Part 1

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L'A. B. C.

DE

L'AVIATION

Biplans et Monoplans

PAR LOUIS GASTINE

2e mille

Albin MICHEL _Éditeur_

22. Rue Huyghens _PARIS_

À Gabriel et Charles VOISIN _bien cordialement_.

L. GASTINE.

L'A. B. C.

de l'Aviation

DU MÊME AUTEUR

=Lys Amors d'Helain-Pisan avec Iseult de Savoisy= (roman du quatorzième siècle en vieux français), illustré par Ed. Zier. Quantin, édit., Paris.

=La Chronique d'Helain-Pisan et d'Iseult de Savoisy= (traduction du précédent en français moderne), mêmes illustrations d'Ed. Zier. Dentu, édit., Paris.

=La Chronique des amours d'Iseult= (illustrations d'Ed. Zier). Per-Lamm, édit., Paris.

=Idylle romantique= (dans un vieux cadre). Choppin, édit., Givet.

=Le Mal du Coeur= (roman parisien). Savine, édit., Paris.

=Apôtre= (étude philosophique), Genonceaux, édit., Paris.

=Patria= (étude philosophique et sociale). Savine, édit., Paris.

=Les Millions de Suzette= (roman populaire illustré). Boulanger, édit., Paris.

=Seul sur l'Océan.--La Dérive= (roman d'éducation pour la jeunesse), en collaboration avec Mme Noémie Balleyguier, illustrations d'Ed. Zier. Charavay-Mantoux, édit., Paris.

=La Fille des Angads= (roman algérien d'éducation pour la jeunesse), illustré par A. Collombar. Gautier-Blériot, édit., Paris.

=Le Mensonge du sang= (roman populaire), en collaboration avec M. Roger-Milès. Sabatier, édit., Paris.

=L'Âme errante= (conte philosophique). Boulanger, édit., Paris.

=Nature morte= (conte philosophique). Boulanger, édit., Paris.

=Filles d'Orient= (contes et nouvelles d'Orient), illustré par Ed. Zier et René Lelong. Flammarion, édit., Paris.

=Une trop riche héritière= (roman pour les jeunes filles). Prat., édit., Paris.

=L'Asie en feu= (roman d'aventures militaires), en collaboration avec M. Féli-Brugière. Delagrave, édit., Paris.

=Défends ta peau contre ton médecin= (étude professionnelle et sociale), en collaboration avec M. Ch. Soller. J. Roques, édit., Paris.

=Lucrèce Borgia et la licence italienne= (roman d'étude historique), illustré par Ed. Zier. Richardin Per-Lamm, édit., Barcelone.

=La Belle Tallien, Notre-Dame de Septembre= (étude historique), avec illustrations documentaires. Albin Michel, édit., Paris.

=Reine du Directoire= (La belle Tallien) (étude historique), avec illustrations documentaires. Albin Michel, édit., Paris.

=Le Pavillon d'or= (roman d'aventures maritimes pour la jeunesse). May-Mantoux, édit., Paris.

=Dans l'azur= (roman d'aviation), avec une préface de Gabriel Voisin Édition du «Monde Illustre», Paris.

=Énigme dans l'espace= (roman philosophique). Édition de «La France Automobile et Aérienne», Paris.

=Les Petits Cahiers révolutionnaires de Jacques Brunoy (1789-1800)= M. Gautier (Librairie Blériot), édit., Paris.

=Les Jouisseurs de la Révolution= (étude historique avec illustrations documentaires). Édition des Bibliophiles, Paris.

=Manuel pratique de photographie.= Édition de la Chambre syndicale des fabricants et négociants de la photographie, Paris.

=Les procédés photo-mécaniques et leurs emplois.= Ch. Mendel, édit., Paris.

=La chronophotographie=, en collaboration avec M. E.-J. Marey, de l'Institut. Collection des aide-mémoire de M. Léauté, de l'Institut. Masson et Cie, édit., Paris.

L'A. B. C. de l'Aviation

PAR

Louis GASTINE

Ancien collaborateur de M. E.-J. MAREY de l'Institut

PARIS

ALBIN MICHEL, ÉDITEUR

22 RUE HUYGHENS, 22

Tous droits de reproduction, de traduction et d'adaptation réservés pour tous pays.

Copyright by Louis Gastine, 1911

15e ANNÉE Le Numéro: =50= Cent 2, Rue de la Bourse, Paris

FONDÉE EN 1896 LA FRANCE --------------

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L'A. B. C. de l'Aviation

I

Les premiers conquérants de l'air

Le Ballon sphérique.--Le Dirigeable

|Conquête de l'air.--Locomotion aérienne.|

Par ses moyens physiques naturels, l'être humain est attaché à la terre.

Il ne peut pas franchir de grandes étendues d'eau à la nage,--les nombreuses tentatives de traversée de la Manche par les meilleurs nageurs l'ont assez démontré,--et ses plongées sont insignifiantes.

Mais, il est arrivé à parcourir artificiellement les vastes espaces océaniques. Aujourd'hui ses moyens de locomotion sur l'eau sont si nombreux, si perfectionnés que son domaine s'est en quelque sorte étalé sur la mer. Il commence même à pénétrer _dans_ l'élément liquide par le sous-marin et par le secours d'appareils à immersion comme le scaphandre et les cloches à plongeur.

Plus récente, est sa _pénétration_ dans l'espace aérien. Elle ne date réellement que de 1783.

Après un début qui fut extrêmement sensationnel[1], l'art de s'élever _dans_ l'air resta longtemps stationnaire.

[Note 1: L'enthousiasme causé par la première excursion en «Montgolfière» (ballon gonflé d'air surchauffé), exécutée par le marquis D'Arlandes et Pilâtre de Rozier, fut indescriptible. Elle date du 21 novembre 1783.]

Après la guerre de 1870, la renaissance de l'aérostation, d'abord lente, finit par prendre un essor assez prompt,--notamment par la fondation de l'Aéro-Club de France,--jusqu'au moment où l'adaptation aux aérostats des moteurs légers, créés par l'industrie de la locomotion automobile, fit accomplir un bond considérable à la «locomotion aérienne» en permettant la réalisation de «_ballons dirigeables_», réellement dignes de cette qualification.

Mais, plus récemment encore, la naissance presque subite et le développement des «appareils d'aviation» _plus lourds que l'air_ ont donné une autre solution provisoire du problème séculaire de la locomotion aérienne.

Par ce dernier moyen surtout, la conquête du domaine aérien par l'homme a été si rapide que le public, témoin accidentel mal informé des étapes de cette conquête, est porté à les confondre.

On ne lui a pas encore indiqué comment il doit comprendre les termes, mal définis, dont il entend faire usage à propos des engins et des personnes s'élevant au-dessus du sol pour se déplacer dans l'atmosphère.

Ainsi, pour presque tout le monde, l'homme, l'animal ou la machine parcourant un trajet quelconque dans l'air, sans prendre point d'appui sur la terre, fait de la _navigation aérienne_.

Pourtant, il est tout à fait impropre d'appliquer aux translations exécutées _dans l'air_ un terme essentiellement maritime, qui exprime exclusivement un parcours fait _à la surface_ des eaux (mouvements des navires) ou près de la surface de l'eau (mouvements des sous-marins), tandis que la locomotion aérienne s'effectue dans un milieu (l'air) _qui n'a pas de surface déterminée_.

L'homme ne peut s'élever pratiquement dans l'atmosphère au delà de 6.000 mètres,--en ballon,--parce que l'air devient, au delà de cette limite, trop raréfié pour la respiration. Il manque notamment d'oxygène et sa température devient trop basse[2].

[Note 2: Les aéronautes allemands Berson et Suering se sont élevés en ballon, le 31 juillet 1901, à 10.500 mètres, mais ils risquaient gravement leur vie (asphyxie et froid).]

Mais à cette altitude on est encore bien loin du terme de la couche atmosphérique du globe. Il résulte, en effet, de constatations scientifiques aisément renouvelables, que cette couche peut avoir 50.000 à 70.000 mètres d'épaisseur et que ses dernières traces les plus éparpillées dans l'éther (les moins denses) pourraient s'étendre jusqu'à 800.000 mètres au-dessus du sol[3].

[Note 3: Cette supposition résulte de l'observation astronomique des comètes.]

Par rapport à l'épaisseur de la couche d'air enveloppant notre planète,--si tant est que cette couche ait une limite appréciable,--l'homme gravitant dans les plus hautes régions de l'atmosphère où il peut accéder ne se déplace donc pas à la partie supérieure, _à la surface_ de cette couche, comme le navire vogue à la surface de l'eau, mais il en parcourt, au contraire, _le fond_ et le terme _naviguer_ à propos de l'air, doit être proscrit.

Cet exemple, bien caractéristique, montre qu'il faut, avant tout, préciser le sens des termes employés pour désigner les nouveaux moyens de déplacement de l'homme dans l'atmosphère. Or, cette précision découle de l'examen des moyens artificiels mis en usage pour s'élever au-dessus du sol, et c'est pour cela qu'il importe de considérer d'abord ces moyens.

Le plus ancien en date _au point de vue des résultats positifs_,--car cet A. B. C. visant exclusivement la pratique, doit négliger systématiquement les origines fabuleuses ou légendaires comme celle d'Icare et les tentatives avortées des précurseurs, comme celles de Léonard de Vinci, quelque respectables qu'elles soient,--le plus ancien en date est _le ballon_.

Le Ballon

|Ses moyens.--Son prix.|

Le ballon, qu'il soit simple ou dirigeable, est le type du _plus léger que l'air_.

Nous ne percevons pas, par nos sens, la pesanteur de l'air. Néanmoins il a un poids très notable.

À la température de 0° et au niveau de la mer, un mètre cube d'air pèse près de 1.300 grammes (1.292 à 1.293 gr.)

À mesure que sa température s'élève, il se dilate; les molécules gazeuses qui le constituent s'écartent les unes des autres, elles occupent plus d'étendue. Il en faut moins, par conséquent, pour remplir le même espace. Ainsi, un mètre cube contient une masse d'air moins dense, moins serrée à 50° qu'à 0°, et cette masse, de volume égal est, par conséquent, moins lourde.

Chauffé à 200°, l'air atmosphérique, par sa dilatation, occupe un volume presque double de celui qu'il possède à 0°.

Il en faut donc presque moitié moins pour emplir le même espace, et, pour le même volume, il est, par conséquent; plus léger de moitié.

Cette légèreté lui permet de s'élever dans l'atmosphère plus lourde qui l'environne. La vapeur d'eau, les fumées s'élèvent dans l'air d'une manière analogue.

Cette faculté de s'élever dans l'atmosphère est une force, facile à mesurer, qu'on nomme en aérostatique: _force ascensionnelle_.

Un mètre cube d'air à 200° possède une force ascensionnelle de près de 500 grammes (493 gr.) et peut soulever, par conséquent, ce poids.

Les gaz plus légers que l'air, tels que l'hydrogène ou le gaz d'éclairage, ont la même propriété par rapport à l'atmosphère. Elle est proportionnelle à leur poids.

Un mètre cube de gaz d'éclairage ne pèse que 500 gr. environ. Le mètre cube d'hydrogène pur, bien moins lourd encore, ne pèse que 89 gr. L'un et l'autre peuvent donc élever _presque_ la différence qui existe entre leur poids et celui de l'air atmosphérique au niveau de la mer à 0°, ce que l'on exprime en disant que le gaz d'éclairage possède une force ascensionnelle de 790 gr. environ et que cette force s'élève, pour l'hydrogène pur, presque à 1.200 gr.

La force ascensionnelle de ces gaz légers a remplacé, presque dès le début de l'aérostation, celle de l'air chaud qui se refroidissait trop vite.

En résumé, le ballon s'élève dans l'air avec une force ascensionnelle qui est proportionnelle à sa légèreté relative, et cette force est telle que si la _capacité_ d'un ballon est suffisante, il soulève, en outre de son _enveloppe_ et de ses _agrès_, une _nacelle_ contenant des personnes, du _lest_[4] et un certain nombre d'instruments dont l'usage est nécessaire pour la bonne surveillance des déplacements aériens et des états de l'atmosphère ou du ballon.

[Note 4: Provision de sable en petits sacs que l'on ouvre ou que l'on éventre en cas de descente trop brusque, ou si l'on veut faire remonter le ballon.]

_Lâché_ après gonflement par du gaz léger, le ballon ne possède pas d'autre force que cette _force ascensionnelle_, qui le fait monter ET QUI DIMINUE À MESURE QU'IL MONTE.

Il ne peut se diriger par lui-même. Il est totalement livré aux influences atmosphériques et principalement aux déplacements de l'air dans n'importe quel sens, sauf dans le sens de sa montée.

S'il rencontre un courant de vent allant du Nord au Sud, il est entraîné du Nord au Sud par ce courant, _avec la même vitesse_; mais il s'élève en même temps dans ce courant, par sa force ascensionnelle et, si elle lui permet de le dépasser, il y échappe après l'avoir franchi.

Des aéronautes entraînés ainsi dans une direction déterminée par un vent peu élevé dans la couche atmosphérique: _un vent rasant la terre_, l'ont dépassé et se sont vu entraînés au-dessus de ce courant inférieur, par un autre courant supérieur dans une autre direction toute différente. Et l'on conçoit que les mêmes causes peuvent produire les mêmes effets à la descente qu'à la montée d'un ballon.

Dans tous les cas, le ballon qui monte perd de sa force ascensionnelle à mesure qu'il s'élève, parce qu'il pénètre dans des couches d'air de plus en plus _raréfiées_, moins serrées, et par conséquent plus légères.

Et cette _raréfaction_ de l'air est très accentuée, même pour des altitudes peu considérables. Ainsi, l'air qui pèse 1.293 grammes à 0° au niveau de l'Océan, ne pèse plus que 646 grammes--moitié moins--à 5 kil. 500 m. de hauteur.

Un ballon quittant le niveau de la mer à 0° avec une force ascensionnelle de 500 kilogrammes, n'aurait donc plus que 250 kil. de force ascensionnelle à 5.500 m. au-dessus du sol.

Théoriquement, ce ballon devrait monter jusqu'au moment où l'air, de moins en moins lourd, arriverait à être aussi léger que le gaz dont son enveloppe est gonflée. Mais comme il faut tenir compte du poids de l'_enveloppe_, des _agrès_, de la _nacelle_, du lest et des personnes, sans compter les _instruments_, le ballon de l'aéronaute s'arrête, en pratique courante, bien avant d'arriver à ce _niveau d'équilibre_ du gaz léger et de l'atmosphère raréfiée.

On arrête, en outre, volontairement sa montée avant qu'il n'arrive dans les hautes régions où, comme il a été dit précédemment, l'air respirable fait défaut et le froid devient excessif[5].

[Note 5: En général, l'abaissement de la température est de 5 à 6° par kilomètre d'altitude. Mais les écarts sont parfois plus accentués: on a constaté--39° à 7.000 mètres (Arago).--Un ballon-sonde a enregistré--78° à 13.000 mètres d'altitude et d'autres fois moins; par exemple--68° à 18.000 mètres.]

En tout état de causes, lorsqu'il est arrivé à la limite de sa force ascensionnelle, ou à la limite que l'aéronaute lui a imposée[6], le ballon commence invariablement à redescendre pour plusieurs motifs. Le principal c'est qu'il perd son gaz par les parois de l'enveloppe, les soupapes, les joints, etc..., car ces organes sont loin d'être absolument imperméables.

[Note 6: Par exemple en ouvrant la soupape supérieure du ballon.]

En jetant du lest, l'aéronaute peut retarder sa descente et même faire remonter le ballon. Mais il épuise alors ce lest; il le perd comme le ballon perd son gaz et la descente, _inévitable_, par déperdition constante de force ascensionnelle met un terme forcé à la durée du voyage aérien.

Soit qu'il s'élève par sa force ascensionnelle initiale ou en jetant du lest, soit qu'il descende en perdant son gaz naturellement ou par la volonté de l'aéronaute, le ballon ne cesse donc pas d'osciller dans le sens de la hauteur et, pendant ces oscillations, les courants d'air qu'il traverse l'emportent à peu près à leur gré.

En revanche, il est déplacé sans aucune secousse, même par un vent vif; il monte haut et les sensations extrêmement agréables, variées, _imprévues_ des ascensions aérostatiques, lorsqu'elles ont lieu dans des conditions favorables, expliquent fort bien comment un petit nombre de personnes fortunées se sont adonnées et se livrent encore à ce sport émouvant.

Un ballon doit avoir une capacité de mille mètres cubes environ pour enlever deux ou trois personnes, et ce nombre de passagers est nécessaire pour allier la sécurité à l'agrément.

Sa valeur est à peu près de 3.000 francs. Il devient hors d'usage en quatre années, par suite des modifications chimiques et physiques normales du tissu de l'enveloppe[7].

[Note 7: Ce prix est celui d'un ballon en tissu de coton, un ballon en tissu de soie peut durer le double, mais il coûte également le double.]

Enfin, chaque ascension entraîne une dépense de gaz de 150 francs environ si la capacité du ballon est de 1.000 mètres cubes. De telle sorte que peu d'amateurs peuvent s'offrir le luxe d'un plaisir si coûteux[8].

[Note 8: Une ascension ordinaire à 2.000 mètres d'altitude dure quatre à cinq heures ou toute une nuit, car la déperdition du gaz est moins grande la nuit par les parois de l'enveloppe et pour diverses autres causes.]

En revanche, le ballon rachète ces désavantages par son utilité au point de vue de l'étude et de l'exploration scientifique de l'atmosphère.

Il reste jusqu'à présent le roi des hautes altitudes accessibles à l'homme.

On peut ajouter que les _ballons-sonde_, qui ne portent pas d'aéronautes, mais qu'on lance munis d'instruments enregistreurs spéciaux, réalisent de précieuses explorations des parties élevées de l'atmosphère et que ces explorations seront encore longtemps nécessaires pour l'étude du domaine de l'air[9].

[Note 9: L'observatoire d'Uccle (Belgique) a lancé le _ballon-sonde_ qui est parvenu à la plus haute altitude enregistrée jusqu'à ce jour: 25.989 mètres. Son ascension eut lieu le 5 septembre 1907.]

Le Dirigeable

|Ses caractéristiques.--Ses moyens.|

|Son prix de revient.|

L'enlèvement d'un ballon dans l'air, avec des passagers dans une nacelle, suggère naturellement le désir de _diriger_ l'aérostat. Cette idée vint, en effet, aux premiers aéronautes dès 1783.

Mais, comme on l'a vu par les considérations précédentes, le _ballon_ est essentiellement indirigeable. Pour concevoir un _plus léger que l'air_ ayant le pouvoir de se conduire lui-même dans l'atmosphère, il fallait commencer par résoudre une série de problèmes. Un précurseur: le lieutenant Meusnier, signalait dès 1784, la majeure partie de ces problèmes et en donnait les solutions remarquables qui sont, sauf des perfectionnements dans les détails, celles que la pratique et la théorie ont fait réaliser dans les dirigeables d'aujourd'hui.

On comprend d'emblée que la forme sphérique du ballon est défavorable s'il doit déplacer l'air pour avancer dans un sens déterminé, parce qu'il aborde la résistance de ce fluide, quelque faible qu'elle soit, avec une surface dont le développement est trop grand.

On conçoit le ballon dirigeable rationnellement allongé dans le sens de sa marche normale. Les formes de cylindre, de fuseau, de navette et nombre d'autres furent imaginées. En résumé, la Nature donne, par analogie, les meilleurs modèles dans les proportions générales des poissons migrateurs et dans ceux des grandes espèces comme la baleine, le marsouin, le squale.

Les travaux du professeur Marey, ont démontré les avantages des formes de ces poissons.

En étudiant, au moyen de la chronophotographie et avec des dispositifs particuliers, les mouvements des courants liquides et gazeux rencontrant des obstacles de formes diverses, et aussi les mouvements que déterminent dans des gaz et des liquides des corps de différentes formes traversant ces fluides, Marey a démontré que les résistances des milieux (gaz ou liquides) sont réduites au minimum si le corps immergé est allongé et se termine en pointe plus effilée à l'arrière qu'à l'avant.

La figure 2 montre cette forme, très analogue à celle des poissons précités. Les constructeurs l'ont adoptée, à quelques variantes près, pour la plupart des ballons dirigeables.

En revanche, la direction des «plus légers que l'air» exigeait l'emploi d'une force à la fois puissante et légère qui fit défaut pendant plus d'un siècle et empêcha les essais des chercheurs d'aboutir à des résultats satisfaisants.

Les tentatives avortées apprirent pourtant combien il fallait tenir compte d'autres éléments primordiaux (d'ailleurs prévus par Meusnier, dont les travaux enfouis dans les archives du ministère de la guerre restaient ignorés).

Ni la vapeur, ni l'électricité, ne purent fournir le moteur souhaité. Sa création fut l'oeuvre de l'industrie automobile et l'on peut dire que la conquête définitive de l'air est une conséquence directe des perfectionnements accomplis dans la construction des moteurs à explosion de cette industrie[10].

[Note 10: Rappelons incidemment que les principaux essais Turent successivement: 1º le dirigeable d'Henri Giffard (1852), moteur à vapeur; vitesse obtenue: 3 mètres à la seconde; 2º le dirigeable de Dupuy de Lôme, à hélice mise en mouvement par des hommes (1872), vitesse: 2 m. 25 à la seconde: 3º le dirigeable des frères Tissandier (1883), moteur électrique (dynamo Siemens), vitesse: 4 mètres par seconde; 4º Ballon dirigeable _La France_, des capitaines Renard et Krebs (1884-1885), moteur électrique (dynamo Gramme), vitesse: 6 m. 50 par seconde (_La France_ fit le premier voyage aérien à circuit fermé); 5º le dirigeable _Santos-Dumont_ (1901), moteur à explosion.]

Dotée du moteur qu'il lui fallait, l'aérostation multiplia promptement ses essais de direction et l'expérience confirma,--parfois cruellement,--des indications que la théorie donnait. On apprit par des accidents, dont quelques-uns furent mortels, que _la direction_ d'un _plus léger que l'air_ a des exigences compliquées qui différencient profondément le dirigeable du ballon sphérique.

Il est indispensable, par exemple, _que le dirigeable ne se déforme pas, que sa nacelle conserve toujours la même position par rapport à l'enveloppe qui la supporte et qu'il ait dans le sens de sa longueur et de sa marche, une stabilité dite_: STABILITÉ DE ROUTE _ou_ STABILITÉ DE DIRECTION.