Giffard ne peut pas encore obtenir la direction absolue, il confirme
victorieusement ses premiers résultats, obtient la déviation
latérale du navire aérien, et à plusieurs reprises il le fait dévier
de la direction du vent par les mouvements combinés du gouvernail et
de l'hélice.
Au moment du départ, la machine était chauffée à toute pression, et
les spectateurs présents virent avec admiration l'appareil tenir tête
au vent pendant quelques instants. La descente fut périlleuse; par
suite de l'excès d'allongement, le ballon ne garda pas sa stabilité;
une de ses pointes se releva et le système eut la tendance à prendre
la position verticale. En touchant terre, l'aérostat sortit du filet,
qui tomba sur la tête des aéronautes. Il fit une seconde ascension et
retomba en se séparant en deux morceaux qui furent recueillis à une
faible distance du lieu de l'atterrissage.
C'est pendant cette même année 1855 que Giffard prit, à la date du 6
juillet, un second brevet sur son _système de navigation aérienne_.
Le texte de ce brevet, publié dans le _Génie industriel_ de MM.
Armengaud frères[98], est un monument aérostatique d'un puissant
intérêt. L'audacieux ingénieur étudie d'une façon très complète les
conditions de construction d'un aérostat allongé de la forme que
représente la gravure ci-dessous (fig. 84), dont nous donnons la
reproduction exacte, et d'un volume immense, de 220 000 mètres
cubes. La longueur totale de ce navire aérien devait être de 600
mètres et son diamètre au milieu de 30 mètres. Un tel aérostat, dont
la construction ne sera peut-être pas impossible dans l'avenir,
pourrait enlever un moteur de 30 000 kilogrammes, avec un excès de
force ascensionnelle considérable pour les voyageurs, le lest et les
approvisionnements. Henri Giffard démontre par le calcul que la
vitesse propre de ce navire pourrait atteindre 20 mètres par
seconde, et par conséquent dominer presque tous les vents.
[Note 98: _Le Génie industriel_, Revue des inventions
françaises et étrangères. Tome XXIXe, Paris, 1855, page 251.]
[Illustration: Fig. 84.--Projet d'un aérostat à vapeur gigantesque
de 600 mètres de longueur, étudié par Henri Giffard en 1856.]
Giffard se proposait de construire un aérostat semblable, en lui
donnant une pointe un peu plus effilée à l'arrière qu'à l'avant. La
forme de l'aérostat devait être maintenue rigide au moyen d'une
arête fixée sur le sommet et dans toute sa longueur.
Cette pièce, dit Giffard, est destinée à résister à l'effort de
compression qui résulte de l'inclinaison des cordes de
suspension; elle peut être ronde, pleine, creuse, ou présenter
une forme quelconque; on peut aussi, au lieu d'une, en placer
deux, éloignées l'une de l'autre de quelques degrés; on pourrait
enfin en placer une ou deux en un point quelconque du filet ou de
la suspension, et même au-dessous de l'aérostat, pourvu qu'on
arrive au résultat principal de soustraire l'aérostat à tout
effort de compression. Toute la partie inférieure de l'aérostat
est garnie sur toute la longueur, ou à peu près, d'une série de
fils ou bandes, ou tissus élastiques et tendus. Cette élasticité
a pour but de maintenir le tissu de l'aérostat dans un état
continuel de tension, de s'opposer à toute rentrée d'air dans
l'intérieur, et par suite à tout mélange de gaz et d'air, et de
réduire la section transversale et, par suite, la résistance de
l'air, proportionnellement au volume de gaz contenu, volume qui
varie continuellement en raison de la hauteur, de la déperdition
qui a eu lieu précédemment, de la température, et du vide
primitif qui a pu être laissé à dessein au moment du départ.
Tout en faisant ces savantes études, le jeune ingénieur voulait
continuer à bien étudier en petit, les conditions de stabilité et de
fonctionnement dans l'air des aérostats allongés. En 1856, il avait
construit le navire aérien que représente la gravure ci-contre[99]
(fig. 85). Ce ballon, de très petit volume, était muni d'une hélice
que l'aéronaute devait lui-même faire fonctionner: il s'agissait
simplement de faire certaines observations expérimentales. On essaya
de remplir cet aérostat au moyen de gaz hydrogène, que préparait
alors un chimiste nommé M. Gillard en décomposant la vapeur d'eau
par le charbon, mais le gonflement ne put être achevé.
[Note 99: La gravure que nous publions ici pour la première
fois, est faite d'après l'épure originale de Giffard,
actuellement en la possession de M. G. Yon.]
[Illustration: Fig. 85.--Petit aérostat allongé d'expérimentation
construit par Henri Giffard en 1856.]
Toutes ces expériences étaient fort coûteuses; Giffard dut les
abandonner. Il construisit avec Flaud, qui fonda alors l'atelier de
mécanique devenu depuis longtemps déjà l'un des établissements
industriels les plus importants de Paris, de remarquables petites
machines à vapeur à grande vitesse, qui lui rapportèrent bientôt une
centaine de mille francs. Le jeune ingénieur put rembourser ce que
lui avaient prêté ses amis David et Sciama (il eut malheureusement
la douleur de les perdre successivement l'un et l'autre). Il donna
bientôt naissance à l'injecteur des machines à vapeur, une des plus
étonnantes inventions de la mécanique moderne, qui devait faire sa
fortune.
Henri Giffard devint plusieurs fois millionnaire, mais il ne cessa
jamais d'être le travailleur modeste et simple qu'on avait pu
connaître au début de sa carrière. Les ballons restèrent sa
préoccupation constante et l'objet de ses travaux les plus assidus.
Il construisit le premier aérostat captif à vapeur, lors de
l'Exposition universelle de 1867. L'année suivante, il fit installer
à Londres un second aérostat captif qui cubait 12 000 mètres et qui
avait nécessité des constructions gigantesques. Ce matériel coûta
plus de 700 000 francs, que M. Henri Giffard perdit entièrement,
sans proférer une seule plainte. L'éminent ingénieur ne regrettait
jamais la dépense d'une expérience, si coûteuse qu'elle fût, parce
que, disait-il, on en tirait toujours quelque profit.
Henri Giffard fut ainsi conduit peu à peu à donner naissance au
grand ballon captif à vapeur de 1878, véritable monument
aérostatique, que l'on peut appeler une des merveilles de la
mécanique moderne. Tout le monde a encore présent à l'esprit ce
globe de 25 000 mètres cubes, qui enlevait dans l'espace quarante
voyageurs à la fois et ouvrit le panorama de Paris à plus de trente
mille personnes pendant la durée de l'Exposition. Tout était nouveau
dans cette oeuvre colossale, l'aéronautique s'y trouvait transformée
de toutes pièces: tissu imperméable, préparation en grand de
l'hydrogène, détails de construction modifiés et perfectionnés,
Henri Giffard avait tout calculé, tout essayé, tout réalisé. Sa
puissance de conception était inouïe; il pensait à tout et prévoyait
tout. C'était un expérimentateur émérite, un mathématicien éminent,
un esprit d'une ingéniosité exceptionnelle, un mécanicien hors
ligne.
Les grandes constructions aérostatiques, auxquelles il s'était si
vaillamment exercé, devaient lui permettre de réaliser le rêve de
toute sa vie, de reprendre son expérience de 1852, et d'apporter
enfin au monde la solution définitive du problème de la direction
des aérostats. Il avait conçu un projet grandiose, celui de la
construction d'un aérostat de 50 000 mètres cubes, muni d'un moteur
très puissant actionné par deux chaudières, l'une à gaz du ballon,
l'autre à pétrole, afin que les pertes de poids de force
ascensionnelle pussent s'équilibrer. La vapeur formée par la
combustion aurait été recueillie à l'état liquide dans un
condensateur à grande surface de manière à équilibrer les pertes
d'eau de la chaudière.
Que de fois mon regretté maître ne m'a-t-il pas donné dans ses
détails la description de ce monitor de l'air! Tout était calculé,
tout était prêt, jusqu'au million qui devait lui permettre de
l'exécuter, et que l'illustre ingénieur tenait toujours en réserve,
dans quelques-unes des grandes maisons de banque de Paris. D'autres
projets germaient encore dans son cerveau: voiture à vapeur,
locomotive à très haute pression, bateau à grande vitesse;
conceptions puissantes, étudiées avec une persévérance à toute
épreuve et marquées au sceau du génie.
L'ingénieur, venons-nous de dire, avait tout prévu. Mais au-dessus
de la volonté et de la prévoyance humaines, il y a les lois fatales
de la destinée: les plus forts doivent s'y soumettre. La maladie est
venue lutter contre les efforts du grand inventeur; sa vue
s'affaiblit, lui rendant tout travail impossible, ce qui le plongea
dans une douleur extrême. Il y avait un peu de l'athlète dans l'âme
de Giffard, et l'idée de se trouver réduit à l'impuissance, le
rendit inconsolable. Il s'enferma, et lui, qui avait tant aimé la
lumière, l'indépendance et l'action, il vécut dans la solitude et
s'éteignit graduellement, jusqu'au moment où, la tête affolée par la
douleur, il se donna la mort le 15 avril 1882, en respirant du
chloroforme.
II
DUPUY DE LÔME ET L'ÉTUDE DES AÉROSTATS À HÉLICE
Projet d'un aérostat dirigeable pendant le siège de Paris. --
Navire aérien à hélice de M. Dupuy de Lôme. -- Expérience du 2
février 1872. -- Résultats obtenus. -- Projet de M. Gabriel Yon.
En 1870, après nos premières défaites et la chute de l'Empire, Dupuy
de Lôme, auquel la construction des premiers navires cuirassés avait
donné une réputation universelle, accepta de faire partie du Comité
de la défense, et il commença pendant le siège de Paris à s'occuper
d'aérostation. Il présenta à l'Académie des sciences un projet de
ballon dirigeable, pour l'exécution duquel le gouvernement de la
Défense nationale lui ouvrit un crédit de 40 000 francs (28 octobre
1870). Mais cet aérostat, en raison des difficultés de construction,
ne fut prêt que quelques jours avant la capitulation, et il ne
devait être expérimenté que deux ans plus tard. M. Dupuy de Lôme a
exposé en 1872 dans les termes suivants les motifs de ce retard:
C'est le 29 octobre 1870, pendant le siège de Paris par les
armées allemandes, que j'ai été chargé de faire exécuter pour le
compte de l'État un aérostat dirigeable, conçu conformément aux
vues que j'avais exposées à ce sujet à l'Académie des sciences
dans les séances des 10 et 17 du même mois.
J'ai accepté cette mission, sans me dissimuler les difficultés
que j'allais rencontrer pour l'exécution de mon appareil dans
Paris assiégé, avec son industrie désorganisée. Malgré mes
efforts et ceux de mes collaborateurs principaux, M. Zédé,
ingénieur de la marine, et M. Yon, aéronaute, je n'ai pu réussir
assez à temps pour qu'il pût servir pendant le siège.
Des obstacles insurmontables, tels que l'insurrection du 18 mars
et le second siège de Paris, suivis d'autres incidents, m'ont
contraint de retarder encore l'essai de mon aérostat. Ce n'est
qu'au mois de décembre 1871 qu'il m'a été possible de le
préparer, dans un local du Fort-Neuf de Vincennes mis à ma
disposition par le ministre de la guerre. Une commission, nommée
par le ministre de l'instruction publique, a été alors chargée de
constater la remise à l'État de l'appareil, et de suivre l'essai
que je demandais à en faire le plus tôt possible.
Je rappelle que j'ai posé en principe que, pour obtenir un
aérostat dirigeable, il faut d'abord satisfaire aux deux
conditions ci-après:
1º La permanence de la forme du ballon, sans ondulations
sensibles de la surface de son enveloppe;
2º La constitution, pour l'ensemble de l'aérostat, d'un axe de
moindre résistance dans le sens horizontal, et dans une direction
sensiblement parallèle à celle de la force poussante.
J'ai satisfait à la condition de permanence de la forme au moyen
d'un ventilateur porté et manoeuvré dans la nacelle, et mis en
communication par un tuyau en étoffe avec un ballonnet placé à
l'intérieur du ballon à sa partie basse. Le volume de ce
ballonnet est le dixième de celui du grand ballon. Cette
proportion permet de descendre de 866 mètres de hauteur, en
maintenant le ballon gonflé malgré l'augmentation correspondante
de la pression barométrique.
[Illustration: Fig. 86.--Épure de l'aérostat à hélice de Dupuy de
Lôme.]
Ce ballonnet à air est muni d'une soupape s'ouvrant de dedans en
dehors, et réglée par des ressorts, de telle façon que si l'on
venait à souffler mal à propos, ce serait l'air insufflé qui
s'échapperait du ballonnet par cette soupape plutôt que de le
gonfler en refoulant l'hydrogène plus bas que l'extrémité
inférieure des pendentifs. Le grand ballon est muni de deux de
ces pendentifs ouverts à l'air libre et descendant à 8 mètres
au-dessous du plan tangent à la partie basse du ballon.
L'aérostat de Dupuy de Lôme cubait 3 400 mètres; sa longueur de
pointe en pointe était de 36 mètres, son diamètre de 14{m},84 (fig.
86). Gonflé d'hydrogène pur, il avait une force ascensionnelle
considérable, et pouvait enlever huit hommes de manoeuvre destinés à
faire mouvoir l'hélice de propulsion, qui n'avait pas moins de 9
mètres de diamètre. Un gouvernail formé d'une voile triangulaire
était à l'arrière.
[Illustration: Fig. 87.--L'aérostat à hélice de Dupuy de Lôme,
expérimenté le 2 février 1872.]
L'expérience de ce grand navire aérien a été exécutée le 2 février
1872, dans le fort de Vincennes (fig. 87). Elle fut dirigée par M.
Dupuy de Lôme, accompagné de M. Zédé, officier de marine, de M. Yon,
et de huit hommes de manoeuvre. L'aérostat s'éleva assez rapidement.
Dès que l'hélice a été mise en mouvement, l'influence du
gouvernail s'est immédiatement fait sentir dans le sens voulu, ce
qui prouvait déjà que l'aérostat avait une vitesse propre par
rapport à l'air ambiant.
L'anémomètre présenté au courant d'air à l'avant de la nacelle
restait d'ailleurs immobile, tant que l'hélice était stoppée, et
tournait dès que l'on faisait fonctionner l'hélice motrice; il
prouvait donc ainsi que l'aérostat avait une vitesse propre sous
l'influence de son moteur...
La stabilité de la nacelle, due à son nouveau mode de suspension,
a été parfaite; elle n'éprouvait _aucune oscillation_ sous
l'action des huit hommes travaillant au treuil de l'hélice, et
l'on pouvait se porter facilement plusieurs personnes à la fois à
gauche et à droite, ou de l'avant à l'arrière, sans qu'on
s'aperçoive d'aucun mouvement, pas plus que sur le parquet d'un
salon.
Évidemment le centre de gravité se déplaçant, il y avait un petit
changement de quelques fractions de degré dans la verticale de
tout le système, ballon et nacelle; mais il était impossible
d'apercevoir un mouvement relatif de la nacelle par rapport au
ballon, ni rien d'analogue aux oscillations d'une embarcation
flottante dont l'équipage se déplace.
M. Dupuy de Lôme a constaté que le navire aérien, sous le jeu de
l'hélice, se déviait notablement de la ligne du vent, et il a pu
évaluer la vitesse propre du système à 2{m},80 à la seconde.
La descente eut lieu très favorablement au delà de Mondécourt, à 10
kilomètres un quart dans l'est, 17 degrés nord de Noyon.
Il me paraît intéressant, ajoute le savant ingénieur, de relater
ici le fait suivant, sans que j'y attache une importance
exagérée; mais il est cependant de nature à corroborer la
confiance que m'inspire la méthode employée pour mesurer les
directions de route et les vitesses sur le sol.
À 1{h},15', nous avions marqué de notre mieux notre point sur la
carte de l'État-major; malheureusement, je n'ai pas réussi à ce
moment à retrouver sur la terre la cour du Fort-Neuf de
Vincennes, déjà trop éloignée. Quoi qu'il en soit, M. Zédé a
tracé sur la carte, à partir du nouveau point de départ, les
directions et les vitesses que je lui dictais, et quand, sur le
point d'atterrir, nous nous sommes demandé quel pouvait être le
village au-dessus duquel nous allions passer, M. Zédé, confiant
dans sa route tracée sur la carte, nous répondit que ce devait
être Mondécourt, sur les confins du département de l'Oise et de
l'Aisne. Un instant après, les villageois, à qui nous demandions
en passant sur leur tête quel était le nom de leur village, nous
répétaient en criant le nom de Mondécourt.
D'après Dupuy de Lôme, le résultat de cette expérience peut se
résumer ainsi:
1º Stabilité assurée malgré la forme oblongue, grâce au système
du filet de balancine;
2º Maintien de la forme au moyen du ballonnet à air;
3º Faculté de maintenir le cap dans une direction voulue, quand
l'hélice fonctionne, malgré quelques embardées dues en grande
partie à l'inexpérience du timonier;
4º Vitesse déjà importante imprimée à l'aérostat par rapport à
l'air ambiant au moyen de l'hélice mue par huit hommes, cette
vitesse s'étant élevée à 2{m},82 par seconde, ou 10-1/4
kilomètres pour 27-1/2 tours d'hélice par minute;
[Illustration: Fig. 88.--Projet d'un aérostat à vapeur à double
hélice par M. Gabriel Yon.]
5º Le rapport de la vitesse propre de l'aérostat au produit du
pas de l'hélice par son nombre de tours est de 76 pour 100; dans
mon exposé des plans de l'aérostat, j'avais écrit que ce rapport
serait au moins de 74 pour 100. La résistance totale de
l'aérostat, comparée à celle de l'hélice, est donc un peu moindre
que je ne l'avais estimée;
6º Les huit hommes employés pour obtenir ces 27-1/2 tours par
minute développaient, en moyenne, un travail dont je n'ai pas la
mesure exacte, mais que je ne saurais estimer à plus de 60
kilogrammètres, surtout en raison du frottement anormal de
l'arbre de l'hélice dans ses coussinets, dont j'ai parlé
précédemment.
Si l'on parvenait à se mettre bien à l'abri des dangers que
présente une machine à feu portée par un ballon à hydrogène, on
ferait facilement une machine de huit chevaux de 75
kilogrammètres avec le poids des sept hommes, dont on pourrait
diminuer le chiffre de l'équipage, en conservant seulement un
mécanicien sur les huit hommes employés à tourner l'hélice. Le
travail moteur serait ainsi de 600 kilogrammètres, c'est-à-dire
dix fois plus grand, et la vitesse de 10-1/4 kilomètres à
l'heure, obtenue le 2 février, s'élèverait avec le même aérostat
à 22 kilomètres à l'heure. Le combustible et l'eau d'alimentation
pourraient être prélevés sur le lest de consommation. On
obtiendrait ainsi un appareil capable non seulement de se dévier
du lit d'un vent d'un angle considérable par des vents
ordinaires, mais pouvant même assez souvent faire route par
rapport à la terre dans toutes les directions qu'il faudra
suivre.
Dupuy de Lôme a publié, après son expérience, un mémoire volumineux
et d'un grand intérêt, où il étudie d'une façon magistrale les
conditions de fonctionnement des aérostats allongés munis de
propulseurs à hélice[100].
[Note 100: Voy. _Aérostat à hélice_, par M. Dupuy de Lôme.
In-4º, 1872.]
L'éminent ingénieur, par sa haute situation, sa notoriété et son
influence, aura rendu de grands services à la cause de la navigation
aérienne; sa parole était plus écoutée que celle des humbles
pionniers de la science qui, bien avant ses essais, avaient aussi la
conviction et la foi.
L'expérience de 1872 ne devait être d'ailleurs qu'une tentative
préliminaire, et Dupuy de Lôme, nous venons de le voir, a indiqué
que ses huit hommes de manoeuvre seraient remplacés par un moteur
mécanique.
C'est dans cette voie que M. Gabriel Yon, après l'essai de
l'aérostat à hélice, voulut s'engager. L'habile praticien a publié,
en 1880, un remarquable travail, où il propose d'exécuter un
aérostat à vapeur, dont nous donnons l'aspect d'après un modèle
construit en petit (fig. 88)[101]. M. Yon adopte, pour suspendre la
nacelle, un système analogue à celui de Dupuy de Lôme, il se sert de
deux hélices de propulsion, qu'il place de chaque côté de l'aérostat
et à son milieu. Ce projet est fort bien étudié, et l'auteur serait
très capable de le mener à bien, s'il avait entre les mains les
ressources financières nécessaires à une telle entreprise.
[Note 101: _Note sur la direction des aérostats_, par M. L.
Gabriel Yon. In-4º avec planches. Paris, Georges Chamerot,
1880.]
III
LE PREMIER AÉROSTAT ÉLECTRIQUE
Le petit aérostat dirigeable de l'Exposition d'électricité de
Paris en 1881. -- Construction d'un navire aérien à propulseur
électrique par MM. Tissandier frères. -- Expérience du 8 octobre
1883. -- Deuxième expérience du 26 septembre 1884. -- Conclusion.
Au commencement de l'année 1881, l'expérience du bateau électrique
de M. G. Trouvé, dans lequel l'ingénieux constructeur employait un
petit moteur dynamo-électrique actionné par une pile au bichromate
de potasse de sa construction, me donna l'idée d'employer les
moteurs électriques à la navigation aérienne. Henri Giffard se
trouvait condamné par une maladie cruelle, il n'était plus possible
de compter sur ses efforts et sur son concours: je résolus
d'entreprendre des essais en petit à l'aide d'un modèle de dimension
restreinte. Il n'est pas inutile de rappeler ici les avantages au
point de vue aérostatique d'un moteur qui fonctionne sans feu, et
dont le poids reste constant: ces conditions sont des plus
favorables à la propulsion d'un ballon équilibré dans l'air[102].
[Note 102: Nous renvoyons le lecteur désireux, d'avoir de
plus amples détails à ce sujet, à la brochure que nous avons
publiée sur les _Ballons dirigeables_ (Gauthier-Villars,
éditeur).]
J'ai installé à l'Exposition d'électricité, en 1881, un petit ballon
allongé, gonflé d'air, qu'actionnait un minuscule moteur
dynamo-électrique sur la bobine duquel était fixée une hélice, par
l'intermédiaire d'une transmission à engrenage. Le générateur
d'électricité était formé par deux petits accumulateurs, que mon
savant ami Gaston Planté avait construits à mon usage. Ce petit
ballon, attelé à un manège, au milieu de la grande nef du palais de
l'Industrie, se mettait à tourner sous le jeu de son hélice, quand
on mettait le moteur en action, et il atteignait une vitesse de 3
mètres environ à la seconde, avec une force motrice de 1
kilogrammètre (fig. 89). Le petit aérostat pouvait être gonflé
d'hydrogène pur; il enlevait alors son moteur et son générateur.
Ces premiers essais étaient encourageants; ils me décidèrent à aller
au delà. Mon frère Albert Tissandier joignit alors ses efforts aux
miens, et c'est en collaboration, et à frais communs, que nous avons
construit le premier aérostat électrique qui ait enlevé des
voyageurs à l'air libre.
Voici la description succincte de notre appareil:
[Illustration: Fig. 89.--Petit aérostat électrique de M. Gaston
Tissandier à l'Exposition d'électricité en 1881.]
L'aérostat électrique a une forme semblable à celle des ballons de
M. Giffard et de M. Dupuy de Lôme; il a 28 mètres de longueur de
pointe en pointe, et 9{m},20 de diamètre au milieu. Il est muni, à
sa partie inférieure, d'un cône d'appendice terminé par une soupape
automatique. Le tissu est formé de percaline, rendue imperméable par
un nouveau vernis d'excellente qualité[103]. Le volume du ballon est
de 1 060 mètres cubes.
[Note 103: Ce produit est préparé par M. Arnoul, fabricant de
vernis à Saint-Ouen-l'Aumône.]
La nacelle a la forme d'une cage; elle a été construite à l'aide de
bambous assemblés, consolidés par des cordes et des fils de cuivre,
recouverts de gutta-percha (fig. 90). La partie inférieure de la
nacelle est formée de traverses en bois de noyer qui servent de
support à un fond de vannerie d'osier. Les cordes de suspension
enveloppent entièrement la nacelle; elles sont tressées dans la
vannerie inférieure et ont été préalablement entourées d'une gaine
de caoutchouc qui, en cas d'accident, les préserveraient du contact
du liquide acide contenu dans la nacelle, pour alimenter les piles.
[Illustration: Fig. 90.--Nacelle de l'aérostat électrique de MM.
Tissandier frères.]
Les cordes de suspension sont reliées horizontalement entre elles
par une couronne de cordage, située à deux mètres au-dessus de la
nacelle.
Les engins d'arrêt pour la descente, guide-rope et corde d'ancre,
sont attachés à cette couronne, qui a en outre pour but de répartir
également la traction.