Planavergne, Les mystères de l'aile dévoilés. Marseille

2. Silberschlag pense que la résistance à la translation est à la force soutenante, dans le rapport de 1 à 27.

3. Wenham, De la locomotion aérienne et des lois de la suspension des corps pesants en mouvement dans l'air. — Rapport. de la Société aéronautique de la Grande-Bretagne, 1869. Trad. dans l’Aéronaute, 1876. — Wenham cite un grand nombre d'expériences intéressantes montrant comment une surface qui se meut dans un fluide, parallèlement à son plan, éprouve plus de résistance à se déplacer perpendiculairement à ce plan.

Qu'on immerge, dit-il, verticalement dans l’eau, le long des flancs d’un bateau, une palette dont le plan soit perpendiculaire à la direction de la marche du bateau ; cette palette rencontrera une certaine résistance. Si l'on vient alors à imprimer à la palette des mouvements de latéralité (autour de son axé), la résistance croîtra tellement, qu'elle pourra même arrêter la marche du bateau.

Les dérives qu'on place le long des flancs des bateaux à voile, qui doivent naviguer en basses eaux, ont une action analogue, mais en sens inverse. Elles empêchent le bateau de dériver, parce qu’elles agissent contre des masses d’eau qui, sous l'influence de la translation du bateau, se renou-

à se donner de la vitesse, « de façon à rencontrer toujours

«sous leur aile de nouvelles colonnes d'air, fresch and un-

« moved. »

Séguin aîné! émet formellement la théorie des énerties successives qui accroissent la résistance au coup d’aile, en raison de la translation.

Ainsi, la théorie que je croyais nouvelle était au contraire fort ancienne, mais presque tombée dans l'oubli faute de preuves suffisantes. Mes expériences, en tout cas, n'auront pas été inutiles pour rendre cette théorie indiscutable et surtout pour mesurer les effets de la vitesse de translation de l'oiseau sur la résistance de l’air?.

$ 157. Interprétation des effets 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. — Les faits et Les théories qui précèdent peuvent être examinés à un autre point

vellent sans cesse et qui, aux vitesses élevées, n’ont pas le temps d’être détournées de leur route. Ainsi agissent les ailes des oiseaux.

On peut se donner la sensation de cette grande résistance au moyen du petit appareil suivant. A l'extrémité d’une baguette cylindrique qui lui sert de manche, on cloue une palette de bois mince. Cet appareil, en forme de T, est présenté à un courant d’eau parallèle au manche; il éprouve une certaine résistance. Qu'on fasse tourner la palette, en imprimant au manche un mouvement de rotation sur son axe, la résistance de l’eau augmentera. Inversement, dans une eau calme, en poussant devant soi la palette, on éprouve une certaine résistance; si on fait pivoter le manche, la résistance sera augmentée.

Il'y à un certain rapport à observer entre la largeur de la palette et la vitesse de rotation qu'on doit lui imprimer. Pour les rotations rapides, la palette doit être étroite; or les oiseaux dont le vol est rapide ont les ailes étroites.

1. Séguin aîné, Mémoire sur l'aviation et la navigation aérienne. Extrait du Cosmos, 1876, p. 8.

2. 11 serait intéressant de répéter mes expériences sur la durée du coup d’aile artificiel, avec un appareil immobile, placé dans un vent de vitesse variable ; on verrait alors l'influence de ce vent, plus ou moins rapide, sur la durée de l’abaissement des ailes. Comme on ne peut jamais compter sur des conditions atmosphériques favorables, pour une expérience de ce genre, on pourrait recourir au vent régulier produit par un ventilateur puissant.

de vue, et rattachés au cas plus général des plans inclinés qui se déplacent, en faisant un angle plus ou moins aigu avec la direction de leur mouvement.

En effet, supposons que l’expérience du coup d’aile artificiel ($ 145) soit renouvelée devant un champ obscur et fixée sur la plaque sensible d’un appareil photochronographique; elle donnera, suivant que la machine sera H immobile ou animée de translation, les images représentées figures 136 et 137.

Dans le cas d’immobilité de la machine, un coup d’aile ne donnera que cinq images, par exemple, ce qui, à raison de cinquante images à

la seconde, représenterait une durée de 1/5 de se- B

conde. Avec translation, au contraire, le coup d’aile 5, 436 po. g. 136.

S = HE £ ? € * 0 Pa sitions succes-

sera représenté par quinze images (fig. 137), c'est-à ne et

dire qu’on aura pour durée 15/50 ou 3/10 de se- qui s'abaisse

û k L quand la maconde. Il y aurait là une nouvelle vérification des GUAL ONE ar mobile.

résultats précédemment obtenus ($ 154 et 155). Mais voici l'avantage de cette nouvelle méthode. Examinons

la trajectoire de l'aile, quand l’abaissement est accompagné de

Fig. 137. — Positions successives de l’aile qui s'abaisse, quand la machine est animée d’une translation rapide.

translation : nous constaterons que sa pointe se meut sur une courbe dont la direction générale est obliquement inclinée sur l'horizon; or, comme le plan de l’aile, en s’abaissant, reste toujours parallèle à l’axe horizontal du vol, il s'ensuit que ce plan est oblique sur la trajectoire.

Marey. — Vol des oiseaux. 17

On retrouve ici les mêmes conditions que dans le cas où un plan, formant avec l'horizon un certain angle, se transporte suivant une ligne horizontale. Or, dans ces conditions, la décomposition de la résistance de l’air par le plan incliné crée une composante qui tend à soulever ce plan. Cette composante serait, dans notre machine, en antagonisme avec la force du ressort qui tend à abaisser l'aile, et ralentirait cet abaissement.

Ces différentes manières de se représenter les effets de la translation de l'oiseau, ou dela vitesse du vent, pour accroître le point d'appui de l'aile, sont identiques au fond. Dans l’une et l’autre interprétation, c'est l’inertie de l’air qui est accrue, soit que l'oiseau, animé de vitesse, rencontre avec son aile des molécules d'air immobiles, soit que le vent, transportant ces molécules, en vienne éteindre la force vive contre la surface de l'aile. Dans les deux cas, la résistance de l’air se décomposera suivant les rapports du sinus et du cosinus de l’angle que fait le plan avec le sens du mouvement ($S 139).

L'avantage de cette seconde interprétation serait de réunir sous une même théorie, deux actions très dissemblables au premier abord, la phase d’abaissement et celle de remontée dont on parlera au chapitre prochain.

S 158. Déplacement de l'air par le coup d’aile. — L'air que l’aile a frappé, et sur lequel elle s’est appuyée, pour soutenir et propulser l’oiseau, que devient-il? Descend-il en conservant quelque temps la vitesse qui lui a été communiquée? Forme-t-il un tourbillon dont le mouvement s'éteint en se communiquant à des masses d'air toujours plus grandes ? Se réfléchit-il sur la surface de l’aile, comme le voulait Newton, en faisant un angle égal à celui d'incidence? Toutes les hypothèses étaient possibles en présence de l’inertie de l’air en mouvement. Toutefois, à certains signes, on devrait supposer que l'air frappé par l'aile ne subit pas un mouvement d’abaissement. Ce simple fait, que l’oiseau reçoit de son coup d’aile un mouvement de propulsion, suffit à faire prévoir que l’air s'échappe en arrière de l'aile, en sens inverse de la réaction qu'il produit sur le corps de l'oiseau

On a dit $ 26 que Wenham, observant le vol des Pélicans à la surface du Nil, vit ces lourds oiseaux voler à moins d’un demimètre au-dessus du fleuve, sans en rider la surface par le vent de leurs ailes; l’air ne subissait donc pas un mouvement descendant, mais vraisemblablement s'échappait en arrière, tangentiellement au plan des rémiges.

Enfin, tout le monde a vu, en agitant un éventail, le souffle qui s'en échappe s’écouler en quelque sorte sur les faces de l’instrument et s'échapper suivant le prolongement de son plan. Il fallait donc s'attendre à ce qu'il en fût de même dans le coup d’aile d'un oiseau.

Pour en donner la démonstration, bien des expérimentateurs cherchèrent à rendre l'air visible. Pénaud et Le D' Hureau de Villeneuve voyant que, dans les poussières illuminées par un rayon de soleil, la moindre agitation de l'air devient visible, proposèrent l'emploi de fumées ou de légers duvets en suspension dans l'air, pour faire connaître la direction que lui imprime le coup d’aile d’un oiseau. Mais c’est H. Müller qui sut réaliser à cet égard des expériences tout à fait démonstratives.

Müller! construisit de petits appareils mécaniques où la détente d’un ressort imprimait à une sorte d’aile un battement brusque et de peu d’étendue. Quant aux mouvements que ce coup d’aile produisait dans l'air, ils étaient rendus visibles, soit en plein jour au moyen de fumées, soit dans l’obscurité au moyen de vapeurs phosphorescentes?, Il vit que la lame d’air comprimée

1. Müller, Comptes rendus de l’Académie des Sciences, t. C, p. 1317.

2. La figure 138 montre la disposition de l'expérience de Müller. Un plan mince dont on voit la tranche en vn est formé d’une surface flexible terminée d’un côté par une nervure saillante n. Sous l'influence de la détente d'un ressort, ce plan passe soudainement de la position vn à la position v'n'. Devant le bord v de cette sorte d’aile monte verticalement dans un air absolument calme une colonne de fumée produite par la combustion d'un fil de coton.

Le plan vient-il à s’abattre, il se produit dans la colonne de fumée une trouée transparente formée par la lame d'air qui s'échappe de dessous l'aile. Cette lame entraîne et divise à angle droit la fumée qui continue à se produire en s’élevant par sa légèreté spécifique. La nappe d'air qui s'échappe

sous la face inférieure de l'aile s'échappe sur le prolongement

du bord de celle-ci.

suivant le plan de l'aile n’a guère plus de 10 à 14 millimètres d'épaisseur ; elle est, du reste, d'autant plus épaisse que le mouvement de l’aile est plus rapide.

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Fig. 138. — Expérience de Müller montrant les mouvements de l'air sous l'influence da coup d’aile. La surface aliforme un est brusquement portée en v'n'. La colonne de fumée qui montait verticalement du fil Ÿ brûlant dans l’air calme est coupée à angle droit par une lame d’air qui s'échappe du côté du voile mince de l’aile; au-dessus et au-dessous de cette’ nappe d'air, la fumée roule en tourhillons de sens contraire, comme le montre la direction des flèches.

Cette lame d'air en mouvement, pénétrant dans l’air immobile, y éprouve des résistances et y crée des tourbillons qui grandissent à mesure qu'ils

Il semblerait que, dans le brusque abaissement d’une surface qui la comprime, cette lame d’air dût s'échapper dans tous les sens. C’est bien ce qui arrive en effet, si l’on frappe l’air avec un plan mince, au lieu de l’instrument en forme d’aile d'oiseau. La surface employée par Müller présente, dans sa forme, une disposition qui dirige exclusivement en arrière l'air qui s'échappe de dessous elle. C’est le rebord épais, analogue à celui qui est formé par le squelette et les muscles, sur le bord antérieur de l'aile, qui s’opposant à l'écoulement de l’air par-devant, le rejette tout entier vers le bord postérieur et mince formé par l'extrémité des rémiges.

Pour montrer que la présence d’un relief, sur le bord de la surface en mouvement, retient la nappe d’air et en empêche l’échappement, Müller se sert d’un simple éventail en papier plissé. Après avoir constaté que des mouvements d’une certaine vitesse imprimés à cet éventail donnent naissance à un souffle, il borde l'éventail d’une étroite bandelette de papier formant un relief perpendiculaire à sa surface. Sous l'influence de ce léger obstacle qui retient la nappe d'air comprimé, l'éventail ne souffle plus. Pour obtenir de nouveau l’échappement de l'air suivant les bords de l'éventail, il faut imprimer à celui-ci un mouvement plus rapide : la nappe d’air comprimé augmente alors d'épaisseur et s'échappe par-dessus l’obstacle qu’on lui avalt opposé.

Ces ingénieuses expériences rendent matériellement démontrable l’action du coup d’aile sur l’air : elles prouvent que ce fluide compressible ne reçoit pas un choc, à proprement parler,

s’éloignent de leur origine, c’est-à-dire du bord de l'aile ; leur section finit par atteindre jusqu’à 10 centimètres de diamètre avant qu'ils cessent d’être visibles. On observe ces tourbillons sur les deux faces de la nappe d'air entrainante ; mais les mouvements de rotation se font dans deux sens opposés, suivant qu'on les observe au-dessus ou au-dessous de cette nappe.

Ces tourbillons sont particulièrement faciles à voir, lorsqu'au lieu de fumées on emploie des vapeurs phosphorescentes. On les voit, dit Müller, naître, grandir et se propager, en tournant en sens inverse l’une de l’autre, sur les deux faces d’un plan qui prolongerait celui de l'aile.

que ses molécules ne sont point projetées suivant le sens du mouvement de l'aile, mais que l’air se comprime et, en rasant le plan de l’aile, s'échappe suivant le bord postérieur. Ce souffle, comme celui des gaz qui jaillissent d’une fusée, produit une réaction dont l'effet tend à pousser en avant le bord antérieur de l’aile et, avec lui, le corps de l'oiseau tout entier. Mais avant de se transmettre à la masse de l'oiseau, la réaction de l'air agit d'abord sur l’aile et la porte en avant”, ainsi que l’ont montré les images photographiques $ 102. Cette réaction de l'air est traduite d’une façon saisissante par l'expérience qui va être décrite.

$S 159. Automatisme du mouvement d'arrière en avant qui accompagne l'abaissement de l'aile. — On chercherait vainement, dans l’appareil moteur de l’aile de l'oiseau, un muscle

puissant dont les fibres expliqueraient, par leur direction, le mouvement en avant de l'aile qui s’abaisse. C’est par la résistance de l'air que ce mouvement est produit, suivant le mécanisme indiqué tout à l'heure. Le duc d’Argyll? a montré qu’on peut s’en

convaincre en prenant à la main l’aile d'un grand oiseau, desséchée en extension, et en cherchant à l’abaisser vivement, de façon à frapper l'air par sa face inférieure. Le coup éprouve alors une déviation latérale qui entraine le bras du côté de la nervure de l'aile, c’est-à-dire de son bord rigide.

Comme tout le monde n’a pas à sa disposition l’aile d’un grand oiseau, il est facile d'y suppléer au moyen d’une construction fort simple (fig. 139) indiquée par M. J. Pline.

$ 460. — On prend un long bambou, et l’on fixe à son extré-

4. Straus-Durckheim (Théologie de la Nature, t. TI, p. 247-344 et t. III, p. 3k1-444) à le premier émis l'opinion que, dans le vol ramé, l'aile qui s'abaisse se porte en avant. Il a même assigné à la pointe de l’aile une trajectoire elliptique, avec orientation du grand axe en bas et en avant, c'est-à-dire en sens inverse de celles que lui attribuaient Borellus et d’Esterno. Toutefois, on s’assurera d’après la figure que Straus-Durckheim a donnée, qu'il ne soupconnait pas l'étendue de la déviation de l'aile en avant, au moment de son abaissement.