Fig. 75Monoplan Blériot.—G, gouvernail de direction latérale;Ps, plan stabilisateur arrière;gp, gouvernails de profondeur ailerons;P S, plan sustentateur;H, hélice.
Fig. 75
Monoplan Blériot.—G, gouvernail de direction latérale;Ps, plan stabilisateur arrière;gp, gouvernails de profondeur ailerons;P S, plan sustentateur;H, hélice.
Directions.
Fig. 76Biplan Voisin, élévation de profil.—gp, gouvernail de profondeur avant;P S, plans sustentateurs;H, hélice;Ps, plans stabilisateurs arrière;G, gouvernail de direction latérale.
Fig. 76
Biplan Voisin, élévation de profil.—gp, gouvernail de profondeur avant;P S, plans sustentateurs;H, hélice;Ps, plans stabilisateurs arrière;G, gouvernail de direction latérale.
Sans considérer ici longuement la question de la direction des aéroplanes, puisqu'il faudra y revenir avec précision dans l'exposé de la conduite pratique de ces appareils, il faut, néanmoins, pour compléter les données élémentaires précédentes, signaler les organesemployés pour modifier les sens de marche des «plus lourds que l'air».
Fig. 77Biplan type Voisin, plan schématique.—gp, gouvernail de profondeur avant;P S, plans sustentateurs;H, hélice;Ps, plans stabilisateurs arrière;G, gouvernail de direction latérale.
Fig. 77
Biplan type Voisin, plan schématique.—gp, gouvernail de profondeur avant;P S, plans sustentateurs;H, hélice;Ps, plans stabilisateurs arrière;G, gouvernail de direction latérale.
Fig. 78Biplan type Wright, élévation de profil.—gp, gouvernail de profondeur avant;P S, plans sustentateurs;G, gouvernail de direction latérale.
Fig. 78
Biplan type Wright, élévation de profil.—gp, gouvernail de profondeur avant;P S, plans sustentateurs;G, gouvernail de direction latérale.
Un gouvernail analogue à celui des navires et qui agit de la même manière, réalise dans les aéroplanes comme dans les ballons dirigeables, les changements d'orientation de marche des monoplans et des biplans, commeceux des engins à plus grand nombre de surfaces portantes.
Ce gouvernail «de direction latérale» est une surface plane disposée verticalement à l'arrière de l'aéroplane et mobile sur un axe vertical, comme le gouvernail du bateau (fig.75,76,77,78et79, pp.78,79,80).
Fig. 79Biplan Wright.—gp, gouvernail de profondeur avant;P S, plans sustentateurs;pg, partie gauchissable des plans sustentateurs;H, hélices;G, gouvernail de direction latérale double.
Fig. 79
Biplan Wright.—gp, gouvernail de profondeur avant;P S, plans sustentateurs;pg, partie gauchissable des plans sustentateurs;H, hélices;G, gouvernail de direction latérale double.
On pourrait aussi le placer à l'avant, mais il est moins encombrant à l'arrière et sur les dispositifs munis d'une queue stabilisatrice, sa position arrière, loin des plans sustentateurs, lui donne plus d'efficacité parce qu'elle agit alors avec un plus grand bras de levier.
Avec cet organe, on conduit l'appareil à droite ou à gauche, on le fait tourner à volonté, décrire des arcs de cercle ou des circonférences plus ou moins grandes. Mais, l'air, domaine des appareils aviants, n'est pas comme la terre ou comme l'eau, «une surfacede locomotion»pour l'aviateur; c'est «un milieu», dans lequel il doit se diriger non seulement suivant l'horizontale, mais encore suivant la verticale. Il n'a pas qu'à tourner à droite ou à gauche: il lui faut aussi monter ou descendre, et l'on a vu précédemment que ses évolutions dans le sens vertical sont commandées par un «gouvernail de profondeur», placé soit en avant, soit en arrière (type Blériot-monoplan) et qui sert parfois de plan stabilisateur (type du biplan américain Wright).
Ce gouvernail de profondeur, complément indépendant du gouvernail de direction horizontale, se compose, lui aussi, d'une surface plane (parfois deux); mais elle est placée horizontalement et se meut autour d'un axe horizontal, ou d'une genouillère qui lui permet de prendre des inclinaisons encore plus variées par rapport à la ligne de l'horizon.
Enfin, l'on a encore vu précédemment que l'angle d'attaque des surfaces portantes d'une part, et la vitesse de la marche d'autre part, sont des éléments de l'aviation qui ont leur effet sur les déplacements du plus lourd que l'air dans le sens de la hauteur.
Si la vitesse, ou la grandeur, de l'angle d'attaque augmente, l'aéroplane s'élève. En cas de diminution pour l'un de ces deux facteurs, le résultat est inverse.
Enfin, la force du vent est aussi une influence dont il faut tenir compte, puisqu'elle peut, en augmentant la pression sur les surfaces portantes, si l'aéroplane marche contre lui, provoquer une ascension de l'appareil.
Une récapitulation générale de toutes ces données peut se résumer ainsi:
1oAvec l'angle d'attaque pour lequel il a été construit et avec sa vitesse normale, l'aéroplane en air calme progresse horizontalement et en ligne droite. Son gouvernail de direction latérale est alors perpendiculaire à la ligne de l'horizon et son gouvernail de profondeur rigoureusement horizontal.
2oSi des ondes de vent modifient accidentellement la stabilité longitudinale de l'appareil, le plan stabilisateurréduit et corrige les oscillations longitudinales produites (tangage). À défaut de queue stabilisatrice agissant automatiquement, le gouvernail de profondeur, actionné par l'aviateur, produit ces réductions et ces corrections.
3oAbstraction faite des oscillations accidentelles susdites[23], une augmentation persistante de la vitesse du vent debout, augmente la résistance rencontrée par l'aéroplane. Elle augmente, par conséquent, la pression X qu'il exerce par sa progression et qui le soutient, d'une pression supplémentaire X1(celle de la vitesse du vent) qu'il subit et qui, venant en surcroît de la sienne, élève l'aéroplane.
En ce cas, pour ne pas s'élever, il faut qu'il réduise son angle d'attaque en faisant agir le gouvernail de profondeur, ou qu'il réduise sa vitesse.
Après cette modification compensatrice, si le vent diminue ou cesse plus tard, il devra faire une modification inverse pour revenir aux conditions initiales de sa marche.
4oSi l'aviateur veut modifier sa direction horizontale, c'est-à-dire aller à droite ou à gauche, rebrousser chemin ou décrire un cercle, le gouvernail de direction latérale suffit pour ces évolutions.
Son action peut, en outre, corriger celle d'un vent latéral faisant dériver l'avion et l'écartant de son but.
En provoquant un virage trop peu étendu, le gouvernail de direction latérale détermine une inclinaison latérale de l'appareil qui résulte de la différence des pressions exercées par les deux côtés des surfaces portantes. Mais l'aviateur peut atténuer et neutraliser cet effet par le gauchissement des surfaces portantes (système Wright), par la manœuvre d'ailerons mobiles (système adopté par Blériot) ou par l'emploi d'autres influences compensatrices.
5oPour monter ou descendre, l'aviateur fait agir le gouvernail de profondeur qui impose à l'appareil des déplacements verticaux sans modifier le régime normal de sa marche.
Il peut obtenir aussi les mêmes déplacements verticaux soit par la modification de l'angle d'attaque, soit par la modification de la vitesse.
En résumé, les moyens de diriger ne manquent pas. Ils sont plutôt trop abondants, car ils ne simplifient pas la manœuvre et l'on a déjà cherché, avec plus ou moins de succès, comme on le verra dans la description des principaux types d'aéroplanes, des systèmes de jonction de commande, ayant pour but de réduire les manœuvres du pilote-aviateur au plus petit nombre possible d'actes et de préoccupations.
Force motrice.—Moteurs.
L'oiseau et surtout les insectes qui volent, possèdent une force prodigieuse par rapport à leur poids. L'observation de la Nature enseigne ainsi que le rapport entre la force et le poids est une condition absolue de l'aviation.
Le problème de la sustentation du plus lourd que l'air, même après les belles études théoriques et pratiques du «vol plané», ne put donc être résolu qu'à partir du moment où l'industrie de la locomotion automobile parvint, de progrès en progrès, à fournir des moteurs extrêmement légers quoique puissants.
Le moteur à pétrole, mieux dénommé:moteur à explosion, est infiniment plus léger que le moteur à vapeur parce qu'il ne comporte ni foyer, ni chaudière, ni l'énorme approvisionnement d'eau et de charbon qui encombre nos locomobiles terrestres ou maritimes.
C'est un moteur réduit à l'organe qui produit la poussée du piston:le cylindre, et aux pièces articuléesqui transforment le mouvement de va-et-vient de ce piston en un mouvement rotatif.
Un combustible extrêmement léger par rapport à la puissance qu'il développe: l'essence de pétrole, est volatilisé dans une quantité d'air déterminée pour former dans le cylindre un mélange explosif (carburation)[24]. Une étincelle électrique enflamme ce mélange, comme la capsule enflamme la poudre dans un fusil. L'explosion se produit et chasse le piston, comme la déflagration de la poudre chasse la balle ou l'obus dans le cylindre de la carabine ou du canon.
On sait, par les voitures automobiles et par les motocycles, que ces moteurs à explosion ne tiennent presque pas de place, et possèdent une force considérable.
Le mouvement rectiligne de leur piston, transformé en mouvement circulaire par des pièces articulées spéciales (bielles), fait tourner un axe (arbre) qui est celui des roues dans les appareils roulants (automobiles, motocycles) ou de l'hélice dans les bateaux et les aéroplanes ou les dirigeables.
Cetexposé schématiquedu principe des moteurs à explosion suffit pour faire comprendre que la machine motrice qu'ils constituent est réduite à la plus simple expression possible.
Fig. 80.—Moteur en V et hélice métallique.
Fig. 80.—Moteur en V et hélice métallique.
Quand l'explosion de l'air carburé (c'est-à-dire du mélange détonant d'air et d'essence de pétrole volatilisée) a chassé le piston jusqu'à l'une des extrémités du cylindre, il faut qu'il revienne en arrière pour refouler et chasser les gaz brûlés par des orifices qui s'ouvrent automatiquement; il faut encore que le piston reparte pour aspirer derrière lui l'air et l'essence volatilisée qui fourniront une nouvelle détonation; il faut enfin qu'il revienne encore une seconde fois en arrièrepour comprimer ce mélange détonant. Alors une seconde inflammation, une seconde explosion se produisent, et le piston, chassé une seconde fois avec force, exerce, par l'intermédiaire des pièces articulées, un second effort de rotation sur l'axe ou arbre moteur de l'hélice (si celle-ci estcalée, c'est-à-dire fixée directement sur cet arbre; ce qui est le cas le plus général).
Ainsi, la force de propulsion ne s'exerce qu'une fois par quatre mouvements du piston; puisque, sur deux allers et deux retours, le premier retour est employé à l'expulsion des gaz, le second aller à l'aspiration du mélange détonant, et le second retour à la compression de ce mélange avant l'allumage pour l'explosion suivante.
Une partie de l'élan donnée par l'explosion à un volant est utilisée à produire ces trois mouvements, qui préparent l'explosion suivante. Il y a donc ainsi une importante déperdition de la force engendrée par l'explosion, et une suspension relativement très longue entre les productions de forces, puisqu'elle atteint la proportion énorme de 3/4.
L'industrie automobile a depuis longtemps corrigé ces défauts en composant des moteurs de deux, puis de plusieurs cylindres exerçant leurs actions sur le même arbre. (Les groupes de ces cylindres sont opposés, ou disposés en étoile, ou en V, pour l'aviation, fig.80, p.85).
Ces adjonctions augmentaient le poids total, mais elles ont permis, en revanche, de réduire, puis de supprimer le volant,—pièce fort lourde,—qui n'a plus été nécessaire lorsque l'arbre, par la multiplication des détonations produites dans un même espace de temps, n'a plus cessé d'être actionné un seul instant[25].
L'augmentation du nombre des cylindres agissant sur un même arbre a permis d'autres simplifications mécaniques allégeantes.
Le choix des matières métalliques a fait réaliser deséconomies de poids non moins grandes. On a remplacé les métaux lourds, comme la fonte, par de l'aluminium partout où la résistance de ce métal si léger pouvait être suffisante. On a beaucoup diminué l'épaisseur des cylindres, sans compromettre leur solidité indispensable, en les construisant avec des aciers comme ceux, si résistants, qui servent à la fabrication des armes de guerre et des cuirasses de navires.
En ce sens, d'amélioration en amélioration, on est arrivé à faire des moteurs ne pesant que 2 kilogrammes, 1 kilog. 500 et même 1 kilogramme par cheval-force.
L'allègement nécessaire a été de cette façon plutôt dépassé, car il est démontré aujourd'hui par l'expérience que les moteurs dont le cheval-force pèse 2 kilogrammes et même 2 kilogrammes 500, sont bien assez légers pour l'aviation.
Il importe que la solidité, la résistance à l'usage et la régularité ainsi que la longue durée du fonctionnement ne soient pas sacrifiées à la légèreté.
En général, grâce au développement de la locomotion automobile, la construction des moteurs s'est tellement perfectionnée, que presque tous les moteurs sont excellents. Mais ces engins, véritables bijoux de mécanique, ont une délicatesse extrême. L'allumage, le graissage, l'échauffement, qui dilate trop les matières, l'encrassement des soupapes, ainsi que nombre d'autres causes produisent dans le fonctionnement de ces merveilles, des arrêts, oupannes, encore trop fréquents.
On considère l'aéroplane comme une sorte de cerf-volant soutenu en air calme par la traction de sa corde. L'hélice, dans cette conception, est la corde qui tire. Si elle cesse de tourner, l'aéroplane se trouve dans la situation du cerf-volant tiré. Quand la corde casse: il tombe.
Cette appréciation, trop absolue, n'est pas exacte en matière d'aviation. Bien construit, bien équilibré, l'aéroplane ne tombe pas, en cas d'arrêt du moteur:il descend. Coupant l'allumage, et par conséquent arrêtant le moteur, on descend aujourd'hui couramment en volplané de n'importe quelle hauteur, fût-ce de plus de 2.000 mètres (Legagneux, Hoxsey, Paulhan, Chavez à Issy-les-Moulineaux, etc.)
Mais si l'arrêt du moteur ne compromet pas la vie du pilote et l'appareil lui-même, lorsque cet arrêt se produit dans des conditions favorables à la descente (plaine unie), il est bien évident, en revanche, que, l'aviation n'ayant point pour but des évolutions aériennes limitées aux champs d'expériences, il faut prévoir le cas où l'arrêt mécanique se produirait lorsque l'avion surplombe une grande étendue où la descente lui serait dangereuse, sinon fatale, telle qu'une grande ville, une mer, une forêt, un large fleuve, une foule, etc.
Les pannes, trop fréquentes, des moteurs ultra-légers légitiment les critiques dont ils sont l'objet à ce point de vue. Néanmoins, il faut reconnaître qu'elles tendent à se raréfier.
Nous sommes déjà bien loin, comme résultats, de l'époque, si récente pourtant, où des parcours de quelques kilomètres, des sustentations de quelques minutes étaient prouesses.
Nos aviateurs ont fait en plein pays des circuits fermés de grande étendue et de longue durée. Blériot a traversé la Manche. Le comte de Lambert, partant de Juvisy, est venu planer sur Paris, et tourner à 200 mètres au-dessus de la Tour Eiffel; puis il est reparti sans escale pour revenir à son point de départ, où il est arrivé sans aucune difficulté. Farman, à Pau, s'est maintenu 7 heures dans l'espace couvrant une distance de 486 kilom.; Tabuteau l'a dépassé par un aviat sans arrêt de 585 kil. 900. Des distances plus grandes ont été depuis franchies avec escales, et les prouesses duCircuit de l'Està cet égard sont encore dans la mémoire de tous. Ces exploits ne sont pas exceptionnels, puisqu'ils ont été «approchés» nombre de fois par d'autres aviateurs. Il est donc permis d'affirmer qu'avant peu la question despannesde moteur, sera tout à fait résolue par l'accouplement de deux moteurs se remplaçant automatiquementen cas d'arrêt de l'un d'eux... ou même d'autre manière.
Les moteurs à explosion donnent actuellement une solution du problème de l'aviation par leur combinaison avec l'étude des surfaces portantes, mais il est déjà permis de prévoir que d'autres propulseurs pourront remplacer les moteurs à explosion.
En attendant ces progrès plus que probables, il convient donc de motiver le choix du moteur en tenant compte du type de l'aéroplane et de ses caractéristiques; l'ensemble constituant une sorte d'organisme, dont le fonctionnement exige une harmonie parfaite.
Suivant son poids, l'étendue de ses surfaces portantes et leur disposition, son angle d'attaque, ses modes de stabilisation et de direction, etc..., etc..., l'aéroplane, monoplan ou biplan, implique l'emploi d'une force motrice différente, produite de telle ou telle manière, par tel ou tel dispositif.
V. Tatin, dans sesÉléments d'aviation, a fort bien défini le travail que doit fournir un moteur d'aéroplane en tenant compte du poids total de l'avion, de son moteur, de ses accessoires, de son approvisionnement et de son pilote.
La force du moteur doit être suffisante pour soutenir plus que ce poids par l'action de l'hélice sur l'air calme.
Mais, l'aéroplane doit, en outre, progresser. Il lui faut donc un supplément de force pour cette progression et ce supplément n'est pas quelconque: il résulte de l'angle d'attaque et de la construction même de l'avion, car, si les surfaces portantes et stabilisatrices, les divers organes, le corps de l'appareil, son châssis de lancement et d'atterrissage, etc..., etc..., sont bien équilibrés et bien établis, ils offriront infiniment moins de résistance à l'avancement que s'ils sont mal combinés et mal exécutés.
Transmise à l'hélice, la force motrice subit, comme on le verra plus loin, une déperdition, une sorte de déchet qui résulte du mode de travail de cet organe.
Il engendre une déperdition analogue au recul desarmes à fou, dont on tient compte en balistique et qu'il ne faut pas négliger dans l'appréciation du rendement d'une hélice. Cette déperdition, dénommée «recul de l'hélice» pour le motif précité, s'ajoute au déchet propre à l'hélice (déchet qui varie suivant le modèle de l'hélice) et forme un total que le moteur doit ajouter aux résistances qu'il lui faut surmonter.
La force motrice à développer pour provoquer l'essor de l'aéroplane est plus grande que celle de son régime normal de marche. Il est donc indispensable de prévoir cet excès de puissance sans laquelle l'avion ne parviendrait pas à quitter le sol.
Tout virage, en cours d'aviation, engendre encore un supplément de résistance qui doit être dans les moyens du moteur pour que le virage ne se transforme pas en descente. La Nature donne, d'ailleurs, l'exemple de ce fait par le vol des oiseaux qui descendent en décrivant des courbes, ou même des cercles, par économie d'effort, quand la configuration plane et dénudée du point d'atterrissage vers lequel ils tendent le leur permet.
L'aviateur est obligé de prévoir un autre supplément de force motrice pour élever son avion a fin de franchir des obstacles tels que: hauts arbres, monuments, collines... sans parler des reliefs montagneux élevés sur lesquels il est dès à présent appelé à planer, et sans parler des brouillards et des nuages bas placés dans l'atmosphère, qu'il lui pourra être avantageux de surmonter dans des circonstances de voyage ou de perturbations atmosphériques particulières.
Toutes ces exigences réunies, combinées ou totalisées selon leur nature, constituent la somme de force motrice propre à chaque aéroplane. Le calcul permet de l'évaluer approximativement; l'expérience achève de la préciser et l'on prévoit déjà que les petits tâtonnements actuels seront dans peu d'années supprimés par des données mathématiques éprouvées.
L'Hélice.
Adaptée à l'aéroplane, l'hélice agit comme une vis en pénétrant dans l'air, soit pour tirer l'avion, si elle est en avant, soit pour le pousser, si elle est placée en arrière.
Ces deux modes ayant donné jusqu'ici des résultats fort brillants, on ne peut guère préconiser l'un au détriment de l'autre; il convient d'ajourner les appréciations à leur égard.
Par son bord d'attaque tranchant, la branche de l'hélice pénètre facilement dans l'air, mais son plat, vivement déplacé, exerce sur le fluide une pression ou,—ce qui revient au même,—rencontre une résistance, point d'appui qui détermine sa progression.
Une hélice est essentiellement un organe qui transforme le mouvement de rotation du moteur en un mouvement de progression dans le sens de son axe.
Dans tous les cas, si, comme on l'a signalé précédemment, l'hélice se visse dans l'air littéralement, soit pour tirer, soit pour pousser, et fait avancer ainsi l'arbre auquel elle emprunte son mouvement, ce n'est pas exactement en avançant à chaque tour complet d'une quantité égale à l'amplitude de sonpas.
Dans une véritable vis, la distance qui sépare une spire de l'autre constituele paset représente la quantité de la progression à chaque tour complet. Ainsi une vis dont les spires sont écartées de 1 millimètre, avance d'un millimètre à chaque tour complet qu'on lui fait exécuter.
L'hélice du navire et surtout celle de l'aéroplane ne se comportent pas exactement de la même manière, parce que les milieux fluides dans lesquels toutes deux pénètrent sont essentiellement mobiles.
L'eau, et surtout l'air, glissent sous la pression de l'hélice; ils cèdent et sont refoulés, tandis que les solides, fer ou bois, dans lesquels pénètre la vis ne glissent pas.
La trop faible résistance de l'air est donc, pour laprogression, une cause de déchet proportionnelle à la vitesse de rotation et à l'étendue de la surface des plats de l'hélice.
Plus l'hélice est grande, plus grande est aussi la quantité d'air sur laquelle elle agit dans un même espace de temps; et plus grande est, par conséquent, la résistance qu'elle rencontre; plus grand est le point d'appui qu'elle trouve dans le milieu fluide pour progresser. Mais la vitesse de la rotation de l'hélice décroît forcément à mesure qu'on agrandit ses dimensions, et cette décroissance met vite une limite au diamètre et au pas des grandes hélices.
Inversement, moins une hélice est grande, plus sa vitesse de rotation peut s'accélérer. Or, cette accélération de la vitesse augmente, en les multipliant, les points d'appui que l'hélice peut prendre sur le fluide en progressant et, par l'augmentation de la vitesse, une hélice réduite et de pas réduit augmente sa traction ou sa propulsion. Mais, la résistance de la matière, bois ou métal, met aussi bientôt une limite à la vitesse de rotation des petites hélices, car la force centrifuge les brise.
Dans la dimension des hélices comme dans leur vitesse de rotation il y a donc des maxima qui ne sauraient être dépassés actuellement.
Aucun terme moyen n'a jusqu'à présent démontré sa supériorité. Les grandes hélices à grand pas ont leurs partisans et les hélices petites à pas réduit ont aussi les leurs. Néanmoins il y a une tendance, dictée par l'expérience, en vertu de laquelle les rotations de 1.500 tours, et même plus, à la minute sont de moins en moins goûtées. Mais il y a une considération qui domine les préférences, c'est l'accommodation du propulseur à l'aéroplane. Tel dispositif de monoplan exige l'emploi d'une hélice réduite à rotation rapide, et tel biplan ou triplan l'emploi d'hélices plus grandes, plus lentes, mais de pas plus étendu.
Fig. 81.—Hélice en bois à deux pales.
Fig. 81.—Hélice en bois à deux pales.
En bois ou en métal, les hélices de dimensions restreintes, mais à rotation rapide sont plutôt employées surles monoplans et placées en avant des surfaces portantes où elles tirent l'appareil. Il n'y en a généralement qu'une.
Fig. 82Schéma en plan et en élévation-profil du fuselage du monoplan Antoinette.—A A, longerines ou longerons;E E, entretoises.
Fig. 82
Schéma en plan et en élévation-profil du fuselage du monoplan Antoinette.—A A, longerines ou longerons;E E, entretoises.
Les hélices plus grandes, dont la rotation ne saurait être aussi prompte que celle engendrée par les moteurs à explosion exigent l'emploi d'un organe spécial: undémultiplicateur, critiqué à divers titres, mais indispensable. On les place plutôt derrière les surfaces portantes des biplans ou autres multiplans, soit dans le bâti qui relie les surfaces portantes au plan stabilisateur et au gouvernail latéral, lorsqu'il n'y en a qu'une, soit de chaquecôté de ce bâti quand on en utilise deux. En ce dernier cas, elles se vissent dans l'air l'une de gauche à droite et l'autre de droite à gauche; elles tournent par conséquent en sens contraire.
Fig. 83Biplan Farman.—Schéma du corps de l'appareil et de la nacelle;N, nacelle formée de longerines et d'entretoises;C, corps oubâtide l'appareil formé de plus grandes longerineslet d'entretoisese.
Fig. 83
Biplan Farman.—Schéma du corps de l'appareil et de la nacelle;N, nacelle formée de longerines et d'entretoises;C, corps oubâtide l'appareil formé de plus grandes longerineslet d'entretoisese.
Une seule hélice tournant avec rapidité tend à entraîner l'ensemble du système aérien dans son mouvement giratoire, et cette influence est assez forte pour faire incliner parfois l'aéroplane du côté où la rotation se produit. Néanmoins, la grande envergure de presque tous les avions restreint assez l'effet de cette influence pour la rendre négligeable, mais elle s'accentue dans les virages si la rotation de l'hélice est trop rapide (effet gyroscopique).
Avec deux hélices tournant en sens contraire, mais avec une égale vitesse, l'équilibre est plus parfait. En revanche une inégalité de marche, et à plus forte raison l'arrêt d'une des hélices, expose l'aviateur et son appareil à un renversement plus ou moins brusque, ou même subit, de l'appareil qui peut être fatal à tous deux. Cet accident s'est produit sur un biplan de Wright. Il a grièvement blessé Orville Wright et causé la mort du lieutenant américain Selfridge qui l'accompagnait.
On peut, il est vrai, remédier à cette éventualité par une disposition mécanique telle que l'arrêt d'une des deux hélices, ou sa rupture, entraînerait l'arrêt de l'autre, automatiquement.
Quant au nombre des palettes, l'expérience a démontré, comme la théorie, qu'il devient trop grand lorsqueles effets de compression de l'air produits par l'une des palettes se fait sentir sur une autre. Or, ces effets dépendent aussi de la forme des palettes, de leur étendue, de leur disposition et de la vitesse de rotation. On peut dire toutefois que dans la majeure partie des cas les meilleurs rendements sont fournis par des hélices à deux branches, et que ce type est le plus fréquemment adopté.
La construction de l'aéroplane.—Son corps.Ses moyens de départ et d'atterrissage.
Par les diverses considérations précédentes, on a vu que l'aéroplane est un ensemble dont toutes les parties doivent être conçues les unes pour les autres, et non pas indifféremment les unes des autres.
Lecorpsde l'appareil n'échappe pas à cette condition d'harmonie essentielle.
Il doit d'abord relier aux surfaces portantes,—qu'elles soient de monoplan ou de polyplan,—les surfaces accessoires, que l'on pourrait appeler «dirigeantes», pour les englober à la fois dans une seule désignation générale; à savoir: le plan stabilisateur, le gouvernail de direction latérale et le gouvernail de profondeur; tous organes qui se trouvent à diverses distances des surfaces portantes, à l'avant et à l'arrière de l'aéroplane.
En raison des efforts de leviers exercés par ces parties dirigeantes sur les surfaces portantes, il est bien évident que le corps de l'aéroplane doit être au moins aussi solide que les plans sustentateurs. Mais, il lui faut, en outre, un surcroît de robustesse parce qu'il doit porter le moteur, le pilote, des passagers si la puissance de l'aéroplane le permet; enfin les approvisionnements d'huile, d'essence et les instruments de conduite, ainsi que les accessoires de lancement et d'atterrissage.
Dans la plupart des aéroplanes ce corps est constitué par des longerines ou longerons, en bois ou en acier,reliés entre eux par des entretoises (fig.82et83, pages94et95), qui forment un tout relativement très léger, mais rigide, robuste et indéformable.
Parfois ce corps est distinct d'une sorte de nacelle qui renferme le pilote, le moteur, les organes de commande de l'avion et les approvisionnements (figure83). Mais toujours, autant que possible, l'ensemble est fusiforme et plus effilé à l'arrière qu'à l'avant.
Fig. 84Construction de la charpente d'une surface portante d'aéroplane(monoplan).—LL, longerons transversaux;BB, longerons formant bordure;tt, traverses longitudinales;t, l'une de ces traverses en coupe longitudinale.
Fig. 84
Construction de la charpente d'une surface portante d'aéroplane(monoplan).—LL, longerons transversaux;BB, longerons formant bordure;tt, traverses longitudinales;t, l'une de ces traverses en coupe longitudinale.
Actuellement, on ne saurait donner une indication générale plus détaillée des corps d'aéroplanes, parce qu'ils sont trop variés et n'ont pas encore assez démontré leurs supériorités ou leurs défauts.
L'expérience apprendra si telle disposition est plus avantageuse que telle autre. Pour le moment, ce qui est bien évident, c'est qu'il importe de réduire au minimum possible le nombre et l'étendue des surfaces qui, dans ces bâtis, peuvent faire obstacle à l'avancement de l'avion dans l'espace.
Il semble, au premier abord, qu'une carcasse aussi simple, aussi légère, que celle de la plupart des aéroplanes ne constitue pas un obstacle notable à la progression de l'appareil dans l'air. Cependant, si l'on additionne les faibles surfaces des longerons, des entretoises, et des haubans aux fils d'aciers qui s'ajoutent souvent à ces pièces pour les consolider, on constate qu'ils atteignent parfois, réunis, une étendue en surface relativement très importante.
Il ne faut pas oublier que le moindre plan orienté perpendiculairement au sens de la marche,—et les entretoises sont particulièrement dans ce cas,—fait une résistance considérable à l'avancement. À ce point de vue, un simple fil n'est pas négligeable. Sa résistance n'est pas seulement proportionnelle à sa longueur, à son diamètre, à son orientation, mais encore aux vibrations qui lui sont imprimées par l'air et par la rotation du moteur, car ces vibrations augmentent en quelque sorte son diamètre.
Dans la construction du corps de l'aéroplane et de sa nacelle, si ce corps compte une nacelle, les pièces ne doivent pas être calculées sans souci de l'obstacle qu'elles présenteront à la résistance de l'air. Cette préoccupation nécessaire peut amener à remplacer un fil par une pièce rigide de force égale, mieux orientée ou à section pénétrante par rapport au sens de la marche de l'avion.
Quelques constructeurs, soucieux de réduire cette résistance, conçoivent le corps de leurs appareils recouverts d'étoffes bien tendues et vernissées. Dès essais comparatifs seraient nécessaires pour établir la supériorité de cet enveloppement car, si la résistance à l'avancement des pièces, de la charpente du corps est ainsi supprimée, l'étoffe tendue, et même vernissée, constitue à son tour une autre résistance qui peut être inférieure mais aussi égale ou supérieure à celle des pièces de la charpente qu'elle masque.
Le pilote, le moteur et tous les accessoires ont également des surfaces qui sont obstacles et que l'on souhaiterait théoriquement de pouvoir réduire à l'état de «lame de couteau». Latham, dans le corps de son monoplanAntoinette, est à demi enveloppé par le corps de l'appareil. V. Tatin, dans le type d'avion qu'il a préconisé et que nous avons reproduit page71, figure68, assied le pilote dans le corps enveloppé de son monoplan, de telle sorte que sa tête seule dépasse le fourreau de la nacelle.
Bien que ce dernier dispositif soit très rationnel, il faut d'ailleurs reconnaître qu'il ne tente pas tous lesaviateurs actuels... et cela se conçoit. À l'atterrissage, le pilote préfère pouvoir sauter, s'il y a lieu, hors de son «baquet».
À l'égard des surfaces portantes et des surfaces directrices (gouvernail et plans stabilisateurs), l'enveloppement est au contraire devenu de règle générale.
Sur deux ou trois longerons transversaux (par rapport à la marche) comme ceux qui sont indiqués dans la figure schématique84, on dispose des traverses longitudinales effilées aux deux bouts, mais plus fortes à l'avant qu'à l'arrière, qui forment le squelette de la surface portante.
Ces pièces, allégées autant que possible par évidements, sont assemblées de manière à ne former aucun relief extérieur et recouvertes des deux côtés d'étoffes, collées, clouées ou cousues, de façon à supprimer autant que possible toutes les saillies.
Par surcroît on vernit les étoffes extérieurement.
Les mêmes soins de construction, d'assemblage, de revêtement, sont appliqués aux surfaces directrices: gouvernail de profondeur, plan stabilisateur et gouvernail de direction latérale; de telle sorte que de la perfection de l'exécution résulte la facilité de pénétration dans l'air de l'ensemble du système.
Quant aux matières employées pour ces constructions, elles sont encore fort variées. Toutefois le bois, notamment le bambou, les tubes et les fils ou les câbles d'acier, souvent combinés, sont adoptés de préférence par presque tous les constructeurs.
Tout aéroplane ayant besoin de posséder une certaine vitesse de marche et de subir par cette vitesse une pression de l'air assez forte pour le soulever, il est évident que son essor, son «envol», exige un lancement préalable.
On peut obtenir ce lancement par un glissement s'accélérant sur un plan incliné (plancher, piste, railsou câble), ou par une projection brusque comme celle que détermine la chute d'un poids considérable. Ces genres de lancement, qui sont ceux qu'employèrent exclusivement au début les frères Wright, devant être sommairement exposés plus loin, lors de l'analyse de leur appareil, il convient de se dispenser ici de les examiner, pour abréger.
Fig. 84bis
Fig. 84bis
Presque tous les aéroplanes français opèrent leur lancement en roulant sur le sol.
L'hélice propulsive ou tractive, mise en mouvement, provoque aussitôt la marche de l'avion. Il part: sa vitesse de roulement s'accélère et l'appareil s'allège, en quelque sorte, par la résistance de l'air sur ses plans sustentateurs convenablement orientés, jusqu'au moment où, de lui-même, ou par une manœuvre du gouvernail de profondeur dirigé dans le sens du relèvement, il s'enlève.
Cette manœuvre a le défaut d'exiger une étendue plane, pour le roulement de lancement, qui ne se trouve pas partout.
Suivant les appareils, moins de cinquante mètres, ou quelques centaines de mètres de terrain plat suffisent aux monoplans et polyplans pour leur lancement.
Il est facilité par une orientation contre un vent horizontal età fortioricontre un vent ascendant comme celui qui remonte une pente (cas des départs de Lilienthal).
Fig. 85Type de châssis de roulement placé au-dessous et en arrière de l'hélice et du moteur sous le siège du pilote.
Fig. 85
Type de châssis de roulement placé au-dessous et en arrière de l'hélice et du moteur sous le siège du pilote.
En revanche, il devient impossible ou très difficile sur un sol trop accidenté, trop vallonné; sur une route mal orientée par rapport au vent régnant; dans un creuxtrop étroit pour qu'on en puisse utiliser les pentes, etc.
Mais si l'on ne rencontre pas toujours et partout un sol propice au lancement d'un aéroplane par roulement accéléré, les espaces plats où ces roulements sont praticables ne sont du moins pas rares.
Sur deux roues, trois, quatre, cinq ou même six roues, l'aéroplane repose et ces roues sont aussi réduites, aussi légères que possible, pour ne pas charger l'appareil.
Il faut néanmoins leur laisser un diamètre suffisant (voisin de 0 m. 50) pour franchir des sillons, des ornières ou des bossellements du terrain de quelque importance.
Montées en tension comme les roues de bicyclettes et munies de pneumatiques, ces roues sont par surcroît fixées à des pièces articulées maintenues par des ressorts ou des freins amortisseurs de chocs d'une grande puissance.
S'il faut, en effet, que le roulement de lancement puisse s'effectuer au besoin sur un sol assez raboteux, comme ceux qui existent «en plein champ», il importe encore davantage qu'à l'instant critique de l'atterrissage le «train de roulement» de l'aéroplane ne soit pas brisé ou faussé dans un contact trop brusque avec le terrain.
On place donc, en général, les roues des aéroplanes assez loin du corps de l'avion ou de la nacelle pour que les organes amortisseurs de choc aient une «course» étendue et le système de liaison des roues aux pièces articulées portant les amortisseurs leur permet, en outre, de s'orienter instantanément, d'elles-mêmes, en tous sens, d'une manière analogue à celle des roulettes de meubles.
Les figures84biset85montrent deux dispositifs de ce genre. Celui de la figure85est empruntée à un aéroplane de Farman. Il est placé directement au-dessous du siège du pilote, en arrière du moteur et de l'hélice. Celui de la figure84bisest le dispositif de roulement amortisseur du monoplan Blériot, placé après l'hélice et devant le pilote, notablement au-dessous de l'avant du fuselage, ou corps de l'aéroplane.
On voit que dans ce dernier les pièces articulées forment un triangle rectangle dans lequel le sommet de l'hypoténuse coulisse sur le côté perpendiculaire au sol en agissant sur le système de ressorts amortisseurs dès que les roues touchent et rencontrent résistance. Cette disposition est à la fois très mobile, très souple et très robuste. L'expérience a d'ailleurs démontré ses qualités.
Le lancement par roulement,—à défaut d'enlèvement perpendiculaire comme celui que pourrait produire un hélicoptère,—réalise ainsi le départ de l'aéroplane d'une manière, sinon très satisfaisante, du moins très passable.
Mais, à l'atterrissage, malgré les amortisseurs et l'orientation des roues en tous sens, il laisse plus à désirer. Des patins souples élastiques, qui font frein naturellement et qui peuvent avoir une large portée, tout en permettant au centre de gravité de l'appareil d'être bien plus rapproché du sol, seraient de beaucoup préférables. Ils constituent un mode d'atterrissage «par glissement» infiniment plus rationnel pour un engin qui parvient à terre en rasant le terrain et qui ne peut, comme l'oiseau, battre des ailes pour freiner sa glissade de descente afin de se poser presque perpendiculairement sur des pattes articulées dont les muscles font ressort.
Ces remarques, depuis longtemps faites, engagent les constructeurs à chercher une combinaison de roues et de patins qu'on a déjà tenté de réaliser dans plusieurs types d'avions.
Il faudrait avoir des roues pour partir, les escamoter dès le départ afin de n'en être pas embarrassé et prendre terre avec des patins à la descente. Cet énoncé n'est pas celui d'un problème insoluble. En plusieurs modèles, on a remplacé la roue ou les roues d'arrière de l'aéroplane par un simple patin. C'est un acheminement intéressant à observer.
Ayant bien suivi cet exposé théorique très élémentairedes parties constitutives du «plus lourd que l'air» et des moyens qu'il possède par leur groupement, on se représente aisément ce que doit être sa gouverne.
Elle est si simple, si facile, qu'après sept ou huit leçons sur le terrain un homme jeune, agile, d'esprit vif, mais pondéré, ayant le sens de la logique et du sang-froid, peut commencer à conduire seul un aéroplane français bien stabilisé.
Toutefois, cette affirmation, vraie pour des exercices prudents sur un aéroplane, n'implique pas la capacité d'avier «à travers champs», par monts et vallées comme les pilotes renommés.
Il suffit, pour s'en rendre compte, de se représenter l'usage pratique d'un aéroplane quelconque de manœuvre aisée:
L'air est calme. Le point de départ est un champ de manœuvres comme celui d'Issy-les-Moulineaux.
Après avoir vérifié le bon état de l'appareil, les approvisionnements d'essence, d'huile et d'eau,—si le moteur est à refroidissement par eau,—le jeu parfait de tous les organes du moteur et de l'aéroplane, la présence «à bord» des instruments utiles pour se guider dans l'espace, etc., le pilote monte dans son «baquet» et ordonne la mise en marche.
Le moteur part; l'hélice tourne; sa traction ou sa poussée fait rouler l'avion à une vitesse qui s'accélère de seconde en seconde. Bientôt l'aviateur sent que l'engin commence à bondir sur les inégalités du terrain; il va quitter la terre... mais, y a-t-il encore devant lui un espace plat, suffisant pour son essor?
Sur un vaste aérodrome, l'espace pour le lancement ne fait pas défaut. Il est souvent plus mesuré en pleine campagne. Le bon pilote doit donc savoir quitter le sol et s'élever sans retard par une judicieuse manœuvre du moteur et du gouvernail de profondeur.
En augmentant à propos la vitesse de sa marche, il fait augmenter la pression de la résistance de l'air qui tend à le soulever. En orientant comme il convientl'incidence du gouvernail de profondeur par rapport à sa direction, il détermine par un prompt surcroît de résistance, le soulèvement voulu, et l'essor sera définitif si cette action du gouvernail de profondeur est en bonne concordance avec la vitesse acquise.
Dans le cas contraire, l'avion n'aura quitté le sol une ou deux secondes que pour retomber, trop ralenti, et l'espace parcouru sera terrain maladroitement perdu.
Ainsi, dès le départ, une double préoccupation: celle de la vitesse et celle de la commande du gouvernail de profondeur absorbe le pilote.
Il faut noter que l'air est supposé calme et le moteur fonctionnant régulièrement, sans aucun «raté».
S'il y a un vent modéré, l'aviateur est favorisé car, sur le champ de manœuvres d'où il part, il peut s'orienter de façon à marcher contre ce vent.