Le vol motorisé

PENDANT des siècles les hommes ont rêvé de voler. Mais les muscles de l’homme ne sont pas assez puissants pour élever son poids dans les airs. En 1781, James Watt invente une machine à vapeur qui produit un mouvement rotatif et, en 1876, Nikolaus Otto développe l’idée en construisant un moteur à combustion interne. Désormais, l’homme dispose d’un moteur capable de propulser une machine volante. Mais qui construira une telle machine ?

Depuis que, tout jeunes, ils ont appris à manier des cerfs-volants, les frères Wilbur et Orville Wright veulent voler. Par la suite, ils acquièrent des compétences en mécanique en construisant des bicyclettes. Ils comprennent que le secret du vol réside dans la conception d’un appareil maîtrisable. Un avion qui ne peut être stabilisé en l’air est aussi inutile qu’une bicyclette impossible à guider. En observant des pigeons en vol, Wilbur remarque qu’ils penchent dans les virages, à la manière des cyclistes. Il en conclut que, quand ils virent, les oiseaux gardent leur équilibre en tordant l’extrémité de leurs ailes. Lui vient alors l’idée d’une aile qui se tord.

En 1900, Wilbur et Orville conçoivent un avion doté d’ailes auxquelles on peut imprimer une torsion. Ils le pilotent comme un cerf-volant, puis comme un planeur. Ils découvrent que trois commandes de base sont nécessaires pour agir sur les mouvements de tangage, de roulis et de lacet. Mais à leur grand regret, les ailes ne produisent pas suffisamment de portance. Ils fabriquent alors une soufflerie dans laquelle ils essaient des centaines de profils d’ailes, jusqu’à trouver le profil, les dimensions et l’angle idéaux. En 1902, ils réalisent un modèle grâce auquel ils réussissent à stabiliser leur machine en vol. Pourront-​ils à présent l’équiper d’un moteur ?

Il leur faut d’abord construire leur propre moteur. La grosse difficulté consiste par ailleurs à élaborer une hélice. Ils y parviennent grâce à la connaissance acquise avec la soufflerie. Enfin, le 17 décembre 1903, ils mettent en marche le moteur, les hélices tournent et dans le vent glacial l’appareil décolle. “ Nous avions concrétisé nos ambitions d’enfants, dira Orville. Nous avions appris à voler. ” Les deux frères deviennent célèbres dans le monde entier. Mais comment sont-​ils arrivés à se propulser dans les airs ? Assurément, la nature a joué un rôle.

[Illustration, page 4]

Le “ Flyer ” des frères Wright, Caroline du Nord (États-Unis), 1903 (reconstitution).

La nature y avait déjà pensé

“ Interroge, s’il te plaît, [...] les créatures ailées des cieux, et elles te renseigneront. [...] la main de Jéhovah a fait cela. ” — Job 12:7-9.

TOUT en l’oiseau semble avoir été conçu pour le vol. Par exemple, les rachis (ou tubes) des plumes des ailes doivent supporter le poids total de l’animal en vol. Comment les ailes peuvent-​elles être si légères et pourtant si puissantes ? Fendez un rachis et vous comprendrez. Il ressemble à ce que les ingénieurs appellent une poutre en sandwich de mousse : il est spongieux à l’intérieur, rigide à l’extérieur. Les ingénieurs ont étudié le rachis et, en aéronautique, on emploie des longerons en sandwich de mousse.

Les os des oiseaux sont eux aussi d’une conception extraordinaire. La plupart sont creux, certains ayant des renforts internes disposés selon une structure dite en poutre de Warren. Chose intéressante, une structure de ce type a été employée dans les ailes de la navette spatiale.

Aujourd’hui les pilotes manœuvrent les avions en agissant sur les quelques ailerons des ailes et gouvernes de la queue. L’oiseau fait quant à lui appel à 48 muscles de son aile et de son épaule pour changer la configuration ainsi que le mouvement et de son aile et de certaines plumes, ce plusieurs fois par seconde. Il n’est pas étonnant que les concepteurs aéronautiques lui jalousent ses aptitudes acrobatiques !

Le vol, et particulièrement le décollage, consomme beaucoup d’énergie. L’oiseau a donc besoin d’un “ moteur ” puissant, à combustion rapide. Or son cœur bat plus vite et est généralement plus gros et plus puissant que celui d’un mammifère de taille semblable. À la différence du mammifère également, la circulation de l’air dans ses poumons est à sens unique, et de ce fait plus efficace.

Beaucoup d’oiseaux sont conçus pour transporter suffisamment de “ carburant ” pour voler sur des distances incroyablement longues. En dix heures de vol, une grive en migration perd jusqu’à la moitié de son poids. Lorsqu’une barge rousse s’envole de l’Alaska pour la Nouvelle-Zélande, plus de la moitié de son corps est constitué de graisses. Chose étonnante, cela lui permet de voler pendant 190 heures environ, soit huit jours, sans interruption. Aucun avion de ligne ne peut en faire autant.