Mouillard, loc. cit., p

D'autre part, Tatin”, faisant des expériences sur des appareils planeurs dont il sera question plus loin, a trouvé que le rapport de 1 mètre de chute, pour 8 mètres de parcours horizontal, est la pente la plus faible qu'on puisse obtenir.

Enfin, dans un remarquable mémoire qu'il vient de publier, Bretonnière admet, d’après ses observations sur les Cigognes, que l’angle le plus faible sous lequel le planement puisse avoir lieu est de 10°. Cette évaluation est basée sur des mesures très précises, l’auteur ayant relevé avec soin les niveaux et les distances relatives des points de départ et d'arrivée des oiseaux ?.

Il y a quelques observations à faire, relativement à l’estimation de l'angle que la trajectoire de l'oiseau planeur fait avec l'horizon. Cette trajectoire n'est pas une ligne droite sur tout son parcours; elle représente une courbe d'apparence parabolique, presque verticale à son origine, mais atteignant peu à peu une inclinaison minima qu’elle conserve jusqu’à la fin. Ce n’est qu'en tirant une ligne imaginaire, entre le point de départ et Le point d'atterrissage, que l’on obtiendrait une pente régulière exprimant l’inclinaison moyenne de la trajectoire du planement. Or, l'oiseau ménage-t-il toujours les effets de la pesanteur, de manière à réduire au minimum la résistance de l’air à sa translation horizontale, et arrive-t-il sans vitesse au terme

de sa course, de ‘sorte que le planement sous un angle de 10°

4. Tatin, Travaux du laboratoire de M. Marey, année 1876, p. 108.

2. J'extrais du mémoire de Bretonnière les lignes suivantes qui montrent avec quelle précision l’auteur a mesuré l’inclinaison de la trajectoire de l'oiseau sur l'horizon : « Du haut du rocher élevé sur lequel est construite la ville de Constantine, nous avons vu souvent des Cigognes descendre rapidement en glissant sur l’air, suivant des trajectoires représentées par des lignes droites de plus d’un kilomètre de longueur. La vitesse de l'oiseau et l'inclinaison de sa trajectoire ne nous ont point paru, dans ces nombreuses observations, présenter des différences sensibles. Nous avons essayé d’apprécier l’une et l’autre à l’aide des distances et des différences de niveau de repères voisins des points de passage de la Cigogne. Nous avons estimé à 20 mètres la vitesse de l'oiseau et de 15 à 20 p. 100, soit en moyenne 17,5 p. 100, la pente de sa trajectoire, pente correspondant à un angle de 10° avec l'horizon (Bretonnière, Études sur le vol plané, l'Aéronaute, juillet 1889).

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corresponde à la meilleure utilisation des effets de la pesanteur, pour produire un certain parcours horizontal? Rien ne le prouve.

Les calculs de Bretonnière ne portent que sur la partie rectiligne de la trajectoire de la Cigogne; il élimine donc la phase parabolique où la pesanteur fait descendre l'oiseau, d’abord d’un mouvement vertical et accéléré, puis obliquement, avec une vitesse de chute diminuée. Il ne considère le mouvement que lorsque celui-ci a acquis son uniformité dans les deux sens, c’està-dire quand l'oiseau se transporte, avec une vitesse constante, sous un angle constant avec l'horizon.

Comme base de ses calculs, Bretonnière prend le résultat de ses propres mesures, à Savoir : que la trajectoire de la Cigogne est inclinée de 10° au-dessous de l'horizon, et que la vitesse de l'oiseau

Ze à 7777; \ ___ rc > M à à Tv Fig. 152. — Trajectoire d'un aéroplane ou d’un oiseau planeur. Angle « que forme la direction de

la surface des ailes avec l'horizon. Angle 8 formé par la direction de la trajectoire avec la surface des ailes. & + 8 angle que fait la trajectoire avec l'horizon (d’après Bretonnière).

sur sa trajectoire est en moyenne de 20 mètres par seconde. Prenant alors les formules de Hutton relatives à la résistance de l'air aux plans obliques, l’auteur conclut que l’inclinaison des ailes de la Cigogne avec sa trajectoire, c'est-à-dire l'angle 8 doit être de 5°23' 11”; que l’inclinaison de la trajectoire au-dessous de

l'horizon (angle +) doit être de 5°; la somme de ces deux angles 10° 23" 11” représente très sensiblement les dix degrés que l'expérience a assignés comme inclinaison de la trajectoire de l'oiseau sur l'horizon.

$ 481. Influence que l'inclinaison de la surface des ailes sur l'horizon exerce sur la direction de la trajectoire. — Si le lecteur se reporte au chapitre XVII, il y verra que, suivant l’angle que forme l’aile remontante avec l'horizon, les valeurs, absolue et relative, des deux composantes de la résistance de l’air changent beaucoup; les choses se passent de même dans le planement. En orientant ses ailes sous un angle très ouvert, un oiseau animé d'une translation rapide pourra s'élever beaucoup, mais en sacrifiant beaucoup de sa vitesse acquise. Avec un angle très aigu, il perdra peu de sa vitesse, mais s’élèvera peu où même descendra. 11 ne semble donc pas qu’on doive attribuer à la trajectoire du vol plané une inclinaison constante sur l'horizon. Tout au plus pourrait-on assigner à cette inclinaison une valeur minimum correspondant à la meilleure utilisation de la pesanteur pour produire de la translation, et cette inclinaison serait voisine de 10°.

Mais l'oiseau peut à volonté donner à sa trajectoire toutes Les inclinaisons possibles. Celle-e1 pourra être presque verticalement ascendante comme dans la ressource; sensiblement horizontale, ainsi que cela semble avoir lieu dans Les temps de planement qui interrompent parfois le vol ramé'; enfin oblique, descendant sous un angle plus ou moins aigu avec l'horizon, comme quand l'oiseau se laisse glisser d’un lieu élevé.

On va voir que ces changements d’inclinaison de l'aile s’obtiennent par des déplacements du centre de gravité de l'oiseau.

$ 182. Difficulté de résoudre, par le calcul seul, le problème du vol plané. — Il semble bien hasardeux, connaissant l’incli-

naison de la trajectoire d’un oiseau planeur, la vitesse de son

1. Si les temps de planement se font sur une trajectoire horizontale, il faut admettre que l'angle de l'aile avec l’horizon s'ouvre de plus en plus, à mesure que la vitesse acquise de l'oiseau diminue (S 167).

vol et la surface de ses ailes, d’en conclure à l’inclinaison des ailes sur l'horizon. C’est assimiler à un plan mince des surfaces courbes et flexibles dont la forme, incessamment changeante, doit agir sur l'air d’une façon toute spéciale.

On se souvient des expériences de Müller ($ 159); elles ont montré que le relief du bord antérieur de l’aile force l’air comprimé sous sa face inférieure à s'échapper tangentiellement à la surface de l’aile. Quoique l’aile des oiseaux voiliers soit plus plate que celle des rameurs, le relief du bord antérieur n’y est pas nul; si donc un jet d'air comprimé s'échappe Le long du bord postérieur de l’aile, il s’ensuivra une réaction qui poussera l'oiseau presque directement suivant le plan de son aile. Cet effet ne se produirait pas de la même facon avec des surfaces planes et rigides.

Mais si le calcul est insuffisant à faire prévoir tout ce qui se passe dans le vol ramé, l'expérience promet à cet égard d’utiles renseignements. D'une part, on peut espérer que les méthodes géométriques et photographiques nous renseigneront plus complètement sur les manœuvres des oiseaux planeurs ; d'autre part, on peut profiter, dès à présent, de certaines expériences fort intéressantes qui ont été faites au moyen d'appareils planeurs en forme de cerf-volant, construits avec des surfaces minces, bien tendues et diversement inclinées sur l'air. Cayley' en Angleterre, J. Pline? en France ont fait, à cet égard, des expériences très concluantes.

$ 183. Imitation du planement de l'oiseau au moyen d'appareils mécaniques. — Pour simplifier les conditions du phénomène, on peut, dans la construction des appareils planeurs, s’écarter des formes de l'oiseau et adopter des formes géométriques plus simples.

Une feuille de papier, de forme carrée, est pliée par le milieu de manière à former un angle dièdre (fig. 153, moitié gauche), dans le fond duquel on fixe, avec un peu de cire, une tige de métal terminée, à son extrémité, par deux petites masses de

1. Cayley (traduction dans l'Aéronaute, 1876-77). 2. J. Pline (communications orales, 1868).

mème poids; on réalise ainsi un système équilibré et stable dans l'air. Si le centre de gravité passe exactement par le centre de figure, en abandonnant l'appareil à la pesanteur, on le verra tomber verticalement, la convexité de son angle dièdre dirigée vers le bas.

Mais si l’on enlève une des masses, de manière à rejeter le centre de gravité vers l’une des extrémités de l’arrête du dièdre (fig. 153, moitié droite), l'appareil suivra une direction oblique,

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Fig. 153. — Appareils planeurs. L'un (moitié gauche de la figure) est équilibré et descend verticalement ; l’autre (moitié droite) a son centre de gravité près d'une de ses extrémités et glisse de ce côté. Dans les deux cas, la trajectoire est indiquée par une ligne ponctuée.

et glissera sur l'air, d'un mouvement accéléré, en se transportant du côté où son centre de gravité est placé.

La trajectoire parcourue par ce mobile est verticale si les deux moitiés sont bien symétriques; dans le cas contraire, elle s'infléchit du côté où la translation dans l’air trouve le plus de résistance. Ces effets sont entièrement comparables à ceux du gouvernail sur la direction d’un navire; ils peuvent aussi se produire dans le sens vertical. En effet, dans notre petit appareil, relevons le bord postérieur des plans latéraux (fig. 154); à un moment donné de sa chute oblique, l'appareil remontera contre la pesanteur, mais perdra en même temps sa vitesse de translation. Voici ce qui s’est passé : tant que le mobile, dans sa chute, n’a eu que peu de vitesse, l'influence de sa courbure est restée insensible, mais quand la vitesse a été assez grande, un effet de gouvernail

s’est produit qui a relevé l’extrémité antérieure du mobile et lui a imprimé une direction ascendante. À partir de ce moment,

Fig. 154. — Appareil planeur, avec effet de gouvernail ascendant.

la pesanteur, qui était la force accélératrice du glissement de l'appareil dans l’air, est devenue retardatrice : le planeur, s’élevant d’un mouvement diminué, est arrivé à l’immobilité. Si nous suivions plus longtemps

l'expérience, nous ver- \7 x Pé

rions une nouvelle descente se produire; une

série d’oscillations de ce genre s’observe parfois, avant que Île mobile tombe sur le sol.

Enfin, si l’on donne à la courbure du papier

une forme concave par en bas (fig. 155), on voit, Fig. 455. — Appareil planeur, avec efet de gouvernail à un certain moment de OR"

sa descente oblique, le mobile infléchir brusquement sa trajectoire en bas et frapper le sol avec violence. Dans ce cas, au moment où l’effet de gouvernail s’est produit, la direction nouvelle s'est trouvée favorisée par la pesanteur, qui a précipité la chute, tandis que tout à l’heure elle ralentissait la remontée.

Ces évolutions du petit appareil en papier ne ressemblent-elles pas à celles des oiseaux? Et si l’appareil était capeble, à un moment donné de sa trajectoire dans l'air, de modifer spontanément la courbure de ses surfaces, ne le verrait-on ps effectuer des plongées ou des ressources pareilles à celles qu'Hubert a décrites dans Le vol du Faucon ?

On a construit des planeurs de diverses formes et de tailles différentes. Cayley en décrit un qu’il nomme aéroplene et qui, lesté d’un poids de 200 livres, descendit du haut d’une colline dans la plaine, sous un angle de 10° avec l'horizon. J. Pline, il y a une vingtaine d'années, construisit des appareils d’une légèreté extrème ; il leur donnait à peu près la forme d’oisaux ou de papillons et, moyennant de légers déplacements du centre de gravité ou de légères torsions de la surface des ailes, il leur faisait faire des parcours lents ou rapides, uniformes ou saccadés, rectilignes ou infléchis en divers sens.

L’extrème légèreté de ces petits objets donne à leurs mouvements une grande lenteur, car la pesanteur qui représente la force motrice est très faible en comparaison de la résistance de l'air. Cependant, malgré cette lenteur, l'œil est encore incapable de suivre exactement tous les détails du phénomène, d'apprécier toutes les inflexions de la trajectoire, toutes les accélérations et les ralentissements du mouvement; or, c’est là ce quil faudrait connaître, pour comprendre réellement le mécanisme du vol plané. Les méthodes basées sur l'emploi de la photographie analysent les évolutions des appareils planeurs avec toute la précision désirable.

S 184. Emploi de la photochronographie pour suivre les évolutions des appareils planeurs. — On fait tomber un des appareils de J. Pline! devant un fond obscur sur lequel un

4. Sous la forme véritable que J. Pline leur a donnée, les appareils planeurs présentent l'aspect représenté fig. 156. Deux ailes symétriques, taillées d'un seul coup de ciseaux dans une feuille de papier pliée en deux, sont prolongées, en arrière, par une sorte de queue taillée de la même facon. Le tout forme un angle dièdre ouvert en haut et dans le fond duquel on

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réseau de fils, croisés à angle droit, forme une échelle graduée pour mesurer les déplacements horizontaux et les déplacements

Fig. 156. — Appareil planeur en papier construit suivant le procédé de J. Pline.

verticaux du mobile. L’écartement de ces lignes est de 10 centimètres en tous sens.

loge une paille ou même une aiguille d'acier terminée à l’une de ses extrémités par une boule de cire. Ce petit lest peut glisser le long de la tige, de manière à porter le centre de gravité du système plus ou moins loin en avant des ailes. La queue peut, de son côté, être modifiée dans sa forme, étalée horizontalement ou infléchie, soit en haut soit en bas, de manière à produire les effets d’un gouvernail. Enfin, les ailes peuvent également être courbées de diverses façons, afin de se présente sous des angles variables. Tous ces changements modifient la trajectoire parcourue.

La symétrie parfaite des deux moitiés de l'appareil planeur est indispensable, si l'on veut que la trajectoire ne dévie ni à droite ni à gauche, quelles que soient d’ailleurs les sinuosités qu’elle présente dans le plan du mouvement. Si l’on tord légèrement l’une des ailes, de telle sorte que sa projection normale à l’axe du vol ait un peu plus de surface que celle de l'aile opposée, aussitôt on voit la trajectoire du planeur s’infléchir du côté où l'aile présente le plus de résistance. Cette petite expérience justifie complètement l'opinion des anciens auteurs ($ 24) sur l'effet du changement d'inclinaison de l’une des ailes, dans les mouvements tournants de l’oiseau.

Le mobile, qui était suspendu par l’anse de fil adaptée à sa queue, tombe d’abord presque verticalement et d’un mouvement accéléré; bientôt, par l'effet de gouvernail que produit la queue de l'appareil légèrement courbée vers le haut, la trajectoire s’infléchit, le plan des ailes se couche presque horizontalement sur

l'air, et la translation suit une direction voisine de l’horizontalité. Dans la figure 157, une légère dissymétrie de l'appareil Tui a imprimé un mouvement de côté, par suite duquel il tourne un peu sa face inférieure vers l'observateur.

Un ingénieux constructeur, M. Bègue, a réalisé, il y a quelques années, un jouet fort amusant avec des appareils planeurs en

papier. Ces objets avaient des formes variées; celle d’une Chauvesouris était particulièrement curieuse. On placait le planeur sur une sorte d'écran ou d'éventail qui servait à le lancer: arrivé à une certaine distance, l’appareil se retournait et revenait vers son point de départ. Avec un peu d'exercice, on arrivait à recevoir le planeur sur l'éventail lui-même et à le lancer indéfiniment.

$ 185. Position du centre de pression de l'air sous les ailes, dans le vol plané; lois d'Avanzini. — Quand un oiseau tient les ailes horizontalement étendues et se laisse descendre suivant une ligne verticale, le centre de pression de l'air sous chacune des ailes coïncide avec leur centre de figure. Mais il n’en est plus de même quand l'oiseau se déplace obliquement avec une grande vitesse; le centre de pression de l’air se rapproche alors du bord antérieur de laile, d'autant plus près de ce bord, que la translation est plus rapide et que la surface de l'aile fait avec l'axe du vol un angle plus aigu. Ce déplacement du centre de pression a été découvert par Avanzini, dans ses expériences sur la résistance que l’eau présente au mouvement de surfaces diversement inclinées ‘.

De Louvrié admet qu’une action semblable doit se produire quand une surface inclinée se déplace dans l'air. Et en effet, on a observé qu'un oiseau qui plane avec une grande vitesse porte ses ailes en arrière. Or, puisqu'il n’y a pas alors rupture d’équilibre et culbute en avant, il faut admettre que la résistance de l’air n’a pas sa résultante au centre de la surface de l’aile, mais près du bord antérieur dé celle-ei.

1. D'après Avanzini (Istituto nazionale Italiano, t. I, part. I), il y a coïncidence parfaite du centre de pression avec le centre de la surface, quand celle-ci se déplace normalement à son plan; mais la coïncidence cesse quand le plan est oblique par rapport à la direction dé son mouvement. Le centre de pression se rapproche alors du bord antérieur du plan, et cela d'autant plus que l'incidence du plan est plus oblique et sa vitesse plus grande. Cayley (l’Aéronaute, 1877, p. 260) indique ce déplacement du centre de pression de l'air sous Les ailes de l'oiseau, quand celles-ci forment un angle très aigu avec la trajectoire.

Marey. — Vol des oiseaux. 20

D'autre part, Les observations de Mouillard’ nous apprennent que la direction des ailes change suivant la rapidité plus ou moins grande du planement. Chez les oiseaux qui planent avec

Fig. 158. — Aspect d'un oiseau qui plane lentement; la pointe des ailes est portée en avant (Mouillard).

une grande lenteur, les ailes sont portées en avant et forment entre elles un angle rentrant au fond duquel se voit la tête

(fig. 158). D'autres oiseaux, à planement plus rapide, portent

Fig. 159. — Aspect d'un oiseau qui glisse rapidement sur l'air; la pointe des ailes est portée en arrière (Mouillard).

leurs ailes en arrière, de manière à former en avant un angle saillant (fig. 159).

Le déplacement du centre de pression sous l'aile, pendant la translation rapide, tend, avons-nous dit, à détruire l’équilibre de l'oiseau dans l'air. Mais cet équilibre se rétablit par différentes manœuvres: soit par l’action de la queue agissant à