INFLUENCE OU CORPS SOLIDE

En ce qui concerne le corps solide, les causes principales qui peuvent modifier la résistance de l'air sont : sa forme géométrique, ses dimensions et le degré de poli de sa surface en contact avec le fluide ambiant.

Tout le monde se rend compte qu'un corps de forme effilée éprouve de la part de Pair une résis^ tance moins grande qu'un corps de forme obtuse ; un fuseau allongé, forme adoptée pour les ballons dirigeables, résiste évidemment moins qu'une sphère de même diamètre, la sphère elle-même résistera moins qu'un disque circulaire, et celui-ci moins qu'une demi-sphère creuse, en forme de cuiller présentant sa concavité au courant d'air. Mais s'il est facile de se rendre compte a priori que tel type de forme présentera plus ou moins de résistance que tel autre, lorsqu'on veut préciser cette différence et la caractériser par des chiffres, le problème devient beaucoup plus délicat. Dans l'état actuel de nos connaissances, on ne peut songer à le résoudre par le calcul, et il faut s'adresser à l'expérience pour déterminer le coefficient de résistance caractéristique de chaque forme géométrique.

Parmi les innombrables formes que peuvent présenter les corps solides en mouvement relatif par rapport à l'air ambiant, il en est qui présentent au point de vue pratique un intérêt tout particulier, ce sont les formes symétriques autour d'un axe recti-

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ligne. Quand le mouvement d'un tel corps par rapport à Tair est lui-même rectiligne et parallèle à Taxe de symétrie, on est certain d'avance que la résistance de Tair aura une résultante unique, parallèle à Taxe du corps. Le problème est alors simplifia, ce qui est fort heureux, car dans la pratique, les cas de ce genre sont extrêmement fréquents.

Deux corps géométriquement semblables éprouvent de la part (ie Tair, dans des circonstances par ailleurs identiques, une résistance qui augmente avec leurs dimensions. On admet que cette résistance est proportionnelle à la superficie de la maîtresse section, c'est-à-dire de la plus grande section faite dans le corps, par un plan perpendiculaire à la direction du mouvement. La superficie de cette section est d'ailleurs évidemment proportionnelle au carré des dimensions linéaires du corps considéré ; pour des corps solides géométriquement semblables, la résistance de Tair est par suite proportionnelle au carré des dimensions linéaires.

Cette loi n'est qu'approximative; on s'en contente faute de mieux, mais il est évident qu'on ne peut pas l'admettre comme absolue. Jusqu'ici, malheureuse-» ment, les expériences faites à son sujet manquent de précision ; quelques-unes même sont contradictoires, et il est très désirable de faire cesser l'incertitude sur ce point. Toutefois, dans la pratique, on peut admettre cette proportionnalité au moins dans certaines limites.

Nous avons déjà vu que dans la question de résistance de l'air, on néglige les effets de la viscosité. D'autre part, on admet que lorsque le courant d'air n'est pas perpendiculaire à un élément de surface frappé par lui, la résistance supportée par cet élément peut être décomposée en deux, l'une normale, et l'autre tangentielle ; l'expérience démontre

84 LE VOL MÉCANïOl'E. — LES AÉROPLANES

qtte la plupart dû temps la Gomposanie aormale est beanconp phï« grande qxte là composante tangen* tïelle.

Il semblerait résulter de totit cela qu'il est peu important, en aérodynamique, que les surfaces des corps soient plus ou moins bien polies ; en réalité, il n'en est rien. Avfec la perfection du poli des surfaces, la résistance de Vmt diminue dans de3 proportions notables, surtout si les viteçses sont grandes, et si la direction du mÈouvement est peu inclinée par rapport aux éléments de la surface du corps solide. Il est impossible de préciser Tinfluence de cette cause, mais il est hors de doute qu'on a, dans la plupart des cas, un avantage très grand à donner aux surfaces en contact avec l'air en mouvement une apparence aussi lisse que possible.

§ 5. - mr LUÈNCë du ûéPLACEMëNT

Enfin, parmi les causes qui modifient la résistance de l'air, il en est qui dépendent à la fois de Tair et du corps solide, ou plus exactement du mouvement de l'un par rapport à l'autre.

Le premier principe admis est celtii de la relatif vite. Que le corps solide soit en mouvement dans un air immobile, où qu'un corps immobile soit frappé par un courant d'air, ou même que l'un et l'autre soient en mouvement par rapport à un point de repère extérieur, la résistance de l'air ne dépend que du mouvement relatif du corps solide par rapport au fluide. Ce principe est conforme à tout ce que nous savons aujourd'hui en mécanique, et il permet d'expliquer un grand nombre de phénomènes, ou de résultats d'expériences. Il ne semble même pas qu'il aurait jamais dû être mis en question, et cependant quelques personnes paraissent le contester, et s'ap-

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puieot pour cela sur des expériences qui, «tu pre^ mier abord, seraient assez concluantes. Je pense avec rinamease majorité des savants et des techniciens d'aujourd'hui, que ces anomalies tiennent à ce qu'on a supposa sans preuves suffisantes, que dacs les expériences présentéfes comme contradictoires à ce principe, les mouvements relatifs du corps solide et de Tair ambiant étaient identiquement les mêmes, tandis qu'en réalité, ils présentaient des différences qui avaient échappé aux expérimentateurs. Quoi qu'il en soit, nous admettrons le principe de la relativité. Qu'un oiseau soit maintenu immobile dans l'air agité par le vent, qu'il soit animé, au contraire, d'un mouvement propre au milieu d'un air absolument calme, ou encore qu'il évolue au milieu d'un air se déplaçant lui-même par rapport au sol, les effets de la résistance de l'air seront identiques, si dans ces trois circonstances, les mouvements relatifs des oiseaux et de l'air sont absolument les mêmes.

Il est certain que la résista:nce de l'air est liée à tous les éléments du mouvement relatif du corps solide, et notamment à la forme de sa trajectoire, à sa vitesse et à son accélération ; mais ces effets sont extrêmement compliqués, et pour le moment notre ignorance nous force à négliger ceux qui dépendent de la forme de la trajectoire et de l'accélération. Ce qu'on a cherché, et à peu près réussi à connaître, c'est la loi qui lie la résistance de l'air à la vitesse relative, quand le mouvement est rectiligne et uniforme. Tout porte à croire d'ailleurs que l'effet de la vitesse est prépondérant dans la plupart des cas; néanmoins il est hors de doute que les accélérations brusques, les formes compliquées de trajectoire, tout ce qui, d'une manière générale, peut produire des remous ou des toui*billons dans le

fluide, est susceptible de modifier la résistance de l'air.

Si Ton néglige ces effets, on peut admettre comme loi générale la proportionnalité de la résistance au carré de la vitesse; c'est-à-dire que si un corps éprouve, par exemple, à la vitesse de 1 mètre par seconde, une résistance donnée, à la vitesse relative de 2 mètres, la résistance sera quatre fois plus grande; à la vitesse de 3 mètres, neuf fois plus grande ; à la vitesse de 5 mètres, vingt-cinq fois ; à la vitesse de 10 mètres cent fois, et ainsi de suite. Cette loi du carré de la vitesse n'est pas rigoureusement exacte ; elle semble donner des résultats trop faibles pour les très petites vitesses; pour les grandes vitesses au contraire, telles que celles des projectiles qui atteignent plusieurs centaines de mètres par seconde^ elle donnerait des résultats trop forts ; mais pour les vitesses dont npus avons besoin, qui sont comprises entre 1 et 100 mètres par seconde — vitesses que ne ' dépassent pas les vents et que n'ont pas de beaucoup atteintes jusqu'ici les navires aériens, — la loi du carré est très sensiblement exacte. D'ailleurs, elle permet non seulement d'expliquer tous les phénomènes constatés en aviation, mais elle* a souvent permis d'en prévoir à l'avance. Nous l'admettrons donc désormais sans restriction.

Cette loi est d'une importance capitale. L'augmentation très rapide de là résistance avec la vitesse qui en est la conséquence constitue évidemment la grande difficulté qu'on éprouve à imprimer aux aéronefs une. vitesse considérable. Par contre, cette même loi se présente sous une forme bienfaisante, car c'est grâce à elle qu'on peut arriver à développer, contre des surfaces convenablement disposées, des réactions qu'on peut utiliser pour la propulsion

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ou la sustentation des appareils d'aviation. Si la résistance de Tair, au lieu d'être proportionnelle au carré de la vitesse relative, était proportionnelle à cette vitesse elle-même, il serait beaucoup plus difûdle de maintenir les aéronefs en suspension dans l'atmosphère. i

En résumé, la résistance qu'un corps solide éprouve de la part de l'air animé d'un mouvement relatif par rapport à lui, dépend de la forme de te corps; pour une forme donnée, elle est proportionnelle à la densité de l'air, à la superficie de la maîtresse section et au carré de la vitesse relative ^