Chapter 5

D'après ce qui précède, il est aisé de comparer, d'après Navier, la quantité de travail que l'homme est capable de produire, avec celle qu'exige le vol. L'oiseau qui plane dans l'air dépense dans chaque seconde la quantité d'action nécessaire pour élever son poids à 8 mètres de hauteur. Un homme, employé, dans les travaux des arts, à tourner une manivelle pendant huit heures par jour, est regardé comme élevant moyennement, dans une seconde, un poids de 6 kilogrammes à 1 mètre de hauteur. En supposant que cet homme pèse 70 kilogrammes, cette quantité de travail est capable d'élever son propre poids à 86 millimètres de hauteur. Ainsi, toutes proportions gardées, elle n'est pas la 1/92e partie de celle que l'oiseau dépense pour se soutenir dans l'air. Si l'homme était le maître de dépenser, dans un temps aussi court qu'il le voudrait, la quantité de travail qu'il dépense ordinairement en huit heures, on trouve qu'il pourrait chaque jour se soutenir dans l'air pendant cinq minutes; mais, comme il est fort éloigné d'avoir cette faculté, il est évident qu'il ne pourrait se soutenir que pendant un temps beaucoup moindre, ce qui ne serait sans doute qu'une portion très petite d'une minute. Ces rapprochements montrent à quel point les tentatives faites dans la vue de rendre l'homme capable de voler étaient chimériques. «L'idée du vol ne pouvait être réalisée, dit Navier, que dans des êtres poétiques, auxquels on attribuait, un caractère divin, et par conséquent des forces sans limites et une vigueur inépuisable.»

Nous ajouterons ici que les calculs de Navier n'avaient pour point de départ aucune expérience, et qu'il est souvent facile de les réfuter. Navier, par exemple, s'est cru autorisé à admettre que dix-sept hirondelles dépenseraient le travail d'un cheval-vapeur!... «Autant vaudrait, dit spirituellement M. Bertrand, prouver par le calcul que les oiseaux ne peuvent pas voler, ce qui ne laisserait pas d'être compromettant pour les mathématiques.»

En terminant son rapport, Navier dit cependant que la création d'un art de la navigation aérienne est subordonnée à la découverte d'un nouveau moteur dont l'action comporterait un appareil beaucoup moins pesant que ceux qu'on connaît aujourd'hui[32].

[Note 32: _Revue des revues_, 1830.]

Les travaux les plus importants qui ont été publiés dans les temps modernes sur l'étude du vol aérien, sont dus à M. Pettigrew en Angleterre, et surtout à M. le professeur Marey, qui, avec la rigoureuse précision de la méthode expérimentale, a déterminé les vrais mouvements des ailes des insectes et des oiseaux. M. Pettigrew a cru voir dans la courbure de l'aile une surface gauche hélicoïdale; frappé de cette coïncidence entre la forme de l'aile et celle de l'hélice propulsive des navires, il en est arrivé à considérer l'aile de l'oiseau comme une vis dont l'air serait l'écrou.

Nous ne croyons pas, a dit avec raison M. Marey, devoir réfuter une pareille théorie. Il est trop évident que le type alternatif qui appartient à tout mouvement musculaire ne saurait se prêter à produire l'action propulsive d'une hélice; car en admettant que l'aile pivote sur son axe, cette rotation se borne à une fraction de tour, puis est suivie d'une rotation de sens inverse, qui dans une hélice, détruirait complètement l'effet produit par le mouvement précédent.

M. Marey a étudié successivement le mécanisme du vol des insectes et des oiseaux. Après avoir employé la méthode graphique à déterminer le mouvement des ailes, le savant professeur est arrivé à reproduire ce mouvement et à construire un insecte artificiel. Voici comment l'auteur décrit lui-même ce remarquable appareil, que j'ai vu fonctionner jadis au laboratoire du Collège de France.

Pour rendre plus saisissable l'action de l'aile de l'insecte et les effets de la résistance de l'air, voici l'appareil que nous avons construit. Soit (fig. 12) deux ailes artificielles composées d'une nervure rigide prolongée en arrière par un voile flexible fait de baudruche soutenue par de fines nervures d'acier; le plan de ces ailes est horizontal. Un mécanisme de leviers coudés les élève ou les abaisse sans leur imprimer aucun mouvement de latéralité. Le mouvement des ailes est commandé par un petit tambour de cuivre T dans lequel de l'air est foulé ou raréfié alternativement par l'action d'une pompe. Les faces circulaires de ce tambour sont formées de membranes de caoutchouc articulées aux deux ailes par des leviers coudés; l'air comprimé ou raréfié dans le tambour, imprime à ces membranes flexibles des mouvements puissants et rapides qui se transmettent aux deux ailes en même temps.

Un tube horizontal équilibré par un contrepoids, permet à l'appareil de pivoter autour d'un axe central, et sert en même temps à conduire l'air de la pompe dans le tambour moteur. L'axe est formé d'une sorte de gazomètre à mercure qui produit une clôture hermétique des conduits de l'air, tout en permettant à l'instrument de tourner librement dans un plan horizontal. Ainsi disposé, l'appareil montre le mécanisme par lequel la résistance de l'air combinée avec les mouvements de l'aile produit la propulsion de l'insecte.

En effet, si au moyen de la pompe à air on met en mouvement les ailes de l'insecte artificiel, on voit que l'appareil prend bientôt une rotation rapide, autour de son axe. Le mécanisme de la translation de l'insecte est donc éclairé par cette expérience, qui confirme pleinement les théories que nous avons déduites de l'analyse optique et graphique des mouvements de l'aile pendant le vol.

Pour que l'appareil qui vient d'être décrit, donne une idée complète du vol de l'insecte, en changeant l'inclinaison du plan d'oscillation de ses ailes, ce qui peut se faire par des mouvements de l'abdomen qui déplacent le centre de gravité, l'insecte peut, suivant les nécessités, augmenter sa tendance à voler en avant, perdre sa vitesse acquise, ou enfin se jeter de côté. Grâce à des modifications accessoires de son appareil, M. Marey a pu reproduire artificiellement le planement ou vol ascendant.

Les études du savant professeur sur le vol des oiseaux ont été conduites avec la même méthode. Par une analyse délicate, M. Marey a déterminé les mouvements de l'aile pendant le vol; après avoir déduit de ces observations les principes du mécanisme du vol, il a su réaliser comme pour l'insecte la reproduction de quelques-uns de ces phénomènes au moyen d'appareils artificiels.

M. Marey a donné sur la théorie du vol des idées qui se rapprochent beaucoup de celles de Borelli.

Sur ce sujet comme sur tous ceux qui ont beaucoup prêté à la discussion, presque tout a été dit, de sorte qu'il ne faut pas s'attendre à voir sortir de mes expériences une théorie entièrement neuve. C'est dans Borelli qu'on trouve la première idée juste sur le mécanisme du vol de l'oiseau. L'aile, dit cet auteur, agit sur l'air _comme_ un coin. En développant la pensée du savant physiologiste de Naples, on dirait aujourd'hui que l'aile de l'oiseau agit sur l'air à la façon d'un plan incliné, pour produire contre cette résistance une réaction qui pousse le corps de l'animal en haut et en avant. Confirmée par Strauss-Durckheim, cette théorie a été complétée par Liais, qui signale une double action de l'aile: d'abord celle qui, dans la phase d'abaissement de cet organe, soulève l'oiseau en lui imprimant une impulsion eu avant; ensuite l'action de l'aile remontante qui s'oriente à la façon d'un cerf-volant et soutient le corps de l'oiseau en attendant le coup d'aile qui va suivre.

On nous a reproché d'aboutir à une théorie dont l'origine remonte à plus de deux siècles; nous préférons de beaucoup une ancienne vérité à la plus neuve des erreurs, aussi nous permettra-t-on de rendre au génie de Borelli la justice qui lui est due, en ne réclamant pour nous que le mérite d'avoir fourni la démonstration expérimentale d'une vérité déjà soupçonnée.

M. Marey, considérant, au point de vue de l'aéronautique, le problème qu'il a si bien étudié en physiologiste, croit qu'il est possible d'imiter le mécanisme du vol. Après les appareils d'étude expérimentale que le savant professeur a réalisés, nous allons voir, dans le chapitre suivant, que MM. Alphonse Pénaud, Tatin et d'autres expérimentateurs ont, en effet, été plus loin en construisant des petits oiseaux mécaniques qui volent d'eux-mêmes à l'air libre. M. Marey ne doute pas que l'on puisse dépasser encore ces résultats. «Nous avons prouvé, dit-il, que rien n'est impossible dans l'analyse des mouvements du vol de l'oiseau; on nous accordera sans doute que la mécanique peut toujours reproduire un mouvement dont la nature est bien définie.»

Dans ces derniers temps, deux aviateurs, M. Mouillard et M. Goupil, ne se sont pas montrés moins affirmatifs, mais sans avoir pu cependant donner aucune preuve de démonstration expérimentale, M. Mouillard a exécuté plusieurs essais à l'aide d'un appareil de vol qu'il avait construit, mais sans réussir à se soulever du sol[33].

[Note 33: Voy. L. P. Mouillard. _L'empire de l'air, essai d'ornithologie appliquée à l'aviation_, 1 vol. in-8º. Paris, G. Masson, 1881.]

M. Goupil a étudié les conditions mécaniques du vol et il a donné notamment quelques chiffres intéressants à reproduire.

Un pigeon de 420 grammes dépense 2 kilogrammètres et demi, pour se soutenir immobile dans l'espace en air calme; j'ai déterminé ce chiffre de deux façons différentes, en voici une troisième.

Un pigeon de ce poids que j'ai eu occasion d'examiner fréquemment à mes pieds, que j'ai pesé et mesuré, avait l'habitude de voleter à 0{m},70 environ au-dessus du sol, je ne sais pourquoi; ce travail pénible lui demandait six coups d'ailes par seconde à l'amplitude de 170 degrés, ce qui, au centre de l'aile, équivalait à 0{m},50 d'arc décrit; dans ce cas, la violence du battement est à peu près telle en relevant l'aile qu'en l'abaissant, car la position du corps est à 45°, et l'arc décrit par les ailes est dans un plan presque horizontal; l'effort moyen était nécessairement égal au poids de l'animal et le chemin parcouru de 12 fois 0{m}, 50, soit: 6m x 0{k},420 = 2{kgm}, 50. On peut évaluer à 8 chevaux par 100 kilog. le travail développé dans ce cas pour produire la sustentation totale. La surface mesurant 0{m},09, cette espèce dispose donc de 27{kgm} par mètre carré, et sa surface d'aile mesurant 0{m},06, il dispose de 40 kilogrammètres par mètre carré d'aile. Avec cela il est maître de sa voilure et ne redoute ni les coups de vent, ni la tempête[34].

[Note 34: _La locomotion aérienne._ Étude par A. Goupil. 1 vol. in-8º. Charleville, 1884.]

M. Goupil tire de ses calculs la conclusion suivante: L'homme par sa seule puissance ne peut produire le vol ramé, ni l'ascension directe. Mais il peut, avec un appareil bien conditionné, produire un planement horizontal à la condition de pouvoir se mettre en vitesse.

II

LES MACHINES VOLANTES ARTIFICIELLES OU ORTHOPTÈRES

Machine volante de Gérard en 1784. -- Projet d'homme volant de C. F. Meerwein. -- Vol artificiel à tire-d'ailes. -- L'horloger Degen. -- Les expériences de 1812. -- Machine volante de Kaufmann en 1860. -- Un projet d'Edison. -- Oiseaux mécaniques de Le Bris, d'Alphonse Penaud, du Dr Hureau de Villeneuve, de Victor Tatin, etc.

Les aviateurs désignent sous le nom d'_orthoptères_ des appareils de vol mécanique qui ont pour organes principaux des surfaces animées de mouvements à peu près verticaux; ce sont en un mot des systèmes à ailes battantes artificielles. On les distingue des _hélicoptères_, qui se soutiennent à l'aide d'hélices en rotation autour d'un axe, et des _aéroplanes_ formées de surfaces plates inclinées d'un petit angle sur l'horizon et poussées à l'aide de propulseurs.

En 1783 et en 1784, quand les premières ascensions aérostatiques surexcitèrent l'esprit public, il ne manqua pas d'aviateurs pour proposer différents systèmes de machines volantes.--Gérard dès 1784, publia son _Essai sur l'art du vol aérien_[35], où il donne le naïf dessin que nous reproduisons d'une machine volante (fig. 13), oubliant de parler des organes essentiels de l'appareil: le mécanisme proprement dit et le moteur.

[Note 35: _Essai sur l'art du vol aérien_, avec figures, 1 vol. in-32. Paris, 1784.]

La même année, C. F. Meerwein, architecte du prince de Galles, proposa de construire un grand appareil destiné à un homme volant[36]. Cet appareil devait être formé de deux grandes ailes qu'un homme fixé au milieu, à l'aide de courroies, aurait fait fonctionner lui-même. Nous donnons l'aspect de l'appareil, vu en dessous et de côté par l'avant (fig. 14), d'après la figure même qu'en a publiée l'auteur en 1784.

[Note 36: _L'art de voler à la manière des oiseaux_, par Charles Meerwein. À Basle, 1784, in-8º de 48 pages avec 2 planches hors texte.]

Ce que des écrivains plus ou moins compétents, s'étaient bornés à proposer à la fin du siècle dernier, après la découverte des aérostats, des hommes de hardiesse ont voulu parfois le réaliser à une époque plus récente.

Au commencement de ce siècle, le public se préoccupa très vivement de l'aviation par le _vol artificiel à tire-d'ailes_, à la suite de deux entreprises qui eurent un très grand retentissement. La première est celle d'un nommé Calais qui, en 1801, annonça qu'il s'élèverait dans les airs au moyen d'un appareil volant de son invention; l'expérience se fit au jardin Marboeuf, à Paris: elle fut malheureuse et ridicule et nous n'avons rien à en dire.

La seconde tentative attira l'attention de l'Europe entière et produisit une grande émotion. Elle eut pour acteur un horloger de Vienne nommé Degen, qui commença à faire parler de lui en 1809. À cette époque tous les journaux annoncèrent que Degen s'était élevé dans les airs, à Vienne, au moyen d'une machine de son invention.

On comprend combien la curiosité publique dut être tenue en éveil par cette nouvelle, et on ne tarda pas à publier à Paris quelques détails sur le système du mécanicien viennois.

Il était difficile de bien juger l'invention de Degen, parce que les détails qu'on en donnait, étaient très incomplets. Voici ce qu'on avait lu dans une feuille allemande:

M. Jacques Degen[37], habile horloger de Vienne, vient de s'élever dans l'air comme un oiseau, par un procédé de son invention. Il s'applique deux ailes artificielles faites de petits morceaux de papier, joints ensemble avec de la soie la plus fine. En battant de ces ailes, il s'élève avec beaucoup de rapidité, et dans une direction soit perpendiculaire, soit oblique, jusqu'à la hauteur de cinquante-quatre pieds. Son expérience, qui eut lieu devant une société nombreuse, lui valut les plus vifs applaudissements.

[Note 37: Le vrai nom de l'inventeur était Jacob Degen. Depuis on a presque toujours écrit Deghen. Nous avons conservé l'orthographe primitive du nom.]

Un savant de Leipsick, M. Zacharie, avait publié les gravures que nous reproduisons ci-contre, en les réduisant (fig. 15 et 16), et qui ne tardèrent pas à être exposées chez tous les marchands d'estampes de Paris. Il avait ajouté quelques pages de texte où il faisait des restrictions prudentes. M. Degen s'est élevé. Pourquoi oublie-t-on de dire quel jour et à quelle heure? La société était nombreuse: pourquoi ne nomme-t-on personne? Quoi qu'il en soit de ces réserves, le savant Allemand donne la description du mécanisme. Nous allons en reproduire les passages les plus saillants.

Les deux ailes présentent une carcasse probablement de jonc ou de baleine, à peu près comme celle d'un parasol, et dont les parties, pour réunir à la plus grande ténuité la plus grande raideur, sont combinées par en haut, ainsi que par en bas, par de petites cordes, attachées au-dessus et au-dessous de l'aile, à une forte baguette qui passe comme un axe par le milieu. On voit à chaque aile plusieurs systèmes de cordes dont l'effet devait être de donner à chaque parasol beaucoup de solidité.

Un point important se trouvait caché dans ces descriptions, Degen n'en parlait pas: c'est que le système, avec l'aviateur, devait être attaché à un petit ballon gonflé de gaz hydrogène. L'inventeur avait la prétention, à l'aide de ses ailes, d'entraîner l'aérostat qui le soulevait, et de le diriger dans l'atmosphère. Le projet n'était pas réalisable, l'aérostat sphérique destiné à enlever le poids d'un homme offrant déjà un volume et une surface considérables.

Nous résumerons d'une façon complète l'histoire malheureuse des expériences exécutées par Degen à Paris en 1812, en reproduisant les articles qui ont successivement été publiés à ce sujet dans le _Journal de Paris_.

Le premier article que l'on va lire est d'autant plus intéressant, qu'il a été écrit par Garnerin, le célèbre expérimentateur du parachute.

EXTRAIT DU _Journal de Paris_ DU 9 JUIN 1812.

M. DEGEN

_Volera-t-il? Ne volera-t-il pas?_

Voila ce qu'on se dit depuis quelques jours, dans les places publiques, dans les promenades, dans les salons dorés, dans les boutiques des marchands: volera-t-il, ne volera-t-il pas? à quoi servent les journalistes s'ils ne parlent jamais qu'après l'événement? à quoi servent-ils surtout, si, imitant certain critique de théâtre, ils ne nous disent pas même la vérité après l'événement, et s'ils prennent, suivant leur intérêt personnel, les applaudissemens pour des sifflets, et les sifflets pour des applaudissemens?

Moi, j'oserai prendre franchement l'initiative, au risque de faire rire de pitié ces ignorans orgueilleux qui se disent sceptiques par principe et qui ne le sont que par sottise.

Avant que les hommes aient trouvé une substance spécifiquement plus légère que l'air atmosphérique prête à les soutenir dans l'espace, on a pu douter du succès de semblables tentatives; mais aujourd'hui que le gaz inflammable est employé avec tant de facilité pour élever les corps, on conçoit qu'une semblable expérience offre beaucoup de chances de succès.

Il est certain que plusieurs animaux, sans avoir rien de commun avec les oiseaux, du moins quant à l'organisation, peuvent s'élever dans les airs et même voler: c'est ce que font les chauves-souris, et quelques espèces d'écureuils qui sont des animaux à poils et à mamelles. Certains lézards volent d'un arbre à l'autre, des poissons même s'élèvent pendant quelques instans dans les airs en se servant de leurs nageoires comme les volatiles se servent de leurs ailes; nul doute que la mécanique seule ne pût parvenir à faire des espèces d'ailes avec lesquelles on pourrait quelque tems se soutenir dans les airs et même aller d'un lieu à un autre.

Il ne faut donc pas être surpris que quelques têtes ardentes aient tenté l'entreprise. Dans le siècle dernier, Bacqueville et Blanchard eurent l'intention de voler; l'un vola aussi bien et presque aussi longtemps que l'espèce de lézard connu sous le nom de dragon; l'autre s'occupait depuis longtemps de la construction d'un bateau à ailes, que j'ai vu, il y a environ 25 ans, chez l'abbé Viennai, au faubourg Saint-Germain. La découverte des aérostats par Montgolfier, l'application du gaz inflammable à la formation des ballons, le détourna de son projet, et Blanchard trouva plus commode et plus sûr de suspendre sa nacelle à un ballon aérostatique.

Il y a quelques années qu'un M. Pauly construisit ce qu'il appelait un poisson volant, avec lequel on m'a dit qu'il obtint des résultats assez heureux et qui faisaient du moins prévoir la possibilité de louvoyer dans les airs: je ne parle pas de ce prétendu mécanicien qui se fit hisser au haut d'un mât pour retomber de tout son poids; les tentatives d'un tel homme n'offrent rien de décourageant pour ceux qui ont quelques connaissances réelles.

Au surplus, de ce que des mécaniciens n'ont pas encore réussi complettement dans la construction d'ailes propres à les soutenir dans les airs, on ne doit pas conclure que cela est physiquement impossible; lorsqu'un projet ne répugne pas absolument à la raison et aux lois bien connues de la physique, il faut se rappeler ces beaux vers:

«Croire tout découvert est une erreur profonde; C'est prendre l'horizon pour les bornes du monde.»

La belle et audacieuse expérience des parachutes prouverait seule qu'on peut se soutenir dans les airs par des moyens à peu près semblables à ceux des écureuils volants, des dragons, etc.; mais j'avoue que ces moyens, qui doivent consister dans une ingénieuse combinaison de leviers, me paraissent offrir les plus grandes difficultés, et qu'un homme de génie pourra seul les trouver. Cependant, aujourd'hui qu'on peut s'aider du gaz hydrogène, comme le fait M. Degen, _la possibilité de se diriger_ m'est démontrée.

M. Degen a-t-il trouvé les moyens mécaniques dont la combinaison peut faire mouvoir des ailes propres à le diriger dans l'espace? c'est ce que nous saurons bientôt, car je déclare qu'au moment où j'écris cette note, je n'ai encore vu ni M. Degen, ni son appareil mécanique; mais je déclare aussi que quand son expérience n'aurait pas tout le succès que sa réputation semble promettre, cela ne devrait point ralentir le zèle de ceux qui voudraient tenter une semblable entreprise.

J'ajouterai que d'après ce qu'on m'a dit des moyens ingénieux employés par M. Degen, je crois qu'il est possible de perfectionner ce qu'il a fait, et je suis persuadé que tous les physiciens seront de mon avis.

Mais, volera-t-il, ne volera-t-il pas? diront encore les incrédules. Je pourrais répondre comme ces bonnes gens: je vous dirai cela ce soir; mais je réponds franchement: je crois qu'il volera; mais, je le répète, s'il ne vole pas il ne m'en sera pas moins démontré qu'il est possible de se diriger dans les airs.

Après ce premier article, le public eut quelques renseignements plus précis dans une notice spécialement consacrée au mécanisme de l'inventeur.

EXTRAIT DU _Journal de Paris_ DU MERCREDI 10 JUIN 1812.

À côté de la grande affiche de Tivoli, on en avait placé hier une seconde que les curieux lisaient avec beaucoup d'attention, et qui contient quelques renseignemens sur les moyens employés par M. Degen, et sur le degré de gloire auquel il aspire comme mécanicien. Nous allons transcrire textuellement cette affiche:

«C'est après avoir fait une étude profonde et réfléchie du mécanisme naturel du vol des oiseaux, que M. Degen a imaginé ce qu'il appelle sa machine à voler.