CHAPITRE XVI

Le coup d’aile trouve sur l’air plus de résistance, quand l'oiseau est animé d'une vitesse de translation horizontale. — Expériences sur un oiseau artificiel, animé d'une translation circulaire. — Expériences sur un oiseau artificiel, animé d’une translation rectiligne. — Plusieurs auteurs ont indiqué l'influence de la translation de l'oiseau sur la résistance que son aile trouve dans l'air. — Interprétation de l'accroissement de la résistance de l'air, pendant la translation de l'oiseau, par la direction oblique de l’aile sur sa trajectoire. — Déplacement de l'air par le coup d’aile. — Automatisme du mouvement par lequel l'aile qui s'abaisse se porte en avant. — Angle que le plan des rémiges forme avec l'horizon, dans le coup d'’aile.

$ 153. Le coup d’aile trouve sur l'air plus de résistance quand l'oiseau est animé d’une vitesse de translation horizontale. — Quand une Mouette s'envole de la surface de la mer, elle donne d'abord de grands coups d'ailes dont l'amplitude est au moins de 100° ou 110°; puis, à mesure que l'oiseau prend de la vitesse, ses battements diminuent détendue et l’angle d’oscillation des ailes tombe à 30° ou 40°. Souvent l'oiseau vole ainsi, pendant longtemps, en rasant l’eau, sans gagner ni perdre de hauteur et en conservant une régularité parfaite dans la fréquence des battements de ses ailes.

Puisque l'oiseau ne perd pas de hauteur quand ses coups d’ailes diminuent d'amplitude, il faut bien que les battements de faible étendue soient aussi efficaces, pour le soutenir, que les grands coups d'ailes de l’essor.

Or, la seule différence entre les conditions du vol, au moment

de l’essor et dans les instants qui suivent, c’est que, partant de l’immobilité, l'oiseau gagne une vitesse de translation horizontale graduellement croissante ; la vitesse horizontale lui fournirait done un point d'appui plus solide sur l'air. L'expérience suivante confirme cette supposition.

Si l’on attache un Goéland par les pattes, au bout d’une longue ficelle qu'on laisse se dérouler, l’oiseau vole comme s’il était libre. Mais dès que la corde, arrivée à fin de course, arrête la translation horizontale de l'oiseau, celui-ci tombe lourdement, incapable de se soutenir dans l'air, malgré les battements de ses ailes. Ce phénomène est, en quelque sorte, la contre-partie de ce qui se passe au moment de l’essor, quand la vitesse du vol s'accroît.

L’explication de ce fait me parut être la suivante. L’air résiste, par son inertie, au moment où uue force extérieure, l’abaissement de l’aile par exemple, tend à lui imprimer une accélération; mais dès qu'il a reçu cette nouvelle vitesse, il résiste beaucoup moins. Ainsi, quand l'oiseau bat des ailes sur place, il frappe une colonne d’air qui résiste d’abord, puis se dérobe sous les ailes; mais si l'oiseau est animé d’une vitesse horizontale, ses ailes frappent successivement une série de colonnes d'air différentes et trouvent, sur chacune d'elles, la résistance initiale d'inertie‘.

Pour vérifier cette théorie j'entrepris une série d'expériences qui confirmèrent pleinement mes prévisions.

$ 454. Expériences sur un oiseau artificiel, animé d’une translation circulaire. — La figure 132 représente un appareil essentiellement formé d’une pompe à air qui actionne deux ailes artificielles. Cet appareil fut établi sur un bras du ma-

nège précédemment décrit. Une petite machine à vapeur en-

1. Toutes les espèces d'oiseaux ne tombent pas ainsi quand on supprime leur vitesse de translation : les Moineaux, les Pigeons et en général les oiseaux capables de voler en s’élevant verticalement ne sont pas précipités à terre quand la corde est tendue ; ils changent seulement la direction de leur vol et, le plus souvent, reviennent en arrière.

voyait, par un tube longeant le bras du manège et traversant son axe, une soufflerie qui actionnait la pompe et faisait battre les ailes avec une force constante, à des intervalles de temps égaux".

Tant que l’appareil battait des ailes sur place, les mouvements avaient une grande amplitude; mais si le manège tournait,

nn

Fig. 132. — Disposition de l'oiseau mécanique battant des ailes avec une translation circulaire.

l'amplitude des coups d’ailes diminuait singulièrement et tombait de 60° à 20° et même moins.

Le tracé (fig. 133) montre cette décroisance de l’aruplitude des coups d'ailes, sous l’influence de la translation.

S 155. Expériences sur un oiseau artificiel animé d'une translation rectiligne. — Craignant que le mouvement rotatif du manège n'ait amené quelque changement dans les conditions de la résistance de l’air, je fis de nouvelles expériences sur un oiseau mécanique animé d’une translation rectiligne.

L'appareil qui me servit ressemblait à celui qui a été décrit plus haut($ 146) et qui ne donne qu’un coup d’abaissement de ses ailes par la détente d’un ressort; de cette façon, une même force

1. Un système de tambours à air transmettait et inscrivait les élévations et abaissements des ailes, sur un cylindre immobile au-dessus de l’axe du manège. Au-dessous du levier inscripteur, un diapason vibrant traçait les centièmes de seconde, tandis que le levier inscripteur du mouvement des ailes et le style du chronographe étaient entraînés par la rotation du manège. De sorte que la largeur occupée sur le tracé par une oscillation des ailes était d'autant plus grande, que la rotation du manège était elle-même plus rapide.

motrice agissait, chaque fois, pour abaisser les ailes. On devait obtenir un abaissement d'autant plus lent que la résistance de l'air serait plus grande. C’est ce qui se produisit en effet. L'appareil fut monté, au moyen de poulies, sur un fil de fer horizontalement tendu, le long duquel il pouvait glisser plus ou moins vite, quand on le tirait au moyen d’une corde enroulée sur un tambour.

Quand l'appareil était immobile, son coup d’aile durait à peine 1/3 de seconde. Si on l’entrainait avec une vitesse de 3 mètres, le coup d’aile durait les */, d’une seconde. Avec une vitesse de 5",50 l’abaissement de l'aile durait une seconde entière’.

4. La disposition de l'oiseau a été sommairement imitée (fig.134); chacune de ses ailes a était réduite à un plan mince etrigide ayant 0m,50 delong sur 0,10 de large. Ces deux ailes, solidaires l’une de l’autre, s’abaissaient, à un moment donné,sous l'influence de la détente d’un ressort. Un travail constant était ainsi dépensé, à chaque coup d'’aile.

La translation de la machine se faisait par roulement sur un fil de fer ff horizontalement tendu. Pour cela, deux grandes poulies R R furent placées aux deux extrémités de la salle; elles portaient dans leur gorge un câble sans fin C, dont l’un des brins était parallèle au fil de fer qui servait de rail à l'appareil.

Quand on faisait tourner l’une des poulies au moyen d’une manivelle, ce brin qu’on avait fixé à la machine-oiseau en-

Fig: 133. — Décroissement de l'amplitude du coup d'aile d'un oiseau mécanique, sous l'influence d'une translation circulaire de l'appareil.

Je n'ai pu imprimer à l'oiseau mécanique une vitesse supérieure à 6 mètres à la seconde, mais les expériences dont on

trainait celle-ci, plus ou moins rapidement, le long du fil de fer. Il s'agissait de mesurer avec précision, d'une part cette vitesse, de l’autre la durée de l’abaissement de l'aile. Ces mesures ont été obtenués graphiquement, au moyen de la disposition suivante.

Fig. 134. — Disposition de l'expérience destinée à mesurer les durées du coup d’aile pendant une translation rectiligne plus ou moins rapide.

a. Mesure de la vitesse de translation de la machine. — Cette vitesse n’est autre que celle de la corde sans fin qui produit l'entrainement. Or, cette corde s’enroule sur une petite poulie I dont les tourssont comptéset inscrits sur un cylindre tournant, au moyen d’un style électriques fonctionnant à peu près comme le télégraphe Morse.

La poulie qui sert au comptage de la vitesse a exactement 0,40 de circonférence ; elle porte, surla moitié deson périmètre, unearmature métallique qui ferme un courant de pile, lorsque deux frotteurs passent au-dessus d'elle, ce qui arrive pendant la moitié de chacun des tours de la poulie. Le style inscripteur, mis en mouvement par un électro-aimant, trace une ligne crénelée qui, à chacun de ses changements de direction, indique que 0,20 de câble ont défilé, c'est-à-dire que l'oiseau mécanique à parcouru cet espace. Ainsi, plus la translation imprimée à l'oiseau est rapide, plus est grand le nombre des sinuosités inscrites, en un temps donné, sur un cylindre dont la rotation est uniforme.

b. Mesure de la durée d'abaissement des ailes. — Un second signal électriques’, semblable à celui qui compteles tours de poulies, sert à déterminer la durée de l'abaissement des ailes. L'oiseau est construit de telle sorte qu'au moment où ses ailes commencent à s’abaisser, le courant qui traverse ce signal est rompu ; ce même courant se referme quand les ailes sont arrivées à la fin de leur course. Il s'ensuit que la déviation du style mesure, par sa longueur dans le tracé, la durée de l’abaissement de l'aile.

Dans une série d'expériences, on inscrivit à la fois la vitesse de l'oiseau mécanique et la durée de l’abaissement de ses ailes; cela donna une série de tracés (fig. 135) dont voici l'interprétation.

Expérience I. — La ligne supérieure a indique la durée de l’abaissement

vient de lire les résultats suffisent pour rendre évidents les effets de la translation sur la résistance de l’air qu’elle augmente.

des ailes; en portant cette longueur sur l'échelle du temps, on voit que l'abaissement de l’aile dure 1/3 de seconde. Dans cette expérience, il n'y avait pas translation de l'oiseau : la ligne b, tracée par le signal des vitesses ne présente, en effet, aucune inflexion.

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