LES ORNITHOPTÈRES

ment violentes, des mouvements tellement brutaux et saccadés, que le personnel employé à ces expériences ne songeait qu'à s'écarter le plus loin possible et qu'on tremblait pour la solidité du bâtiment où les essais avaient lieu.

Parmi ces innombrables spécimens, j'en retiendrai deux seulement, en raison des principes rationnels sur lesquels repose leur construction, en raison surtout de la notoriété de leurs auteurs. Le premier de ces appareils est dû à Alphonse Penaud, et le deuxième à M. Hargrave.

Je commencerai par la description de ce dernier.

FiG. 115.

bien qu'il soit postérieur d'une vingtaine d'années au précédent, mais il est d'un fonctionnement plus simple.

La figure 115 représente l'ornithoptère Hargrave. A première vue, il semble être un aéroplane. Il est muni, en effet, de surfaces sustentatrices AB tout à fait analogues à celles d'un monoplan. Le propulseur est séparé du sustentateur, et après un examen superficiel, on serait tenté de le prendre pour une simple hélice àdeux branches ; ce sont bien, en réalité, deux pales d'hélice, mais elles présentent deux particularités spéciales. La première, c'est qu'elles sont animées, non pas d'un mouvement rotatif continu, mais de mouvements alternatifs ; elles sont d'ailleurs

338 LE VOL MÉCAmQtJE. — LES AÉROPLANES

conjuguées entre elles de manière à s'aîbaisser et à se relever toutes les deux en même temps.

De plus, ces pales sont douées d'une certaine flexibilité ; l'arête antérieure de chacune d'elles est rigide; mais, grâce à la mobilité des arêtes postérieures, pendant que les ailes s'abaissent, Farrière se relève, et pendant qu'elles se relèvent, Tarrière s'abaisse. Il en résulte que, pendant le mouvement d'abaissée, chaque pale agit à la façon de celle d'une hélice propulsive; elle frappe l'air par sa face inférieure et il en résulte une réaction qui pousse l'ornithoptère en avanU Pendant la remontée, au contraire, c'est la face supérieure qui est frappée par l'air, chaque aile agit à la manière d'une pale d'hélice qui décrirait la demi-circonférence ascendante de son parcours, et il y a encore propulsion vers l'avant.

Ainsi le propulseur Hargrave n'est, en somme, qu'une sorte d'hélice à mouvements alternatifs dans lequel l'inclinaison des pales change en même temps que le sens du mouvement; ces pales agissent donc comme doit le faire- l'extrémité de l'aile d'un grand volateur, ainsi que nous l'avons exposé au chapitre précédent.

En sommej l'hélicoptère Hargrave ne diffère d'un aéroplane que par son propulseur, qui est à mouvements alternatifs au lieu d'être à mouvements continus, et qui agit à la façon de la partie propulsive d'une aile d'oiseau. Dans cet appareil, les deux fonctions de sustentation et de propulsions sont assurées par des organes distincts, ce en quoi Fappareil s'écarte du type oiseau et ne mérite pas d'une manière complète le nom d'ornithoptère ; c'est quelque chose d'intermédiaire entre ce genre d'appareil et l'aéroplane.

C'est d'après Alphonse Penaud que J'ai indiqué au chapitre précédent comment les ailes d'un grand

v^ia-teur se p^rtageaie^fet en deuj: parties; Vum sustentatrice, ;1* pl»s rapprochée du corps., Twlare propulsive, la plus éloignée lUémlemmi-

Ce n'est pas pou?r réaliser un a$)5pigtreil qu'il aurait jugé pratique, mais pour confirmer son explication in vol des oiseaux que Penaud a construit son (wiiitiw)ptère. Dans cet appareil, dont malheureusement je ne possède aucune figure, la partie jdes ailes la plus rapprodkée du corps avait constamment Tavant rde^^ié à la mj^nière d'uja sustentateur d'aéroplane; les extrémités avaient au contraire une inclinaison tantôt dans un sens, tantôt dans un autre, comme mms Tavons indiqué au chapitre précédent (voir la fig. 114, page 331), de manière à être toujours propulsives; ces extrémités avaient des mouvements ^naïogu<es à vceux des pales du propulseur de Tappareil Hargrave.

Penaud n'avait pas compté sur la flexibilité seule pour donner à. ces extrémités d'ailes l'orientation voulue ; il provoquait la relevée ou l'abaissée de la partie arrière au moyen d'un petit ressort eucaout^ çbiom ; »oe ressort était fixié d'une part au biti de l'appareil et d'autre part à )un point convenableme©t choisi de l'extrémité de chaque aile. Le mouvement des ailes était d'ailleurs assuré au moysen d'un autre ressort plus puissant en caoutchouc tordu, comme po^ja* les aérof^nes et hélicoptères du même auteur.

Lorsqu'on mettait ra|)pareil ^n marche, en ayant eu soin de fixer les deux petits ressorts qui provoquaient le changement d'orientation de l'extrémité des ailes, l'appareil s'enlevait du sol et marchait horizontalement avec un équilibre parfait. Si on décrochait les petits ressorts en caoutchouc, les ailes continuaient à s'agiter mais sans aucun profit ; l'appareil était incapable de s'enlever, et même si

on le lançait d'une certaine hauteur, il retombait lourdement à terre tout en continuant à remuer les ailes à la façon d'un oiseau blessé.

Plusieurs personnes ont eu la bonne fortune de voir cet appareil ; le colonel Renard fut du nombre, il le vit fonctionner peu de temps avant la mort d'Alphonse Penaud et il essaya en vain de s'en procurer un spécimen ou des dessins; mais, vers 1880, il me racontait souvent l'impression profonde que lui avait causée la vue de cet ornithoptère, et comment cette démonstration expérimentale des vues de Penaud sur le vol des grands oiseaux lui avait semblé concluante. J'ai encore le souvenir de l'accent d'émotion convaincue avec lequel il me faisait ce récit.

Si l'on veut plus tard construire des ornithoptères de grandes dimensions, capables d'enlever un aviateur, c'est certainement dans la voie ouverte par Alphonse Penaud qu'il faudra marcher. Mais je ne crois pas que lui-même approuverait une semblable tentative ; lui qui est, à ma connaissance, le seul auteur d'un véritable ornithoptère qui ait fonctionné, était plus que personne un fervent partisan de l'aéroplane ; il avait, mieux que beaucoup d'autres, observé les volateurs naturels, mais il était en même temps un mécanicien né, et il était convaincu, comme nous devons l'être tous, que pour tirer profit des enseignements de la nature, il faut l'étudier toujours, s'en inspirer souvent, et ne la copier jamais.

Le vent est le grand ennemi des navigateurs aériens ; c'est grâce à lui que le problème de la direction présente tant de difficultés, et que, pendant plus d'un siècle après la découverte des aérostats, il a passé pour insoluble. Et pourtant, ainsi que j'ai eu l'occasion de l'indiquer à plusieurs reprises daqs cet ouvrage et dans un autre volume, L'Aéronautique^ le vent n'existe pas pour l'aéro-navigateur. S'il ne s'agissait pour lui que de se rendre d'un point à un autre de l'atmosphère, d'aborder par exemple un nuage ou un autre aéronef, la moindre vitesse propre lui suffirait. On pourrait orienter à volonté la marche d'un navire aérien dans un sens déterminé par des procédés aussi rudimentaires que ceux qu'on emploie, de toute antiquité, pour diriger une barque à la surface d'un étang. Mais, comme le but est d'atteindre un point déterminé du sol, il faut tenir compte du vent, et nous savons qu'il n'y a qu'un moyen d'en triompher, c'est de posséder, par rapport à l'air supposé calme, une vitesse propre horizontale supérieure à celle du vent.

La vitesse, ainsi que nous l'avons vu souvent, est donc une nécessité de premier ordre en navigation aérienne; plus cette vitesse est grande, plus la diri-

geabilité est complète, plus la tâche de Taéro-navigateur est facile.

Il semblait donc, a priori^ que les aéroplanes devant forcément, pour se soutenir, avoir de grandes vitesses horizontales, ne devaient pas éprouver de difficultés sérieuses de la part du vent. Depuis longtemps, le colonel Renard avait annoncé que le jour où un aéroplane pourrait s^enlever du sol, il sérail dirigeable.

L'événement ne sembla pas, dès le début, confirmer cette prévision. On se rappelle qu'en 1907 et en 1908, les aéroplanes étaient au point de vue du vent de véritables sensitives ; il leur fallait un calme à peu près absolu pour se risquer dans l'atmosphère. Le plus habile sans contredit de tous les aviateurs à cette époque, Wilbur Wright, était particulièrement timoré sous ce rapport, et souvent on s'étonnait de le voif rester daps son hangar par des temps qui semblaient calmes, non seulement à tout le monde, mais aux habitués de Taérostation, qui savaient, par une longue pratique, apprécier l'imports^nce du vent régnant.

C'est que l'ennemi des aéronautes et des aviateurs ne se contente pas toujours de leur faire ce qu'on pourrait appeler la grande guerre, c'est-à-dire de les attaquer par des masses d'air imposantes, animées d'un mouvement uniforme et rapide, à la façon d'une formidable armée d'invasion ; il pratique encore la petite guerre, celle des embuscades, des escarmouches, et c'était cette espèce de lutte de guérillas à laquelle les aéroplanes et les aviateurs n'étaient pas suffisamment préparés.

Nous allons essayer de voir quelles sortes de difficultés le vent peut, de cette manière, susciter aux appareils d'aviation. Mais, auparavant, il n'est pas inutile de revenir sur l'influence que peut exercer un

courant d'air uaiforme, et de compléter les notions diégà acquises à ce sujet.

S 1.^ VENT UNIFORIIE, HOflIZONTAL OU INCMNÉ.

La pjup9.rt du temps, le vent se présente sous forme d'un déplacement d'une masse considérable d*air atmosphérique, emportée avec une vitesse plus ou moins grande dans une direction déterminée. Cette vitesse est uniforme, et cela d'une double manière 5 conformément à la définition classique en mécanique, chaque molécule d'air conserve constamment la même vitesse ; de plus, toutes les molécules d'air en mouvement sont animées de vitesses égales et parallèles. Cette uniformité absolue n'est pas complètement réalisée ; mais, djans la pratique, on peut presque toujours raisonner comme s'il en était ainsi dans une région d'étendue considérable, et en tout cas très supérieure aux dimensions du navire aérien.

En pareil cas — et, on ne saurait trop le répéter, c'est la règle générale — quelques instants après avoir perdu le contact du sol, l'aéronef a pris la vitesse du vent, et il se déplace comme une simple molécule d'air, dans le même sens, et avec la même vitesse que les autres molécules. Du moins il en serait ainsi si, grâce à un moteur et un propulseur, il ne se donnait pas une vitesse propre. Nous savons déjà qu'au point de vue de la direction, les choses se passent exactement comme si l'air était immobile et si la terre se déplaçait au-dessous de l'aéronef avec une vitesse égale et contraire à la vitesse du vent ^

Nous avons supposé jusqu'ici que le courant d'air était horizontal. Il n'en est pas toujours ainsi, et le

1. Cette question a été traitée en détail dsiiisL' Aéronautique ^ chap. II, pages 21 et suivantes.

vent a souvent une composante verticale, dirigée de bas en haut ou de haut en bas ; en d'autres termes, il y a des vents ascendants et des vents descendants.

On a beaucoup parlé de l'effet de ces vents ascendants et descendants sur les aéroplanes, et un grand nombre d'auteurs ont raisonné comme s'il s'agissait d'un cerf-volant retenu au sol, et comme si l'aéroplane pouvait recevoir là composante verticale du vent, bien qu'on admît que sa composante horizontale ne pouvait avoir d'autre effet que de le déplacer par rapport au sol, mais ne pouvait changer l'incidence des filets d'air qui n'est due qu'à la vitesse propre.

Il n'y a aucune raison de traiter la composante verticale du vent autrement que sa composante horizontale; elles n'existent pas plus l'une que l'autre pour l'aéro-navigateur ; elles n'ont d'autre effet que de modifier la vitesse et la direction de son déplacement par rapport au sol. C'est ce que nous allons essayer de préciser.

Lorsqu'un aéroplane en air calme parcourt une trajectoire rectiligne et horizontale, c'est qu'il est arrivé à prendre un régime permanent tel que la force sustentatrice fasse équilibre à la pesanteur, et que la force propulsive de l'hélice fasse également équilibre à la résistance à l'avancement. Si l'atmosphère, au lieu d'être calme, est animée d'un mouvement horizontal, le lecteur est bien convaincu, je l'espère, qu'il n'y a rien de changé au fonctionnement de l'appareil, mais que la terre semble se déplacer sous les pieds de l'aviateur en sens inverse de la direction du vent.

Supposons maintenant qu'il n'y ait pas de vent dans le sens propre du mot, c'est-à-dire pas de déplacement horizontal, mais qu'il y ait un courant

ascendant, nous raisonnerons exactement de la même manière ; ce courant n'existera pas pour l'aviateur, en ce sens que le fonctionnement de l'appareil ne sera pas troublé ; mais les choses se passeront comme si la terre s'abaissait avec une vitesse égale à celle du courant ascendant. En cas de vent vertical descendant, ce serait l'effet inverse, la terre semblerait se rapprocher de l'aéroplane.

Ces courants verticaux sont extrêmement rares, mais il y a souvent des vents inclinés, soit vers le haut, soit vers le bas ; leur inclinaison est généralement très faible, et on peut raisonner pour ces courants obliques de la même manière exactement que pour les courants horizontaux. Pour cela, il suffit d'envisager séparément les effets des deux composantes : la composante horizontale procurera à l'aéronef, par rapporta la terre, une vitesse absolue qui sera la résultante de la vitesse propre et de la vitesse du vent. Si l'on iconsidère ce qui se passe dans le sens vertical, l'aéronef sera déplacé par rapport à la terre, comme nous venons de le voir tout à l'heure en supposant qu'il n'y avait pas de vent horizontal, mais simplement des courants ascendants ou descendants.

Si l'aéroplane, au lieu de suivre une trajectoire horizontale, a une trajectoire inclinée, nous savons que pour connaître vers quel point du sol il se dirigera et avec quelle vitesse, il faut prendre la résultante de la composante horizontale du vent et de la composante horizontale de la vitesse propre de l'aéronef. Pour savoir s'il montera ou s'il descendra, par rapport au sol, il faut de même prendre la résultante de la composante verticale du vent et de celle de la vitesse propre. Ici la composition est facile, puisque toutes les verticales sont parallèles entre elles; il s'agira simplement d'ajouter ou de retrancher les

346 LE VOL MÉCANÏQ=UB. -— liES AÉROPLANES

âenx composant^fis^ suiraot 4iu' elles seront de même ae^s on de sens cootraire.

Smpposops par exemple . comme riodique la figure tl6, qu'un aéroplane parcottreune trajectoire aseesr* i^m^ie aviftc une vitesse AB; au bout d'une seconde, il «^ sera élevé d'ufle haiuteur CB, égale à 2 mètres par exemple. Si, pendant ce temps, il y a un veut dont la composante ascendante est de 1 mètne par seconde, l'aéroplane ne sera pas en B, mais en D, situé à i mètre plus haut; si la composante est descendante et égale, par exemple, à 3 mètres, l'aéroplane serait, au bout d'unie secoiiide, au point E, à 3 mètres plus bas que le point B, c'est-è'-dire qu'il

FiG. m-

aurait en réalité descendu de 1 mètre, bien que l'aviateur ait manœuvré de manière à monter de 2. Il est bien évident que si la composante descendante du courant était égale à la composante ascendante de la vitesse propre, l'aéroplane suivrait l'horizontale A€, tout en manœuvrant comme pour monter.

En somme, un courant ascendant e^Tce sur l'aéroplane le même effet qu'un tapis roulant sous uo piéton ; si le tapis monte avec une vitesse de 20 centimètres à la seconde, et qu'en même temps le f>iéton marche vers le haut, comme su^r une rampe immobile, de manière à s'élever de 10 centimètres par seconde, il aura, au bout d'une seconde, gagné 30 centimètres en hauteur.

Les choses se passeraient également de la même

LB »AtE fitJ VENt BU AVÏAtlON 347

manière si la trajectoire de Tôéraplane, par rapport à Tâir supposé calme, éiaît horizontale ou descendante. Ce derwier cas eôt assé^ îMéressant, car c'est en particulier ce qui se paisôe dans ce qu'on appelle aujourd'hui le vol plané, c'est-à-dire quaûd l'aéroplane a arrêté son moteur et s'est réduit volontairement an rôle de simple parachute dirigeable. On sail qu'en pareil cas il descend suivant une certaine pente,, et nous avons vu commeiit on peut rendre cette pente minimum, et comment onî pei^t aussi réduire au minimum la composante verîîcale de la vitesse de descente.

Supposons qu'on soit placé dans ce dernier cas.

Fi6. 117.

et que cette composante verticale soit de 3 mètres par seconde ; ce sera la vitesse avec laquelle l'aéroplane se rapprocherait du sol si l'air était calme, ou animé d'un mouvement horizontal. Si le vent est ascendant- avec une composante verticale inférieure à 3 mètres, l'aéroplane se rapprochera du soi avec une vitesse égale à la différence. Si, au contraire, la composante verticale était supérieure à 3 mètres, l'aéroplane monterait, bien qu'il eût arrêté son moteur et que, théoriquement, il dût descendre.

Si, enfin, la composante verticale du vent était précisément égale à 3 mètres, comme le représente la figure 117, l'aéroplane resterait à une hauteur constante. En air calme, il serait descendu suivant AB, le point B étant à 3 mètres plus bas que le point de départ: mais comme, pendant ce temps, chaque

molécule d'air se serait élevée de 3 mètres, la molécule d'air qui était primitivement enB serait arrivée en C, et c'est en ce point que se trouverait l'aéroplane au bout d'une seconde, c'est-à-dire à une même hauteur.

C'est là l'explication très simple, presque enfantine, de ce fameux secret du vol plané, dont on a fait tant de bruit il y a quelque temps. Tous les raisonnements ingénieux échafaudés autour de cette question péchaient par la base, car ils supposaient que le vent agissait sur le planeur sous forme de force, tandis qu'il ne fallait chercher qu'une composition de vitesses.

Si, en même temps, le vent se trouvait avoir une composante horizontale rigoureusement égale et contraire à la vitesse propre de l'aéroplane, on aurait, comme nous le savons, l'immobilité de l'appareil dans le sens horizontal ; pendant que le vent ferait, par exemple, 60 kilomètres vers le Sud, l'aéroplane ferait 60 kilomètres vers le Nord par rapport à l'air supposé calme; il resterait donc sur la même verticale. Si, en même temps, grâce à l'égalité des composantes verticales des vitesses, l'appareil stationnait à même hauteur, comme nous venons de le voir, nous aurions l'immobilité absolue, sans aucune dépense de force; ce serait le planement immobile, que beaucoup d'auteurs ont signalé à propos des aigles, des vautours et des autres grands volateurs.