, ont été primitivement désignés soit sous le nom d'oiseaux mécaniques, soit sous celui d'appareils à ailes battantes. On les a également appelés des orthoptères ; ce terme était absolument impropre, car il voulait dire « appareils à ailes frappant l'air perpendiculairement », et tout le monde sait aujourd'hui que les oiseaux pratiquent généralement le vol oblique ; cette expression incorrecte doit donc être rejetée. Pour désigner, par un mot unique les oiseaux mécaniques artificiels, j'ai proposé il y a quelques années le mot omithoptère, qui veut dire « appareil dont les ailes sont analogues à celles des oiseaux », et j'ai eu la bonne fortune de voir ce terme généralement adopté.

Les ornithoptères ont pour caractère commun d'avoir les deux fonctions essentielles du vol assu-

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rées par un organe unique; on peut les concevoir doués ou non de la sustentation indépendante.

En résumé, il y a trois grandes catégories d'appareils susceptibles de réaliser le vol mécanique : les hélicoptères, les aéroplanes et les ornithoptères. Ces derniers ne présentent qu'un intérêt de curiosité ; nous leur consacrerons néanmoins un des chapitres de ce livre. Nous devons en consacrer un autre aux hélicoptères. Quant aux aéroplanes, en raison de leur importance actuelle et de celle qu'ils auront toujours dans l'avenir, nous nous en occuperons avec plus de développements, et c'est «par eux que nous commencerons l'étude détaillée des appareils d'aviation.