Histoire des sciences: les débuts de l'aéronautique
Publié le 11/10/2018
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Le 21 novembre 1783, une nouvelle démonstration est réalisée à Paris, mais cette fois-ci avec deux passagers : Pilâtre de Rozier et le marquis d'Arlandes. lls survolent ainsi la capitale pendant 25 minutes à 1 000 mètres d'altitude, sur une distance de 10 kilomètres. Dix jours plus tard, Jacques Charles et Nicolas Robert effectuent un nouveau survol de Paris, avec une innovation : le ballon en soie caoutchoutée est gonflé d'hydrogène. Dès lors, l'aérostation va non seulement connaître un grand engouement populaire mais également intéresser les stratèges militaires. En effet, l'observation aérienne avec un ballon captif sera par exemple déterminante lors du siège de Maubeuge et surtout à la bataille de Fleurus, le 26 juin 1794. Ce succès va retarder quelque peu les recherches sur les plus lourds que l'air, à tel point qu'un siècle plus tard, le grand savant Lord Kelvin estimait encore que la navigation aérienne était impossible exceptée par ballon !
SIR GEORGE CAYLEY ET L'AÉRODYNAMIQUE
l'inventeur anglais sir George Cayley est considéré comme le père de l'aéronautique. Il a en effet expliqué et déterminé les principes sur lesquels devaient fonctionner les plus lourds que l'air et a fondé la science de l'aérodynamique. En 1799, il grave sur un disque d'argent les forces de portance, de traînée et de poussée sur un profil d'aile. C'est aussi à ce moment qu'il propose de dissocier la sustentation et la propulsion, la première fonction devant être assurée par des ailes fixes et la seconde par des hélices associées à un moteur. Il décrit en outre les avantages du profilage et de la courbure des ailes, il invente la roue suspendue comme train d'atterrissage et conçoit un empennage cruciforme. Toutefois, Cayley ne va pas se contenter de la théorie : pendant plus de cinquante ans, il va imaginer et fabriquer des planeurs. En 1804, il arrive à faire voler sur 25 mètres une maquette de planeur. En 1849, il fait voler un planeur triplan ainsi qu'un planeur monoplan. Quatre ans plus tard, il construit un planeur encore plus
problèmes, le comte Ferdinand von Zeppelin, général à la retraite, conçoit dès 1894 un dirigeable rigide propulsé avec un moteur à combustion interne. Sa structure en alliage léger très robuste est recouverte d'une toile imperméable et, à l'intérieur, se trouve un certain nombre de cellules cylindriques gonflées à l'hydrogène. Le 2 juillet 1900, un vol est réalisé avec un dirigeable rigide de 128 mètres, propulsé à la vitesse de 29 km/h par deux moteurs développant 30 ch. Fort de ce succès, le comte von Zeppelin
construit plusieurs dirigeables et inaugure à la fin de 1909 un service régulier entre des villes allemandes.
LES PROGRES DES AÉROPLANES
Suite à l'exploit des frères Wright, de nombreuses améliorations seront apportées à ces machines volantes, comme, par exemple, l'invention en 1907 du manche à balai par Robert Esnault-Pelterie, permettant de relier les mouvements de l'avion à une seule commande. Les progrès ont été particulièrement importants pour deux éléments : le moteur et l'hélice. Remplaçant les moteurs à vapeur ou électriques, les moteurs à pistons vont être adaptés aux contraintes du vol. En 1906, Léon Levasseur construit le moteur Antoinette, à cylindres multiples et à rotation rapide,
( qui sera le propulseur le plus répandu jusqu'en 1910. Trois ans plus tard, les frères Seguin mettent au point un moteur rotatif de 50 ch, baptisé Gnome, dans lequel les cylindres en anneaux tournent avec l'hélice autour d'un vilebrequin fixe. Beaucoup de solutions sont testées pour le refroidissement (par air ou par eau) et pour la disposition des cylindres (en ligne, en éventail, en étoile, etc.). Ainsi, dès 1910, ces moteurs propulsent les avions à lOO km/h et à une altitude dépassant les 3 000 mètres ! Quant à l'hélice, on lui donne un profil plus aérodynamique pour obtenir une meilleure portance vers l'avant Comme la vitesse est plus élevée en tête de pale qu'en pied de pale, Lucien Chauvière construit une hélice dont la pale est vrillée. Ainsi, l'angle de calage qui décrit la torsion du profil de l'hélice est plus faible à l'extérieur qu'au centre, afin d'obtenir une poussée égale sur toute la longueur. Par ailleurs, deux autres types d'appareil apparaîtront : l'hélicoptère, dont la sustentation est assurée par des voilures tournantes (premier vol réalisé par Paul Cornu
«
l'appui
du ministère de la Guerre, Ader
va concevoir deux nouveaux engins : le
Zéphyr (Avion Il),
qu'il n'achèvera
pas, et un
bimoteur baptisé
Aquilon (Avion
Ill).
Ce dernier
est équipé de
deux moteurs
à vapeur de
20 ch, actionnant
chacun une hélice de quatre pales.
Les
hélices ont la particularité de tourner en
sens inverse.
Le 14 octobre 1897, des
essais sont effectués au camp de
Sartory mais, malheureusement, ils ne
sont pas concluants, entre autres à
cause de conditions météorologiques
défavorables.
La commission de
l'armée qui était présente n'est pas
convaincue et Ader, découragé,
abandonne ses recherches.
Cependant.
il laisse des écrits essentiels, en
particulier sur la technique de vol.
LES FRÈRES WRIGHT ET LA
NAISSANCE DE L'AÉROPLANE
commerçants de bicyclettes,
s'intéressent au vol humain depuis
1896.
Étudiant en particulier les travaux
de Lilienthal et Chanute, ils tentent de
déterminer comment contrôler la
stabilité de l'appareil en cours de vol.
Observant le vol des busards, Wilbur
remarque qu'ils conservent leur
équilibre latéral à l'aide d'une légère
torsion de l'extrémité de leurs ailes.
C'est alors qu'il conçoit la technique de
gauchissement des ailes qui consiste à
accroître, par torsion, l'angle
d'incidence de l'extrémité d'une aile afin
d'en augmenter la portance pour la
soulever.
En 1899, les frères Wright
construisent un planeur qui leur permet
de valider cette technique.
En 1902, ils
améliorent le système de commande
en reliant un gouvernail mobile au
système de gauchissement.
t:année
suivante, ils construisent le Flyer 1, un
biplan équipé d'un moteur à quatre
cylindres et de deux hélices propulsives.
Le 17 décembre 1903, le Ayer 1 décolle
de Kitty Hawk (Caroline du Nord) et
vole pendant 12 secondes sur une
distance de 37 mètres.
C'est le premier
vol contrôlé d'un aéroplane motorisé.
Deux ans plus tard, les frères Wright
mettent au point le premier aéroplane
vraiment opérationnel- Ayer Ill- en
améliorant le système gouverne
gauchissement et en le dotant d'un
moteur plus puissant.
Ils réussissent
alors un vol de 38 minutes sur une
distance de 38 kilomètres !
LE DÉVELOPPEMENT
DES DIRIGEABLES
Alors que le vol contrôlé des plus
lourds que l'air ne fait que commencer,
on assiste au développement des
dirigeables.
Ces engins plus légers que
l'air sont constitués d'une enveloppe
remplie d'hydrogène et propulsés par
un moteur.
En 1852, le Français Henry
Giffard réussit le premier envol de
dirige11ble, lequel est propulsé par un
moteur à vapeur.
Cependant, son
gouvernail ne permet pas de le diriger
précisément.
Quelques années plus
tard, Charles Renard résout le
problème avec une découverte
importante : plus il est grand, plus le
dirigeable est facile à diriger.
Néanmoins, il subsiste d'autres
inconvénients : ces vaisseaux sont
équipés de moteurs électriques dont le
poids important des batteries constitue
un obstacle et, d'autre part, leur
enveloppe souple se déforme sous
l'effet du vent.
Pour pallier ces problèmes,
le comte Ferdin11nd von
Zeppelin, général à la retraite, conçoit
dès 1894 un
dirigeable rigide
propulsé avec un
moteur à
combustion interne.
Sa
structure en
alliage léger très
robuste est
recouverte d'une toile imperméable et,
à l'intérieur, se trouve un certain
nombre de cellules cylindriques
gonflées à l'hydrogène.
Le 2 juillet
1900, un vol est réalisé avec un
dirigeable rigide de 128 mètres,
propulsé à la vitesse de 29 km/h par
deux moteurs développant 30 ch.
Fort
de ce succès, le comte von Zeppelin
construit plusieurs dirige11bles et
inaugure à la fin de 1909 un service
régulier entre des villes allemandes.
LES PAO.
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