Nous sommes tous habitués à la forme la plus classique des aéronefs constitués d'un fuselage, de deux ailes et d'un empennage à l'arrière, et munis de gouvernes pour assurer le contrôle du vol selon les trois axes de tangage, roulis et lacet : ailerons sur les ailes pour le roulis, stabilisateur horizontal (ou profondeur) pour le tangage et gouvernail de direction pour le lacet. Ces gouvernes sont actionnées par des commandes, classiquement constituées d'un manche pour les ailerons et le stabilisateur horizontal, et d'un palonnier pour la direction.

C'est après la lecture de l'article "A qui revient l'invention du manche ?" de Paul Mathevet [5], que j'ai voulu essayer de comprendre comment toutes ces notions étaient apparues et que j'ai été rapidement entraîné beaucoup plus loin que ce à quoi je m'attendais initialement !
La brève étude chronologique qui suit est le résultat de ces recherches passionnantes..

Le dépôt de certains brevets et la mise en oeuvre de certains dispositifs ayant donné lieu à des batailles d'antériorité et à des procès parfois fort longs, et continuant de nos jours encore à susciter des polémiques, nous avons adopté une présentation strictement chronologique. Tout commentaire sur ces questions nécessitant une connaissance approfondie du sujet et une expérience certaine de la rédaction des brevets, nous laisserons le lecteur se forger sa propre opinion.

En 1796, âgé de 23 ans, il reconstruit et fait voler un hélicoptère très inspiré de celui des français Launoy & Bienvenu (1774), le « moteur » était constitué par une cordelette enroulée autour d'un arc tendu.

D'apparence anodine, cette expérience sera la base de sa réflexion ultérieure sur le rôle de l'hélice et l'amènera au début des années 1800 à faire des mesures sur les forces aérodynamiques s'exerçant sur des surfaces en mouvement dans l'air.

.

1799
Médaillon gravé sur argent par George CAYLEY.
Dessin d’une machine volante qui ressemble déjà à ce que sera son « governable parachute » de 1852,sur une face et schéma des forces subies par une surface en mouvement dans l'air sur l'autre face.
Cayley a déjà clairement identifié les quatre forces qui agissent sur un planeur :

Ces dessins montrent que CAYLEY a déjà explicité les notions de portance et de traînée, et a déjà une idée très précise de ce que pourrait être une machine volante.

1804
On retrouve dans un carnet de notes daté de 1804 des compte-rendus d’expériences où il consigne des résultats de mesures de portance et de traînée, faites à l’aide d’un tourniquet, le « whirling arm ». Son tourniquet était long de 1,50 m [5 pieds] et l’extrémité tournait à des vitesses de 3 à 6 m/s [10 à 20 pieds/seconde]. [65]
 

CAYLEY réalise les premières mesures aérodynamiques, met en évidence la portance et la traînée et étudie l'influence de la vitesse et de la courbure des surfaces.

« Il s’agit d’un cerf-volant dont la voile est en forme de secteur circulaire de 9 dm2 (154 square inches) auquel Cayley a ajouté à l’arrière un empennage (terme utilisé par Cayley) cruciforme. Le calage de l’aile par rapport au « fuselage » est de 6°. Le centre de gravité de l’appareil pouvait être déplacé (masselottes fixées sur la tige-fuselage ?). L’engin avait une masse de 90 grammes (3.82 oz.).
A l’issue de nombreux essais en lançant l’appareil du haut d’une colline, Cayley aurait obtenu des vols stables, avec une pente de descente de 18° environ [note : ce qui correspond à une modeste finesse de 3]»
[4 p 14]
“The centre of gravity was varied by sticking a weight with a sharp point into the stick. The whole weight was 3.82 oz., and when the centre of gravity, G, was under such part of the kite as left 75 [square] inches on the anterior part and 79 [square inches] behind it, and with the tail at an angle of 11.5° …., then if a velocity of 15 feet per second was given to it in an horizontal direction, it would
skim for 20 to 30 yards supporting its own weight, and if pointed downward in an angle of 18°, it would proceed uniformly in a right line for ever with a velocity of 15 feet per second.”
[65]

Cayley est le premier à mettre explicitement en évidence :

• La nécessité d’une surface verticale pour assurer la stabilité du planeur en direction,
• La nécessité d’une surface horizontale pour assurer la stabilité longitudinale du planeur,
• L’importance de la position du centre de gravité de l’appareil.

Première partie. Nicholson's Journal of Natural Philosophy, novembre 1809
Deuxième partie. Nicholson's Journal of Natural Philosophy, février 1810
Troisième partie. Nicholson's Journal of Natural Philosophy, mars 1810

Dans cet article : notion de dièdre pour accroître la stabilité latérale ... (continuer)

William HENSON a en outre donné une description détaillée de sa machine dans l'article
W. Henson's aerial carriage, Mechanic's Magazine, janvier-juillet 1843,vol. 38, pp 258-263. [69]
et en France, Illustration n° 6 du 8 avril 1843 [un de ses tout premiers numéros] a consacré une partie de ses pages à la machine à vapeur aérienne de M. Henson. [1]

"Parmi les principaux dispositifs décrits et figurés dans le brevet, on peut signaler ceux-ci : ailes à trois longerons, avec bord d'attaque, nervures simples et doubles, profil d'aile courbé, entoilage sur les deux faces de l'aile, mâts, fils et tendeurs pour le renforcement de la structure ; emploi de bois creux pour les longerons ; hélices propulsives ; gouvernails de direction et de profondeur avec leurs commandes ; train d'atterrissage à ressorts ; cabine entoilée et fermée. Enfin, Henson complète sa description par celle de la machine à vapeur légère – le premier moteur d'avion- et de sa chaudière à bouilleurs coniques, qui devait donner 20 CV. " [1]

William HENSON a été le premier à proposer une description complète d'un machine volante mécanique et d'en prévoir une utilisation commerciale pour le transport de passages.

Il faudra toutefois attendre 6 ans, avant que Cayley en arrive à une expérimentation grandeur d'une machine.

"The balance and steerage was ascertained, and a boy of about ten years of age was floated off the ground for several yards on descending a hill, and also for about the same space by some persons pulling the apparatus against a very slight breeze by a rope." Machine testée en cerf-volant. Un garçonnet de 10 ans a fait le cobaye, [d'où le nom de « Boy carrier » parfois donné à cet appareil] Du point de vue de notre sujet (gouvernes et commandes) il est intéressant de noter que le planeur était muni de deux empennages. However, the interesting feature is the duplicated tail unit, the lower unit only appearing to provide steering. The implication is that the upper unit is fixed and for stability purposes. This feature was to be repeated in a later design of 1852, for which Cayley there reveals rather more of his thinking on stability. "

Cayley présente deux appareils qu'il considère comme des parachutes devant servir à s'échapper d'un ballon (en perdition). La figure 1 est un "parachute" dérivé de la machine de 1849, que Cayley décrit comme pouvant être lancée depuis un ballon.

Cayley détaille dans l'article le rôle des empennages :
"... It is seen that there are two rudders formed of horizontal and vertical sails. The larger one, when it has once been adjusted so as to give a straight and steady steerage, to be permanently secured in that position. It gives the most steady and secure course when slightly elevated, which also tends to secure the parachute from pitching, should it be exposed to an eddy of wind, and, together with the weight of the car, immediately restores the horizontal position...
...The smaller moveable rudder C, is sufficient to effet at will the steerage of the parachute, and to elevate or depress its course when occasion requires, or preparatory to alighting on the ground.
The main rudder, by means of strong ropes, one of which passes through an eye on the top of the mast at D, can be firmly braced to its best adjustment from the car..."

.En 1853, Cayley testera une machine très certainement très proche de son "parachute". (anecdote du cocher !) Toujours 2 empennages.

En 1973 (?), une réplique a été construite, puis a été testée en vol remorqué avec succès par le célèbre pilote anglais Derek PIGGOTT.
Cette réplique est maintenant exposée au Yorkshire Air Museum, Elvington.

Plus récemment, en 2003, pour fêter le 150e anniversaire des dernières expériences de Cayley, Richard BRANSON, et sa société Virgin Atlantic Airways ont reconstruit une autre machine, mais avec des matériaux et des techniques très modernes. [70]
The replica has been built with modern design techniques while staying completely true to the original illustrations. The project was sponsored by Virgin Atlantic and the Flyer was built in Yorkshire by volunteers from the past and present workforce of BAE SYSTEMS Brough for the Brough Branch of the Royal Aeronautical Society with support from Pegasus Aviation. In summer 2003 Virgin Atlantic and the Royal Aeronautical Society celebrated the 150th anniversary of the first manned flight by re-enacting the event with Richard Branson flying the fully working replica of the Cayley Flyer from the top of Brompton Dale, Yorkshire, England. The Brough Branch of the Royal Aeronautical Society in the UK recently built the replica with the support of Virgin Atlantic. [71]

[1 p 89] [44] [45] [46]
Ancien élève de l'École Navale de Brest, Félix du TEMPLE de la CROIX (1823-1890) sera officier supérieur dans la marine française, puis homme politique à partir de 1870, Il finira sa carrière militaire en 1876 avec le grade de général.
Il se passionne pour le vol mécanique, et l'étude le vol des oiseaux l'amène à la conclusion que seule une prise de vitesse suffisante pourra permettre le décollage d'un aéroplane, écrivant :
« En général, l'oiseau, surtout de grande taille, ne s'élève et ne vole qu'en raison d'une vitesse acquise ; cette vitesse il la prend pour s'élever soit en courant sur la terre ou sur l'eau, soit en se précipitant d'un point culminant. Une fois arrivé à une certaine hauteur qui lui permet de voler horizontalement d'un coup d'aile, il se donne de la vitesse, étend ses ailes et sa queue de manière à former avec elles un plan aussi parfait que possible et avance ainsi sans mouvement d'ailes apparent et sans tomber de manière sensible.» [46]

En 1857, à Toulon (?), Félix du Temple et son frère Louis (1819-1889 ; lui aussi officier de marine, avec le grade de capitaine de frégate) réussissent à faire décoller le premier aéroplane modèle réduit motorisé. Pesant 700 grammes et équipé d'ailes fixes, il est propulsé par une hélice entraînée d'abord par un mouvement d'horlogerie puis par un moteur à vapeur miniature. Monté sur un chariot à roulettes (premier du genre), l'appareil était placé en haut d'un plan incliné se terminant en tremplin d'où il partait pour faciliter la prise de vitesse.
Louis Du Temple décrit en ces termes la première expérience réalisée avec le modèle :
"La machine en marche, l'hélice entraina tout le système avec une vitesse bientôt suffisante pour que la composante verticale de la résistance de l'air fût plus forte que le poids du canot. Alors ce dernier monta dans l'air pour retomber sans secousses, le mouvement de l'hélice s'arrêta ; les ailes faisant l'effet d'un parachute, il se posa sur ses roulettes comme le fait un oiseau sur ses pattes".

Fort de ce succès, Félix rédige un mémoire et dépose, le 2 mai 1857, un brevet pour un « appareil de locomotion aérienne par imitation du vol des oiseaux» concernant un appareil monoplan de 17 mètres d'envergure.
[Note : il est vraisemblable que le modèle réduit avait des formes similaires à celles de l'appareil du brevet]

Dessin du brevet de 1857 du Félix du Temple [-]

Le modèle de Félix Du Temple était un monoplan aux ailes en dièdre non haubanées à forte flèche inverse, muni de gouvernails de profondeur et de direction. La nacelle en forme de canot recevait le mécanisme moteur et le train à roues. Le calage choisi de 18 degrés était jugé optimum par l'inventeur. Gouvernail vertical de direction, queue mobile jouant le rôle de gouvernail de profondeur, atterrisseur à trois roulettes, hélice à 12 pales actionnées par la vapeur ; l'emploi de l'aluminium est prévu, ainsi qu'un train d'atterrissage escamotable [qui ne sera réalisé qu'en 1930]. Notons qu'il n'y a pas de commande de gauchissement.

Pas d'information sur les commandes actionnant les gouvernails. Du Temple passa à l'exécution et son appareil doit être considéré comme le premier aéroplane construit en vraie grandeur en France. Des essais complets furent impossibles faute d'un moteur assez puissant et léger.
Pour propulser une unité capable d'emporter un pilote se pose le problème du moteur. Les frères Du Temple développent un moteur à air chaud, puis un moteur à combustion interne à gaz qui se relèvent insatisfaisants. Ils se concentrent donc sur la miniaturisation d'une machine à vapeur, en obtenant la surface de contact la plus élevée possible pour le plus petit volume possible. Il s'installe dans l'ancien arsenal de Cherbourg à partir de 1869 pour construire son premier avion, un monoplan. Les longerons d'aile sont en tôle d'aluminium roulée, l'envergure est de 12 mètres pour un poids de 80 kilogrammes. Le train d'atterrissage est prévu escamotable. Son vol d'essai avec un jeune marin à bord en 1874 serait la première tentative de vol motorisé de l'histoire de l'aviation. Il est présenté à l'Exposition universelle de Paris de 1878. Félix du Temple dépose un brevet le 28 avril 1876 pour la « chaudière à vapeur à circulation rapide donnant la plus grande surface de chauffe possible sous le plus petit volume et le moindre poids » qui équipe le prototype. On peut préciser qu'une reconstitution de la chaudière "du Temple" est visible à la Cité de la Mer de Cherbourg. C'est une approche des générateurs à "vaporisation instantanée".

Après 30 années d'une étude approfondie du vol des oiseaux, le comte d'Esterno publie en 1864, un livre intitulé "Du vol des oiseaux", sous-titré "Indication des sept lois du vol ramé et des huit lois du vol à voile". [51]

4 février 1864 : le Comte d'Esterno déposait le brevet d'une "machine volante" pour laquelle il prévoit sept mouvements essentiels, la montée et la descente étant obtenus par l'action d'un volant sur une vis.
[Note : je n'ai pas trouvé trace de ce brevet]
[50] [37]

Curieusement, on ne trouve, dans ses très nombreux écrits, qu'une seule publication relative à l'aviation intitulée "On aërial locomotion". Ce document a été publié en 1864, quatre ans avant qu'il ne dépose un brevet sur le même sujet. [52]

Matthew Piers Watt BOULTON soumet le 5 février 1868 un brevet qui sera publié le 4 août 1868 avec le n° 392
Titre : Aërial locomotion, &c
Titre complet : Improvements in Propulsion and in Aerial Locomotion, and in Apparatus connected therewith, Parts of which are applicable to Projectiles and to Boilers

Charles RENARD (1847-1905)

Ancien élève de l'École Polytechnique, Charles RENARD fera toute sa carrière comme officier du Génie, mais ses activités (mise à part la guerre de 1870) seront plus celles d'un ingénieur inventeur que celles d'un militaire. On lui doit de multiples recherches et inventions dans le domaine de l'aviation au sens large.

Ses premières recherches aéronautiques connues datent de 1872, alors que, jeune lieutenant du génie en garnison à Arras, il imagine et construit un modèle de planeur qu'il appelle Aéride. Ce planeur était destiné à être lancé depuis un ballon captif pour permettre d'envoyer des messages vers l'extérieur depuis une place assiégé [souvenons-nous du rôle joué par les ballons lors du siège de Paris, trois ans auparavant].

Avec son planeur, Charles RENARD voulait tester une commande automatique de stabilisation en roulis agissant sur des ailerons.

Voici la description de l'Aéride que fait Charles DOLLFUS :
"Corps fuselé assez lourd portant au centre un mât équipé de dix plans disposés en persienne. A l'arrière, une queue stabilisatrice complétait l'appareil qui comportait en outre un dispositif nouveau et peu connu: de chaque coté du fuselage se trouvait un petit aileron horizontal. Ces deux ailerons étaient conjugués pour pouvoir tourner en sens inverse sous l'action d'un pendule. L'idée de Renard était que si la machine s'inclinait, amorçant une giration, l'action des ailerons, l'un se relevant à l'intérieur du virage, l'autre s'abaissant à l'extérieur, redressait l'appareil pour le remettre en ligne droite. Une expérience eu lieu à la tour Saint-Éloi, à Arras, en 1873. L'appareil plana convenablement, mais en décrivant une spirale; le pendule, soumis à l'action de la force centrifuge dès le premier virage, ayant exécuté correctement..... la manoeuvre inverse de celle prévue par l'inventeur." [1 p 120]
[Note : on peut remarquer que le dispositif stabilisateur de RENARD est exactement celui décrit par BOULTON dans son brevet de 1868. Peut-être RENARD avait-il connaissance de ce brevet ?]

Le Décaplan est exposé au Musée de l'Air et de l'Espace du Bourget.[36]

Au cours de sa courte vie, Alphonse PÉNAUD (1850-1880) eut une activité intense dans le domaine de ce qu'on ne pouvait pas encore appeler aviation.
Il a imaginé et fait voler divers modèles et les aéromodélistes lui doivent entre autre innovations le moteur à caoutchouc qui continue 150 ans plus tard à être utilisé par des modèles de vol libre.
Il fut un membre très actif de la Société française de Navigation Aérienne (S.F.N.A.)

En 1873, Alphonse. PÉNAUD avait imaginé un premier appareil de taille suffisante pour emporter un pilote. Le brevet qu'il dépose en 1876, en collaboration avec Paul GAUCHOT (mécanicien spécialiste des moteurs), est une évolution plus aboutie de son premier projet. Ce brevet est remarquable car il contient déjà tous les éléments des avions que l'on retrouve mis en oeuvre encore à l'heure actuelle.
Il s'agit d'une aile volante monoplane, avec un fuselage étanche à l'eau pour rendre l'appareil amphibie (avec des flotteurs en bout d'aile). La structure de l'aile était dessinér pour pouvoir être construite soit en bois, soit en métal. Le revêtement était prévu travaillant, afin de permettre ultérieurement la suppression des haubans.
Deux hélices tractrices à pas variable assurent la propulsion. Pénaud envisageait de les entraîner, non par un moteur à vapeur mais par un moteur à combustion interne.

Le contrôle de l'appareil était assuré par un empennage avec gouvernail de direction et de profondeur.

Une figure dans le brevet montre les leviers de commande imaginés par les deux concepteurs. Les gouvernes pouvaient être commandés indépendamment :
- une rotation du guidon à deux poignées autour d'un axe vertical commandait le gouvernail de direction,
- une rotation de ce même guidon de l'axe horizontal perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'appareil commandait les gouvernes de profondeur.

[37] [Note : je n'ai pas trouvé trace de ce brevet]

MAREY parle des travaux de MOUILLARD au fameux « dîner des aviateurs » [ ??? ] en octobre 1889 à Paris. CHANUTE mis au courant écrit à MOUILLARD, qui est au Caire et le 20 novembre 1890, ce dernier envoie en 6 feuillets un condensé de ses recherches, avec entre autre le principe de gauchissement des ailes. Le 18 septembre 1892, Octave CHANUTE dépose un brevet, au nom de MOUILLARD.

[34]
Numéro du brevet: US 582 757
Titre : Means for aerial flight
Date de dépôt: 24 sept. 1892
Date de délivrance: 18 mai 1897

Pour plus de détails on peut lire la belle étude des travaux de Mouillard faite par Jena-Yves Clément [100]

[37]
[Le seul brevet trouvé est :Folder #265, Pat.#3,872 Assignee: Quentin, Auguste Alfred Hippolyte Date: 1892 Title: Improvements in Propellers for Aerial and Aqueous Naviation,]

Ingénieur d'origine suisse, Alexandre LIWENTAAL (1838-1940) a eu une carrière particulièrement riche et variée. En 1894 il construit un planeur très original pour l'époque, qu'il appelle "Aérostat", avec lequel il réalise un premier saut de 50 à 80 mètres près de Dartmouth (EN) à la fin du mois de mars 1894, en s'élevant à environ 2 mètres de hauteur. Une rafale de vent retourne l'appareil qui s'écrase. Liwentaal est indemne. Après avoir reconstruit le planeur, une deuxième tentative de vol vers la fin du mois d'avril 1894 sera un échec, mais cette fois Liwentaal se blesse gravement. Liwentaal. Il se tournera ensuite vers la construction de dirigeables.
[85] [86] [87] [88]

La machine de Liwentaal munie d'un empennage en croix, direction et profondeur étant commandées par deux leviers indépendants.
On peut voir un modèle du planeur de Liwentaal au musée de Dartmouth (EN) et un autre au musée des Transports de Lucerne (CH).
C'est le premier planeur muni de commandes de direction et de profondeur ayant décollé avec un pilote à bord.

Après ses essais du printemps, Alexandre LIWENTAAL dépose un brevet en Angleterre :
Numéro du brevet: GB 14,683
Titre : Flying machine
Date de dépôt: juillet 1894
Date de délivrance: brevet non confirmé.
Ce brevet serait relatif à un aéroplane biplace.
[Je n'ai pas trouvé trace de ce brevet qui avait été déposé mais n'a pas été confirmé]

[37]
Dans un brevet, datant de février 1896 , Hugo Schüssler décrit un levier de commande par cardan agissant sur les organes de direction d'un appareil volant (mais non sur sa stabilité).
[Note : je n'ai pas trouvé trace de ce brevet]

[37]
L'Allemand Brickley enregistre un brevet décrivant un levier à main actionnant la commande par cardan d'une machine à vapeur.
[Note : je n'ai pas trouvé trace de ce brevet]

[53] [37]
Folder #358, Pat.#12,469 Assignee: Davidson, George Louis Outram Date: 1896 Titre: Improvements in Flying Machines
Folder #394, Pat.#13,700 Assignee: Davidson, George Louis Outram Date: 1898 Titre: Improvements in Flying Machines
[Note : je n'ai pas trouvé d'autre précision sur ces brevets]

[37] Un dénommé HENBACK dépose le brevet d'un levier de commande se déplaçant sur une surface ou sur un secteur sphérique.
[Note : je n'ai pas trouvé trace de ce brevet]

Octave CHANUTE, avait déposé pour Mouillard, en 1892, un brevet d'un planeur hyper-léger qui prévoyait une commande de gauchissement des ailes. Il est très vraisemblable que ce soit lui qui ait fait connaître cette innovation aux frères Wright.
Ce qui est sûr, c'est qu'en 1899, Wilbur WRIGHT a construit et testé un cerf-volant biplan, avec une commande par quatre fils lui permettant de tester le gauchissement [wing warping] des deux surfaces.
[8] [24]

Orville Wright a décrit les expériences de Wilbur en ces termes :
"This model consisted of superposed planes [i.e., a biplane] measuring five feet from tip to tip and about thirteen inches from front to rear. The model was built and, as I remember it, was tested in the latter part of July, 1899.... I was not myself present."

Les deux frères appliqueront ce principe de contrôle d'équilibre latéral par gauchissement des ailes à leurs trois planeurs de 1900-1902.

 

Ce planeur est l'aboutissement de trois ans de recherches et expérimentations des frères Orville et Wilbur WRIGHT. Entre septembre et novembre 1902, ils ont réalisé plus de 700 vols planés avec cette machine, arrivant à planer sur des distances de 150 à 200 mètres.
Il comporte des gouvernes sur les trois axes :
- gouvernail de direction à l'arrière,
- stabilisateur longitudinal à l'avant (formule "canard")
- et gauchissement des ailes pour contrôler l'axe de roulis. Il y a deux commandes :
- déplacements droite/gauche du corps du pilote pour actionner gauchissement des ailes et gouvernail de direction,
- déplacement des deux mains vers l'avant ou l'arrière pour agir sur le plan canard. [12]
[voir le brevet de mars 1903 ci-après pour des détails]
Capables de concevoir une machine qui porte son pilote, suffisamment stable et contrôlable, la prochaine étape pour les frères Wright sera la motorisation de leur machine, étape qu'il franchiront en 1903 avec leur premier aéroplane, le Flyer I.

Il faut remarquer que le brevet qu'il déposeront en mars 1903 ne contient que des dispositifs testés et mis en oeuvre au préalable. Il est en quelque sorte un bilan de leurs travaux.

[1]

1) Brevet US n° 821 393
par Orville & Wilbur Wright
Titre : Flying machine
Date de dépôt : 23 mars 1903
Brevet du 22 mai 1906
[voir le brevet][7] ou retranscrit [brevet 821393]

Les Wright utilisent des commandes de gauchissement des ailes pour permettre à leur appareil de tourner sans glisser comme il le ferait avec la seule commande de direction. Ils ont clairement mis en évidence la nécessité d'une commande sur l'axe de roulis. [3]

Le principe de commande par mouvement du corps de Lilienthal et Chanute est conservé, mais amélioré et rendu plus précis par positionnement du bassin du pilote sur un petit chariot.

L'action sur les gouvernes ne se fait pas à l'aide de leviers, mais grâce à un chariot commandant de façon solidaire le gauchissement et la direction.
Le pilote est couché sur le ventre, son bassin reposant sur le chariot. La commande simultanée du gauchissement et du gouvernail de direction se fait par déplacement du corps du pilote à droite et à gauche. La commande de profondeur se fait
Rem : Notons que le couplage ailerons/direction est bien connu des aéromodélistes et se programme facilement sur les émetteurs de radiocommande modernes.

 

Le stabilisateur horizontal avant (canard) est commandé par le déplacement des courroies 38 avec les mains : en les tirant ou en les poussant, le plan stabilisateur était baissé ou levé.

Les frères Wright ont été les premiers à utiliser un contrôle sur l'axe de roulis sur un planeur emportant son pilote.

[1]

Le Flyer des frères Wright est un biplan formule canard avec lequel le 17 décembre 1903 Orville réussit le premier vol motorisé (37 m en 12 secondes) à Kitty Hawk (USA).
Le pilote est allongé sur le ventre au niveau de l'aile inférieure. Il contrôle l'inclinaison et la direction en se déplaçant latéralement dans un berceau fixé à ses hanches. Le cadre tire sur des câbles qui gauchissent les ailes en sens contraire et font en même temps tourner la gouverne de direction à l'arrière : il y a donc conjugaison des axes de roulis et lacet.
La profondeur est manoeuvrée grâce au levier tenu par la main gauche du pilote. Ce dernier avait un petit levier à main droite pour le réglage du régime moteur. Des instruments sont fixés sur le mât devant la tête du pilote.

[37] [38]

Esnault-Pelterie construit en 1904 un planeur type Chanute (Wright) à ailes gauchies avec lequel il effectue des vols assez décevants à Wissant, près de de Calais. Il en conclut que le gauchissement n'a d'effet que de déformer les ailes. Cela le conduit à entreprendre des études sur l'aérodynamique des ailes.

En 1905, il construit son deuxième planeur, un biplan qu'il muni d'ailerons. placés entre les deux ailes. Les essais, effectués sur la plage du cap Blanc Nez, ne sont pas convaincants.
Ce fut la première utilisation d'ailerons sur une machine volante.
Robert Esnault-Pelterie pense que le problème vient de la forme des ailes. Il se lance alors dans une étude expérimentale des profils d'ailes en tractant son planeur derrière une puissante automobile Mors, à la vitesse, énorme pour l'époque, de 90 km/h sur les quais de Seine à Billancourt et vers le sud sur la route de Vierzon.
Esnault-Pelterie continuera ensuite ses activités aéronautiques par la construction de moteurs et d'aéroplanes.

[37]
"Le français LAROZE dépose un levier avec volant différentiel oscillant d'avant en arrière et réciproquement. Si cette oscillation manoeuvre par des fils les gouvernes de la direction, de l'altitude et du gauchissement, elle ne commande pas la stabilité latérale qui est obtenue par un mouvement d'orientation du levier sur son axe même. L'ensemble de l'équilibre n'est donc pas assuré par le mouvement unique d'un seul levier."

Le premier vol du troisième appareil des deux frères a lieu le 23 juin 1905 au lieu dit « Huffman Prairie », à 12 km de Dayton dans l'Ohio. Le Flyer III reste très proche du Flyer II, dont ils ont d'ailleurs réutilisé les pièces métalliques. Toutefois, le moteur est plus puissant, 25 ch au lieu de 15 à 16 ch pour le Flyer II.
Mais l'appareil ne présente pas de meilleures qualités de vol que son prédécesseur : le contrôle en tangage reste difficile (l'avion est instable et réagit trop vite), il a tendance à glisser latéralement et à piquer du nez en virage. Après que le 14 juillet Orville eut percuté durement le sol (l'aéroplane fut très abimé, mais Orville ne fut que légèrement blessé), les deux frères profitent de la reconstruction pour modifier profondément le Flyer III.
Flyer III modifié : Pour améliorer le contrôle en tangage et diminuer la sensibilité de l'appareil sur cet axe, la surface du plan canard est accrue d'environ 50 % et le bras de levier du canard sont fortement augmentés.
Des petits plans verticaux en forme de demi-cercle (appelés "blinkers") sont été ajoutés à l'avant, entre les deux plans du stabilisateur, pour limiter le dérapage en virage. En fait ces appendices seront supprimés un peu plus tard.
Une modification importante est faite dans le système de commandes : le couplage gauchissement des ailes/gouvernail de direction est supprimé. En d'autres termes, les commandes des trois axes sont dorénavant indépendantes. Pour cela, un manche est rajouté à main droite du pilote pour commander la direction. L'appareil se montra bien né dès les premiers essais en vol le 24 août 1905. En une semaine, Orville avait réalisé quatre vols de quelques cinq minutes en circuit fermé atterrissant à son point de départ. [97]

Dans le Flyer III, comme sur les machines précédentes des Wright, le pilote est couché sur un berceau mobile latéralement et agissant sur le gauchissement des ailes.
Le stabilisateur horizontal (plans canard) est commandé par un levier à main gauche du pilote (visible sur la photo ci-contre).
Le double gouvernail de direction est actionné par un second levier, à main droite du pilote (il n'est pas visible sur la photo).

[1]

Santos-Dumont vole avec son 14bis équipé "d'ailerons" sur une distance de 220 mètres (à Bagatelle) et gange le Prix de l'Aéro-Club de France.
Les "ailerons" sont les deux surfaces hexagonales entre les deux ailes
dans les compartiments extérieurs. [1]

La nécessité d'une commande de roulis faisait son chemin. Peut-être limités par les brevets des frères Wright, divers autres constructeurs ont installé sur leurs appareils des gouvernes séparées des ailes. Un exemple avec Santos-Dumont et son premier aéroplane, le 14bis. [4] Like the Wright Flyer, Santos-Dumont's design was a biplane using a canard surface for stability. However, the 14-bis differed notably by using a structure reminiscent of a box kite for the lifting surfaces. Furthermore, the cockpit was unusual in that the pilot stood upright in a wicker basket located between the wings near the back of the aircraft. Santos-Dumont initially powered his craft using a 24-hp engine turning a single aft-mounted pusher propeller behind the cockpit. Prior to making a proper flight in his design, Alberto performed some innovative testing by applying his skill in dirigibles. In July 1906, Santos-Dumont conducted "test flights" by suspending the boxy 14-bis beneath his dirigible Number 14.

Deux volets orientables son placés dans le dernier compartiment de la structure, entre les deux ailes.

Un entrefilet de Flight du 11 mai 1956 p 598 [5], attribue la première utilisation des ailerons à Santos-Dumont : The First Aileron Please forgive the repetition. Ailerons were invented by M. P. W. Boulton in 1868, and were first used by Santos-Dumont in 1906. The facts are simply as follows: — The Boulton patent (No. 392 of 1868) was lost to view until the aileron was in general use. The fact that the Wrights' wingwarping patent was held later to cover ailerons does not alter the fact of a prior but lost invention. If the Boulton patent had been known in 1903 to 1906 it is doubtful whether die actions fought by the Wrights would have succeeded. Santos-Dumont gained the Archdeacon Cup on October 23rd, 1906, for the first publicly recorded powered flight in Europe, the distance being registered as 25 metres: he did not use ailerons on this flight. On November 12th of the same year, 1906, he won the French Aero Club's prize for flying 220 mètres, and used the two ailerons for this second record flight: "Enfin, pourvu de deux ailerons hexagonaux, le célèbre aéroplane triomphait le 12 novembre en gagnant le prix de l'Aéro-Club de France par un parcours de 220 mètres." The ailerons are plainly in view in the lower photograph on page 183 of Dollfus' Histoire de I'Aeronautique, and in other contemporary photographs. I regret that I confused these two record flights in that year, but the essential point stands—that the first use of ailerons was by Santos in 1906. Bleriot almost certainly got the idea from Santos, as he had been following aviation very closely since 1905. Reference books of the time are often dangerous sources of history, as the editors sometimes lacked accurate information about what went on even in their own day, let alone earlier, often owing to unverified personal claims. London, W.I. C. H. GIBBS-SMITH.

[73] Aliott VERNON-ROE (1877-1958) est surtout connu comme pionnier de l'aviation britannique, constructeur de nombreux avions et fondateur de la firme aéronautique A.V.Roe & co. (AVRO), créée le 1 janvier 1910 en association avec son frère Humphrey et Reginald J. PARROT.

Folder #599 Brevet n° 26,099
Date : novembre 1906
Inventeur : ROE, Alliot Verdon
Titre : Improvements in Flying Machines

Dispositif de contrôle de la stabilité et de la direction d'un aéronef au moyen d'une commande unique
[Aucune autre information trouvée sur ce brevet]

[1]

Brevet n° 372 755
Date de dépôt : 19 décembre 1906
Titre : Aéroplane à deux paires d'ailes orientables

" Dans ce premier brevet Robert ESNAULT-PELTERIE décrit un système de commandes permettant de faire varier, soit dans le même sens, soit en sens inverse, les incidences des ailes de façon à faire monter ou descendre l'appareil, l'incliner de chaque côté à droite et à gauche. L'ensemble de ces commandes est effectué au moyen de deux leviers horizontaux, placés à droite et à gauche du pilote, articulés en avant et agissant sur les ailes au moyen de tringleries. Monté sur un joint universel, cardan ou rotule, le premier agit sur l'équilibre transversal quand on déplace la poignée à droite ou à gauche, sur l'équilibre longitudinal quand on la déplace en hauteur. Le levier de gauche agit sur la montée et la descente en conservant l'horizontalité du fuselage quand on déplace la poignée dans un plan vertical, son déplacement dans le plan horizontal fait tourner l'appareil à droite ou à gauche. " [37]

Brevet n° 373 763
Date de dépôt : 19 janvier 1907
Titre : Aéroplane à ailes déformables d'équilibre et à gouvernail directeur et ascensionnel

Robert ESNAULT-PELTERIE a appliqué le dispositif de commande de son premier brevet à son premier aéroplane [le REP 1]. Mais ce dispositif compliqué alourdit l'appareil et n'est pas naturel d'utilisation pour le pilote. Aussi Robert ESNAULT-PELTERIE recherche-t-il un autre moyen d'actionner les gouvernes qui soit naturel pour le pilote.
Dans ce deuxième brevet, entre autre dispositifs, REP décrit le dispositif de commande à levier unique vertical, qui deviendra célèbre et universellement adopté sous le nom de "manche à balai" [control column ou control stick].
[37]

Brevet n° 373 818
Date de dépôt : 22 janvier 1907
Titre : Aéroplane

Dans ce troisième brevet le dispositif de commande décrit n'est qu'une variante de celui du précédent brevet du 19 janvier 1907 [37]

 

Brevet 374.494 - Commande par cardan

Cette commande permet d'orienter deux appareils distincts par un seul mouvement. Le principe sur lequel elle repose est le suivant (voir le schéma ci-joint) : Soit, par exemple, à commander, d'une part, un équilibreur 1, mobile autour d'un axe horizontal 2-2, et, d'autre part, un gouvernail 3, mobile autour d'un axe vertical 4-4. On relie les deux extrémités 5-5 de la barre de manoeuvre de l'équilibreur 1 aux deux extrémités 5'-5' du diamètre vertical d'un cercle 1' articulé, par un axe horizontal 2'-2', sur un second cercle 3' ; on relie, de même, les deux extrémités 6-6 de la barre de manoeuvre du gouvernail 3 aux deux extrémités 6'-6' du diamètre horizontal dudit cercle 3' qui, lui-même, est articulé sur un axe vertical 4'-4' ; et on munit, enfin, le cercle 1' d'une poignée 7. Il suffit lors d'orienter celle dernière sur le point sur lequel on veut se diriger, pour obtenir immédiatement l'orientation simultanée convenable des deux appareils ; ils se placeront aussitôt, ainsi qu'il est aisé de le comprendre, de telle façon que l'intersection de leurs plans soit parallèle à la direction donnée à la poignée.

En ce qui concerne la mise en pratique de ce système, elle peut être obtenue à l'aide du dispositif représenté ci-dessus en vue de face et en vue de côté partielle et qui se comprend de lui-même.

[L'Aérophile octobre 1907, p 294-295]

[94]

 

Le Blériot V réalisé à Neuilly chez Louis Blériot, ingénieur ECP, recherches aéronautiques sort des ateliers le 20 mars 1907. Il s'agit d'un monoplan très léger de type « canard », de 7,80 m d'envergure, 13 m2 de surface alaire, pesant 285 kg à vide et propulsé par le 24 ch Antoinette.
Du point de vue qui nous occupe, cet appareil comportait des équipements d'avant-garde, dont la cloche, dispositif directement dérivé de ses deux brevets, permettant de commander d'une seule main la direction et la profondeur.
La commande de roulis était assurée par un gauchissement des ailes.
L'aéroplane était équipé d'un inclinomètre à bulle et de plusieurs instruments permettant le contrôle du fonctionnement du moteur et son réglage : manomètre de pression d'eau, manomètre de pression d'essence, commande de réglage de l'avance à l'allumage.

Brevet N° 377. 174. Système de commande.

Ce système de commande permet de manoeuvrer à distance deux appareils distincts devant recevoir, à certains moments, une même orientation et, à d'autres, des orientations différentes. Le principe de ce système est le suivant (voir le schéma ci-joint) : Soit, par exemple, à commander les deux ailerons ou les deux demi-queues 1 et 3 d'un appareil d'aviation, et soit 2-2 l'axe horizontal sur lequel sont articulées les deux susdites demi-queues. On utilise un croisillon monté, à rotule, par exemple, de manière à pouvoir être orienté dans tous les sens et muni d'une poignée de manoeuvre 7 ; et, l'ayant disposé de manière que ses bras soient inclinés à 45°, on relie, par des fils, les extrémités 5'-5' du premier de ses bras aux extrémités 5-5 de la barre de manoeuvre de la demi-queue 1 et les extrémités 6'-6' du second de ses bras aux extrémités 6-6 de la barre de manoeuvre de la demi-queuc 2. Les connections une fois faites, deux des liens se croisent en un certain point, ainsi qu'on le voit en 4. Veut-on alors donner aux deux demi-queues une même inclinaison, il suffit de manoeuvrer la poignée 7 de manière que le croisillon tourne autour de son axe horizontal idéal. Veut-on, au contraire, leur donner des inclinaisons symétriques, il suffit, comme il a été supposé sur le schéma, de manoeuvrer la poignée 7 de manière que le croisillon tourne autour de son axe vertical idéal. Veut-on, enfin, donner aux demi-queues d'autres inclinaisons relatives, il suffit d'obliquer convenablement la poignée 7.
[L'Aérophile novembre 1907, p 325]

En 1904, le Capitaine FERBER avait été appelé au Parc d'aérostation militaire de Chalais-Meudon par le Colonel RENARD qui le dirigeait. Il a pu y développer et tester plusieurs de ses planeurs.
Finalement ce n'est qu'en 1907 qu'il déposera un brevet pour son système de commande.

Brevet n° FR380.073 par Louis Ferdinand FERBER
Titre : Dispositif pour commande des gouvernails d'un aéroplane
Date de dépôt : 1907-07-19
Date de publication : 1907-11-28
[Pas de texte ni de résumé]

" Pour actionner ses gouvernes, il met au point un système de commande constitué par une sorte de cadre déformable Le plan du cadre est à peu près vertical et le pilote, en le poussant en avant ou en le tirant vers lui, agit sur la profondeur. En le gauchissant, il manoeuvre les ailerons latéraux." [37]
[Rem : aucune des photos des appareils de FERBER que j'ai pu voir n'est de qualité suffisante pour voir clairement ce système de commandes]

Brevets délivrés dans la section AÉRONAUTIQUE [L'Aérophile octobre 1907 p 295]

377.757 - 13 mai 1007. - Hoffmann et Frolich : Machine volante.
377.789 - 13 mai 1907. - Beetz : Appareil destiné à s'élever, à se soutenir et à se diriger dans l'air.
377.870. - 16 mai 1907. - Davidesco et Garchey : Aéroplane avec dispositifs assurant la stabilité.
378.030. - 22 mai 1907. - Zizka : Aviateur.
378.059. - 23 mai 1907. - Maltete et Cumin : Appareil volant.
378.121. - 6 avril 1907. - Sainte Beuve : Hangar pour ballon et autres applications.
378.188 - 27 mai 1907. - Salvatico : Propulseur pneumatique pour la navigation aérienne et maritime.
378.277. - 30 mai 1907. - Esnault-Pelterie : Système de surfaces de sustentation auxiliaires permettant l'enlèvement d'un aéroplane à vitesse réduite.
378.308. - 24 avril 1907. - Daigneaux : Planeur gyroscopique.
378.566. - 10 mai 1907. - Schulke : Aviateur à ailes battantes.

[71] Titre : Aeroplane
Numéro du brevet: 1115795
Date de dépôt: 16 janv. 1908
Date de délivrance: 3 nov. 1914

 

Dans ce brevet REP décrit trois appareils différent par les gouvernes assurant la stabilité et le système de commande de ces gouvernes.
Pour les trois appareils, il est prévu un gauchissement des ailes, et des gouvernes de direction et profondeur. Pour l'un de appareils, direction et profondeurs correspondent à une gouverne unique [pièce 71 de la figure 10 ci-contre]
[Note : Il serait très intéressant de voir quelles sont les similitures/différences avec le système de commande des brevets français de 1907, mais n'ayant pas vu ces brevets français je ne peux pas faire la comparaison].

Ce brevet mériterait une étude plus détaillée en raison de l'originalité de certaines solutions proposées par Robert ESNAULT-PELTERIE.

En 1908, les frères WRIGHT déposent quatre brevets relatifs aux aéroplanes. [7]

Brevet US n° 1 075 533
O. et W. Wright
Titre : Flying machine
Dépôt : 10 février 1908
Brevet du 14 octobre 1914
[voir le brevet]

Ce brevet décrit un système de commandes mécaniques (pneumatique ?).

Brevet US n° 987 662
O. et W. Wright
Titre : Flying machine
Dépôt : 17 février 1908
Brevet du 21 mars 1911
[voir le brevet]

Système de commande de gauchissement avec 2 leviers voisins.

Brevet US n° 1 122 348
O. et W. Wright
Titre : Flying machine
Dépôt : 17 février 1908
Brevet du 21 décembre 1914
[voir le brevet]

Planeur biplan avec système de gauchissement des ailes par deux leviers proches et avec deux dérives (une devant et une derrière), couplées aux commandes de gauchissement. On est étonné de voir qu'il n'y a pas de stabilisateur horizontal (?)

Brevet US n° 908 929
Frères Wright
Titre : Mecanism for flexing the rudder of a flying machine or the like
Dépôt : 15 juillet 1908
Brevet du 5 janvier 1909
908929.pdf [voir le brevet]

Note : Système utilisé par CLARKE en 1909 [voir infra]

[93] [94] [95]

Blériot reprend dans son modèle VIII (monoplan à aile droite, munie de deux ailerons), le principe de la "Cloche" qu'il avait expérimenté dans son appareil type V "Canard". Louis Blériot volera avec son Modèle VIII du 21 avril 1908 au 12 septembre.

Le système de commandes semble être maintenant au point puisque Blériot l'utilisera sur tous ses appareils ultérieurs.

 

Ce levier vertical, surmonté d'une poignée horizontale en forme d'anneau, en bois, était monté sur un pivot de sorte qu'il pouvait être incliné, poussé ou tiré dans toutes les directions. A sa base était une demi-sphère métallique, la cloche, aux points cardinaux de laquelle étaient fixés les câbles commandant les volets de profondeur et le gauchissement ou les ailerons.

Le gouvernail de direction est actionné par un palonnier manoeuvré avec les pieds.

[photo Christian Veyssière]

Lorsqu'il firent voler le Flyer III avec les trois leviers de commandes séparés, Orville s'adapta rapidement, mais ce ne fut pas le cas de Wilbur. Et quand ce dernier eut un accident avec ce Flyer III, le 14 mai 1908, il estima que c'était en raison de son manque d'habitude des commandes. Aussi quand il monta en France le Modèle A qu'il avait fait transporter d'Amérique au Mans, il installa un système de commande de sa conception. Wilbur effectuera le premier vol en France de son Modèle A le 8 août 1908.
Ce système est constitué de deux leviers seulement :
- A main droite, un levier "2 axes" : le mouvement d'avant en arrière modifie le gauchissement des ailes, un mouvement gauche-droite déplace le gouvernail de direction.
- A main gauche, inchangé par rapport aux appareils précédents, le levier de commande de la profondeur.

Orville modifiera le système de commandes du Modèle A suivant, par rapport au "prototype" qu'il avait présenté aux militaires à Fort Myer.
Le "système de contrôle "Orville" du modèle A ci-contre, utilisé par l'école de vol Wright à Montgomery, Alabama a trois leviers, mais seulement deux d'entre eux sont utilisés par un des pilotes. De fait le système est à doubles commandes.

Le levier central est commun aux deux pilotes :
- déplacé d'avant en arrière, il gauchit les ailes.
- Mais ce levier est muni, à son extrémité supérieure, d'une poignée dont la rotation agit sur le gouvernail de direction.
- Les levier "extérieurs" sont solidaires l'un de l'autre et contrôlent les gouvernes de profondeur (toujours des plans canard à l'avant).

Le Modèle A sera le premier aéroplane construit à plusieurs exemplaires et commercialisé. Il sera construit sous licence en France, en Grande Bretagne et en Allemagne. [98]

Alfred RITTER de PISCHOFF (1882-1922) [30]
Paul KOECHLIN (1881-1916)

Envergure: aile avant 6,30 m et aile arrière 5,30 m. Surface alaire: 25 m². Il est propulsé par un moteur 2 cylindres de 20 CV Dutheil et Chalmers.

Cet aéroplane a volé sur 500 mètres le 29 octobre 1908 à Villacoublay, dans une configuration différente de celle de la photo ci-contre [la deuxième paire d'aile a disparu].

Les gouvernes comportaient un gouvernail de direction en deux parties, un gouvernail de profondeur, deux plans canard
La commande du gauchissement se faisait par déplacement transversal du dossier du siège du pilote.
Par ailleurs le pilote a un volant dans les mains [mais pas d'autre précision sur ses déplacements et ses actions].

La machine a beaucoup évolué dans l'année [à moins qu'un autre appareil ait été construit ?]. La deuxième paire d'ailes a été enlevée [photo ci-contre],
[27] [28] [29]

L'aéroplane présenté en décembre 1908 au Salon de la locomotion aérienne, au Grand Palais à Paris est très différent de celui des vols de Villacoublay : des ailerons ont été ajoutés en bout d'ailes [le gauchissement des ailes, s'il existait, a dû être supprimé], deux plans canard placés à l'avant, et la propulsion a été déplacée et modifiée, l'hélice tractive ayant été remplacée par deux hélices propulsives en arrière des ailes.
[On ignore s'il s'agit de la même machine modifiée ou d'une deuxième contruction]
[29] [9]

Léon LEVAVASSEUR (1863-1922)

A partir de l'été 1908, Levavasseur a créé deux évolutions du monoplan Gastambide-Mangin : l'Antoinette IV et l'Antoinette V.

Antoinette IV
Premier vol le 9 octobre 1908. L'appareil est présenté au Salon de la locomotion aérienne à Paris en décembre 1908. La voilure a des dimensions correspondant à ce qui était appelé le type 6:3:2 (chaque aile a une longueur de 6 mètres environ, une corde à l'emplanture de 3 mètres et une corde au saumon de 2 mètres.
[40] [41] [84]

C'est le premier appareil avec stabilisateur horizontal et gouvernail de direction avec une partie fixe et un volet mobile.

[note : ce n'est pas sûr, car le planeur d'Alexandre LIWENTAAL, en 1894, avait un empennage avec direction et profondeur avec volets, d'après les reconstitutions qui ont pu être faites]

Par ailleurs, le monoplan Antoinette se caractérise par un système de commandes bien particulier, qui a peut-être été conçu par Ferdinand FERBER [réf Their Flying Machines, sans plus de précision].
Les commandes sont faites par action sur des volants latéraux : - un grand volant à main gauche du pilote pour la commande des ailerons et du gouvernail de direction (qui étaient donc couplés), - un grand volant à main droite du pilote pour commander les volets de l'empennage horizontal, - deux petits volants devant le pilote, à sa droite et sa gauche, pour les réglages du moteur. Il y avait en outre une pédale au pied pour l'allumage du moteur. Les dimensions des appareils n'étaient en général Les aéroplanes subissaient de fréquentes modifications (souvent à l'occasion de réparations, les casses étant fréquentes à l'époque). C'est ainsi qu'une modification a été apportée au système de commandes de l'Antoinette IV: le gouvernail de direction a été séparé découplé des ailerons et commandé indépendamment par une pédale. [41]

Les commandes sur les 3 axes étaient dorénavant indépendantes.

On raconte que lorsqu'on demandait à Levavasseur pourquoi il avait choisi un système de commandes si compliqué pour ses aéroplanes, il se contentait de répondre : "voler n'est pas simple non plus !"

Le pilotage était si délicat que Latham et Levavasseur imaginent un simulateur pour leurs élèves pilotes [lien vers ma page simulateurs] Après Latham, Wächter et le capitaine Burgeat, plusieurs pilotes apprennent à piloter sur ce monoplan à Mourmelon, à l'école Antoinette : le Hollandais Kuller, l'Allemand Walter de Mumm, l'Américain Hayden Sands, Georges Legagneux alors mécanicien chez Antoinette, qui a passé son brevet chez Sommer (le seul homme qui battra trois fois le record du monde d'altitude), René Labouchère, Eugène Ruchonnet, le commandant Georges Clolus. Hubert Latham aura aussi comme élève Marie Marvingt (1875-1963), la seule femme qui a véritablement maîtrisé le pilotage de l'Antoinette.

Le texte ci-dessous est extrait de l'Aérophile du 1er février 1910 et concerne la partie technique de l'article :

L'appareil construit et breveté dans ce but est actuellement en cours d'essais par la méthode de Lilienthal, c'est-à-dire par des vols progressifs sur des terrains en pente, avant de recevoir le moteur de 12 chevaux et l'hélice flexible que nous lui destinons. C'est un monoplan à ailes flexibles et légères d'un type entièrement nouveau. Un puissant gouvernail arrière est chargé de le maintenir toujours dans le lit du «vent relatif». Envergure maxima 10,35 m Surface variable de 9 à 10,30 m² Longueur 6,40 m Poids 28 kil. Largeur de l'appareil plié l,50 m Les ailes, dont le bord antérieur seul est rigide, sont montées à l'articulation de l'épaule sur des axes verticaux autour desquels elles pivotent dans leur propre plan, et, aux deux extrémités desquels elles sont solidement reliées par un double jeu de haubans à tension constante. On voit que dans toutes leurs positions, ces haubans suivent le mouvement angulaire avec une tension invariable qui assure la parfaite solidité de leur charpente. Elles sont actionnées indépendamment l'une de l'autre par un dispositif compensateur de câbles à poulies qui les maintiennent fortement et invariablement tendues dans toutes leurs positions. Les parties variables des voilures, sont formées de deux éventails à tension élastique dont les charnières sont les axes même de rotation des ailes qui les développent ou les replient dans leurs mouvements. Le pilote est assis dans le fuselage sur un siège qui coulisse le long de la quille, de façon à avancer ou reculer le centre de gravité "ad libitum". Le gouvernail est actionné par les pieds en attendant que l'expérience nous ait donné les indications certaines qui permettront probablement de coordonner sa manoeuvre avec celle des ailes et de les réunir sous une seule commande. Ajoutons que l'appareil se replie les deux ailes sur le dos, à la façon des cigales et ne présente plus alors qu'une largeur de 1 m. 50 ce qui permet de le garer dans n'importe quelle grange. Ces opérations de pliage et de dépliage se font en quelques minutes par un seul homme, rien qu'en lâchant quatre tendeurs et deux écrous ; elles facilitent singulièrement le transport et le maniement de l'appareil, surtout par mauvais temps.

 

On ne cite cet appareil que parce qu'il correspond à l'abandon par Léon LEVAVASSEUR de l'utilisation des ailerons et un retour au gauchissement des ailes pour la commande de roulis..

L'Antoinette VI, qui effectue son premier vol le 17 avril.
Il possède une aile sans ailerons, utilisant le gauchissement. Cette technique sera utilisée sur tous les monoplans ultérieurs suivants conçus par Levavasseur. [84]

L'Histoire montrera que ce n'était pas la voie d'avenir.

Henri FARMAN (1874-1958) était de père anglais et de mère française. il opta pour la nationalité française et changea son nom en 1937 [il était né Henry Farman]. Après une brillante carrière de coureur cycliste, il se tourne vers la course automobile, qu'il abandonnera en 1905, à la suite d'un accident, pour se consacrer à l'aviation naissante.

Au tout début de l'année 1909, Henri FARMAN rompt sa collaboration avec Gabriel VOISIN et entreprend immédiatement la construction de son premier appareil personnel avec l'aide de l'ingénieur BLUM : ce sera le Farman HF-2 [le HF-1 était l'appareil commandé à Gabriel VOISIN fin 1908 mais que ce dernier vendra à un anglais, causant la rupture définitive entre les deux hommes].
Le premier vol du HF-2 a lieu à Mourmelon (Châlon en Champagne) le 6 avril 1909.
[Les appareils qui seront ensuite construit seront appelés HF-3 ou Farman III. Henri Farman en vendra une trentaine]

Les ailerons ne viennent dans l'alignement des ailes que sous l'action du vent relatif lorsque l'avion vole. Ils ne sont apparemment pas conjugués et je n'ai pas trouvé de détail sur la manière dont ils sont commandés.
"Le gouvernail est remplacé par le gauchissement des plans arrières" [ S'agit-il du gouvernail de direction ou de profondeur ? Qu'est-ce que les plans arrières ?].
[80] [81] [82]

Dans les appareils de série [les Farman III], ont trouve des variantes et des panachages divers :
- ailerons non débordants,
- ailerons uniquement sur l'aile supérieure,
- système de commande avec un guidon au lieu d'un levier,
- etc.

Ci-contre, le poste de pilotage du HF-2 :
Un levier unique à main droite commande les ailerons et la profondeur. Le gouvernail de direction est formé de deux plans mobiles monoblocs situés entre les deux plans de queue et commandés par le palonnier aux pieds. [82]

Farman pourrait être l'inventeur du le mot "aileron" :
"Le 8 juillet 1908, alors qu'il est en tournée aux États-Unis, il invente le mot « aileron », baptisant de ce nom les volets disposés en bout d'aile des avions qui sont présentés." [83]

C'est Henry FARMAN qui utilise pour la première fois, sur ses aéroplanes HF-2 et HF-3 (Farman III), des ailerons installés sur le bord de fuite des ailes.

[]

Le groupe de l'A.E.A. (les BELL's boys)
De gauche à droite : CURTISS, BALDWIN, BELL, SELFRIDGE et Mc CURDY)

Graham BELL et ses boys !

Alexander Graham BELL (1847-1922) Très connu comme inventeur du téléphone, il s'est intéressé à l'aviation.

Frederick Walker "Casey" BALDWIN (1882-1948)
Thomas SELFRIDGE
John Alexander Douglas Mac CURDY (1886-1961)

Glenn H. CURTISS (1878-1930) Constructeur de motocyclettes, il est venu à l'aviation sous l'influence de BELL

Brevet US n° 1 011 106
Déposé conjointement par les cinq membres de l'A.E.A.
Titre : Flying Machine
Enregistré le 8 avril 1909
Octroyé le 5 décembre 1911
[39] [voir le brevet]

Description d'ailerons triangulaires placés aux extrémités des deux ailes du biplan

Commande des ailerons par un harnais aux épaules du pilote.

Signalons qu'il était décrit aussi dans le brevet un système d'ailerons placés entre les deux ailes du biplan.

En 1911, John Mc CURDY, qui a fondé sa propre entreprise de construction aéronautique, quelques temps après la dissolution de l'A.E.A, développe un biplan.

Le moteur est un Gnome.
L'appareil n'a pas les ailerons du brevet de l'A.E.A., des ailerons encastrés . [A voir]

Si l'on parle ici de ce biplan, c'est parce que John Mc CURDY a conservé le harnais de commande des ailerons des machines de l'A.E.A. fixé aux épaules du pilote, qui est bien visible sur la photo ci-contre. Le volant, monté sur une tige verticale mobile d'avant en arrière, commande les gouvernails de direction et de profondeur qui sont à l'arrière, le stabilisateur avant ayant été abandonné.

 

En 1909, en Angleterre, Alec OGILVIE and Ted SEARIGHT avaient commandé un aéroplane Flyer A aux Wright. Mais en attendant la livraison et impatients de voler, ils demandent à la firme Clarke & Co., de Kingston (Thomas W.K. CLARKE et ses frères) de leur construire un planeur de type Wright (pour les familiariser avec le pilotage des appareils Wright).

Le constructeur part du planeur de 1902, mais en lui apportant un certain nombre de modifications importantes :
- double plan canard à l'avant,
- ajout de patins d'atterrissage...
[14] [13]

 

Le pilote est en position assise et contrôle l'appareil avec deux leviers qu'il tient un dans chaque main.

Le levier de main droite agissant sur le gauchissement des ailes et simultanément sur le gouvernail de directions, ces deux commandes sont couplées.

Le levier de main gauche agit sur le plan canard de stabilisation horizontale, modifiant non seulement sa position mais aussi sa courbure.
[T. CLARKE a construit ce stabilisateur selon le brevet Wright US n° 908 929 de juillet 1908] [voir supra]

 

A, A désignent une tige fixée rigidement à l'armature de la machine. B, C, D désignent des sièges montés rigidement sur la tige A A. A chaque siège est rigidement attachée une paire d'appuie-pied (non représentées sur le dessin). E, E, E, E, F, F désignent des éléments qui sont tous attachés rigidement à l'armature de la machine. K, K représentent un manchon qui peut tourner sur la tige A, A. L est une roue dentée conique qui est représentée en lignes ponctuées el qui engrène avec des roues dentées M et N. La roue dentée L est montée rigidement sur le manchon K. T désigne un arbre flexible.
O et P désignent les gouvernails latéraux qui peuvent se mouvoir simultanément en sens opposés. R représente le gouvernail longitudinal et S le gouvernail vertical.
Le dessin ci-dessus montre le mécanisme de commande de M. James Means, arrangé pour une, deux ou trois personnes. On peut augmenter à volonté le nombre de sièges et celui des poignées de gouvernail.
S'il y a un seul aviateur, il occupera le siège C ; s'il y en a deux, ils occuperont les sièges B et D, et le siège C restera vide. Il est évident que quand le siège C est occupé par un élève et les sièges B et D par des aviateurs experts, alors l'élève peut être à la fois enseigné et empêché de commettre des fautes.
L'élève profite de deux façons :
- d'une part, par la vue, en observant et en suivant les mouvements de l'expert occupant le siège D, et,
- d'autre part, en percevant, par le toucher, les mouvements donnés aux poignées par les deux experts et en suivant ces mouvements lui-même.

Les mouvements des trois paires de guidons sont nécessairement semblables et simultanés. Les mouvements que fait l'aviateur pour conserver ou rétablir l'équilibre sont tout à fait naturels, c'est-à-dire, qu'en actionnant les gouvernails latéraux et longitudinaux, les mouvements des guidons se feront dans la même direction que celle dans laquelle se pencherait le corps de l'aviateur s'il cherchait a corriger par son propre poids le roulis ou le tangage.
Pour peu qu'on examine le dessin ci-dessus, on verra que les guidons sont capables de trois mouvements :
(a) Les deux mains en avant ou en arrière ;
(b) Les deux mains à droite ou à gauche, et enfin,
(c) Le mouvement qu'on effectue ordinairement pour guider une bicyclette, qui fait mouvoir le gouvernail vertical.

Ces mouvements peuvent se faire soit indépendamment, soit simultanément. Comme illustration des mouvements indépendants : Le mouvement des deux mains en arrière soulève l'avant. Le mouvement des deux mains en avant abaisse l'avant. Le mouvement des deux mains à droite soulève le côté de babord. Le mouvement des deux mains à gauche soulève le côté de tribord. Quand on veut faire mouvoir tous les gouvernails simultanément, le nombre des combinaisons possibles se multiplie beaucoup.
On remarquera que la partie supérieure du corps en se penchant aide tes gouvernails en changeant favorablement le centre de gravité du tout ensemble. Il est évident aussi que par cette méthode, si plusieurs personnes volent dans une seule machine, elles ne se transportent pas simplement comme poids mort, mais se meuvent d'accord avec les exigences de l'équilibre.
On remarquera enfin que les personnes sont placées de façon à opposer le moins de résistance possible à l'air.

Chacun de ces contacts F, peut être constitué, comme on le voit, par exemple, sur les figures 1 et 2, par deux lames conductrices superposées a et b, la lame supérieure a comportant une saillie c, sur laquelle vient appuyer le bouton E qui présente une convexité inférieure ayant pour centre le centre de rotation instantané du gyroscope. On pourrait encore réaliser autrement ces contacts.
Chacun de ces contacts F, peut être constitué, comme on le voit, par exemple, sur les figures 1 et 2, par deux lames conductrices superposées a et b, la lame supérieure a comportant une saillie c, sur laquelle vient appuyer le bouton E qui présente une convexité inférieure ayant pour centre le centre de rotation instantané du gyroscope. On pourrait encore réaliser autrement ces contacts.

Quoi qu'il en soit, si l'aéroplane s'incline dans un certain sens, le bouton E dont l'axe est toujours vertical, comme il résulte de l'exposé ci-dessus, vient appuyer momentanément sur la lame a ; celle-ci entre en contact avec la lame b et le circuit qui se trouve ainsi établi est utilisable pour la commande spéciale d'un des organes stabilisateurs de l'aéroplane ou d'une combinaison de ces organes, soit par l'intermédiaire de petits treuils électriques, soit, suivant la disposition réalisée dans le modèle de démonstration, au moyen de simples pistons en fer doux plongés dans un solénoïde, comme on le voit sur les figures 1, 4 et 5. Dans l'exemple figuré, en supposant que le bouton F puisse se déplacer entre quatre contacts, deux F1 et F2 pour la stabilisation longitudinale de l'aéroplane et les deux autres F3, F4 pour la stabilisation transversale, il sera nécessaire d'employer deux solénoïdes G, G' en relation chacun avec les deux contacts correspondants pour la même stabilisation. Lorsque, par exemple, une rafale ou toute autre circonstance tend à faire piquer l'avant de l'appareil, le boulon E établira, dans le type figuré, le contact F', et les ailerons postérieurs II de l'aéroplane (fig. 4 et 5) s'abaisseront vers l'avant, actionnés par le solénoïde G et une commande par câbles, poulies et secteur. Si l'appareil, au contraire, se relève de l'avant, les ailerons II se relèveront par l'interméidaire du contact F2 et du solénoïde G', remettant l'ensemble en position normale. De même, si l'appareil s'incline transversalement d'un côté ou de l'autre, les contacts F3 et F4 et le solénoide G' rétabliront l'équilibre au moyen du mouvement combiné des ailerons I et I' qui fonctionnent en sens inverse l'un de l'autre, ou au moyen du gauchissement des ailes. Aussitôt que les perturbations de l'équilibre ont cessé, les contacts se trouvent interrompus, et les organes stabilisateurs reprennent leur position primitive. Des dispositifs de réglage permettent de faire varier les limites d'intervention de cet appareil de commande automatique et de faire en sorte qu'il n'intervient que lorsque les oscillations de l'aéroplane dépassent l'amplitude permise. D'ailleurs, en aucun cas, les manoeuvres que le pilote croirait devoir effectuer ne se trouveraient gênées par l'appareil, car il suffit à l'aviateur da pousser un boulon, pour mettre hors circuit toutes les commandes automatiques et reprendre la maîtrise complète de son aéroplane.
Dans l'appareil de M. Paul Regnard, les propriétés du gyroscope ne sont donc pas appliquées directement à stabiliser l'aéroplane. Il faudrait pour cela un gyroscope d'un poids et d'un diamètre autrement considérables. Le gyroscope joue simplement le rôle d'un commutateur lançant au moment propice le courant nécessaire à la commande de tels ou tels des organes de stabilisation. Il produit mécaniquement les réflexes assurant par l'intermédiaire des organes de stabilisation le maintien de l'équilibre de l'aéroplane d'où le nom que lui a donné aussi M. Paul Regnard "d'instinct artificiel mécanique pour appareils d'aviation". On comprend que ce système gyroscopique peut être agencé de façon à s'appliquer à tous les aéroplanes et appareils aéronautiques, quel qu'en soit le type. On conçoit également que l'on pourrait ainsi lancer dans les airs, un aéroplane sans pilote pendant un temps déterminé et sur une trajectoire indiquée, application qui pourrait avoir une haute importance au point de vue militaire.

Brevet N° 426 334
Titre : Perfectionnement aux aéroplanes
Date d'effet : 29 avril 1910
Date de délivrance : 1 mai 1911 (et publié le 4 juillet 1911)

Dans son brevet, Marcel LEYAT propose de combiner chaque aile de l'appareil avec un aileron qui en est indépendant et dont les mouvements, couplés à ceux du gouvernail de profondeur, permettent le contrôle de l'appareil sans nécessiter de gouvernail de direction et suppriment les effets secondaires des commandes "classiques" par gauchissement des ailes.
[Voir le brevet]

[Note : Leyat mettra en oeuvre ce système, avec différentes adaptations, dans plusieurs planeurs ou avions qu'il concevra plus tard]

Les expériences de mise au point ont commencé par des essais ayant pour but de vérifier l'équilibre de l'aéroplane transformé, cet aéroplane ayant été mis à la disposition du capitaine Elevé par le général Roques, directeur du génie.
Après avoir effectué à Pau, quelques vols en compagnie de M. Tissandier, le capitaine Etévé sort son appareil le 4 mai, et exécute trois essais de roulement avec décollements ; ces épreuves montrent que le stabilisateur fonctionne dans de bonnes conditions.
Le 7 mai, par un vent de 8 mètres, il exécute trois vols de 500, 600 et 503 mètres avec des virages.
Le 9 mai, après un premier vol de trois minutes, il parvient à tenir l'air pendant plus de dix minutes. Tous ces essais successifs, contrôlés par de nombreux officiers, montrent que, grâce au stabilisateur automatique, après quelques minutes d'essais, on peut conduire l'aéroplane
qui a la réputation d'être le plus difficile à piloter. La manoeuvre du gouvernail de profondeur se trouve, en effet, considérablement simplifiée et, malgré la grande surface du gouvernail de profondeur de l'aéroplane Wright, la stabilité est telle que l'appareil se maintient souvent en équilibre pendant plusieurs minutes, sans l'intervention du pilote.
Les vols continuent ensuite toutes les fois que le temps le permet :
Jeudi 12 mai, vol de 31 min. sur le plateau de Satory.
Vendredi 13 mai. vol de 17 min à 30 m. de haut avec virage en 8.
Samedi 14 mai, vol de 18 minutes avec excursion en dehors du polygone jusqu'à Saint-Cyr.
Vendredi 20 mai, vol de 8 minutes avec un appareil déséquilibré transversalement.
Samedi 21 mai, vols de réglage de 7 et de 5 minutes.
Passage de la première épreuve du brevet de pilote aviateur, contrôlée par MM. Sirven, Delmas et le capitaine Dorand.
Lundi 23 mai, passage des deux dernières épreuves du brevet, contrôlées par MM. Sirven, Tissandier et Delmas.
A la fin du dernier vol, l'aéroplane atterrit à 15 mètres de Mr. le général Roques, qui assistait aux essais accompagné par MM. le colonel Hirschauer, commandant les sapeurs-aérostiers, le commandant Boultieaux, directeur des établissements de Châlais-Meudon, et le capitaine Belhague, officier d'ordonnance du ministre de la Guerre.

"Turcat-Méry" est une société de construction d'automobiles fondée en 1899 par Léon TURCAT et son beau-frère Simon MÉRY.
Le concessionnaire parisien, Henri ROUGIER (1876-1956) est un pilote de courses automobiles réputé, qui court sur des voitures de la marque qu'il représente (il gagnera le premier Rallye de Monte-Carlo en 1911).

En 1909, Rougier apprend à piloter un aéroplane, et obtient le brevet de l'Aéroclub de France N° 11, le 18 novembre 1909. Il participera à de nombreux meetings aériens, en volant principalement sur des aéroplanes Voisin.
Il s'associe avec Turcat et Méry pour fonder la firme Turcat-Méry-Rougier qui doit produire des moteurs et des avions. Ils font appel à Raoul VENDÔME pour leur concevoir un aéroplane : ce sera le TMR (Turcat-Méry-Rougier) dessiné par Antoine ODIER (1884-1956), jeune ingénieur des Arts et Métiers, travaillant avec Vendôme.

[42] [74] [75] [77]
Biographie d'Antoine ODIER, par Paul Mathevet (2011) sur le site Vieilles Tiges.

Pour leur projet, Odier et Vendôme devront utiliser le moteur de la firme "Turcat-Méry" (qui pèse 220 kg pour une puissance de 18 CV).
Odier fait preuve de beaucoup de créativité dans la conception de cet aéroplane : création d'un profil d'aile creux, d'une hélice originale à quatre pales, installation d'un système de commandes innovant [voir brevet n° 414028 ci-dessous], suppression de l'équilibreur avant et remplacement de la roulettes de queue par un béquille à sandow... La structure de ce biplan 'Odier-Vendome' construit en bois et en toile est assemblée dans un atelier de Grenelle dirigé par Régis, autre Gadz'Art de la même promotion qu'Odier. Le biplan décollera du premier coup, le 27 mai 1909, avec aux commandes Antoine Odier qui n'avait jamais piloté.
[note : le dessin de l'hélice donnera lieu au dépôt d'un brevet par Turcat et Odier, n° 412735 du 17/02/1910 : "application de la spirale logarithmique à des pales d'hélice")

[Sur la photo ci-contre, on note la disposition des deux gouvernails de direction. Remarquons aussi qu'il n'y a pas d'ailerons sur ce modèle, la commande de roulis étant réalisée par un gauchissement des ailes]

Suite à la construction du prototype, le 9 juin 1910, Léon TURCAT et Antoine Isidore ODIER déposent le brevet d'invention n° 414028 ayant pour titre "'Mécanisme de commande simultanée de plusieurs organes indépendants dans un aéroplane"
[Pas de texte ni de résumé]

Un deuxième biplan, connu sous le nom de d'aéroplane Turcat-Méry-Rougier (ou TMR), équipé de ce système de commandes, sera présenté au Salon de l'Aéronautique à Paris, à la fin de l'année 1910, sur le stand « Turcat-Méry-Rougier ». [78]

Les gouvernes [grands ailerons sur le bord de fuite des ailes supérieures et gouvernail de profondeur, monobloc, sont bien visibles sur la photo ci-contre] sont actionnées par un volant monté sur une tige verticale, vraisemblablement articulée.

[les radiateurs de refroidissement du moteur sont montés à plat sur les ailes supérieures]

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Henri ROUGIER en 1921 [76] et Antoine ODIER [77]

En 1911, Alexandre LIWENTAAL dépose un second brevet en Angleterre.

Numéro du brevet: GB 11,784
Titre : Improvements in or related to aeroplanes and the like
Date de dépôt: 16 mai 1911
Date de délivrance: 16 août 1912
[53] [89] [Voir le brevet]
Dispositif  particulièrement novateur de conduite et d’équilibrage d’un aéroplane réalisé par des jets d’air comprimé : L'air est comprimé par un compresseur couplé au moteur de l'avion. Les jets d'air sont répartis aux saumons et au bord d'attaque des ailes, vers le haut et vers le bas. Les gouvertails de direction et de profondeur sont supprimés. Ces gouvernes sont remplacées également par des jets d'air disposés en croix, deux horizontaux et deux verticaux. Les jets sont contrôlés par des clapets, commandés automatiquement par des balanciers.