Clément Ader - Définition

Les « plus lourds que l'air »

L’Avion III de Clément Ader

Ader a consacré une grande partie de sa vie à la réalisation d'un rêve d'enfant : le vol d'un plus lourd que l'air.

Les recherches et les travaux menés par Ader pour parvenir au but qu'il s'était fixé, à savoir faire voler un "plus lourd que l'air autopropulsé", coutaient cher. Fort heureusement, il trouva en la personne d'Isaac Pereire un parrain à la fois généreux et avisé. Pendant la guerre de 1870, il est employé comme scientifique et tente sans succès de réaliser un cerf-volant capable d'emporter un homme.

La sustentation

« Le vol des oiseaux et des insectes m'a toujours préoccupé… J'avais essayé tous les genres d'ailes d'oiseaux, de chauve-souris et d'insectes, disposées en ailes battantes, ou ailes fixes avec hélice… je découvris l'importante courbe universelle du vol ou de sustentation ». Ader construit en 1874 un planeur de neuf mètres d'envergure, qui pèse 24 kg, susceptible de recevoir un moteur. On peut en voir des éléments dans certaines photographies de son ami Nadar. Des études menées au musée de l'air du Bourget tendraient à montrer que cette machine était capable de s'élever dans les airs.

Prototypes

Par la suite, ayant convaincu le ministre de la Guerre de financer ses travaux, Ader (aidé de Ferdinand Morel, un ingénieur qui dessina les plans de l'avion Chauve-souris) mit au point des prototypes dont les voilures étaient inspirées de considérations naturalistes, imitant l'aile de la chauve souris. Ader pensait qu'une fois le vol maîtrisé, une aile rigide inspirée de celle des oiseaux serait plus efficace et plus solide. Il comprit qu'il ne fallait pas tenter de reproduire le battement des ailes d'oiseau mais adopter le concept de voilure fixe comme l'avait fait George Cayley auparavant.

Entre 1890 et 1897, il réalisa trois appareils : l'Éole (l'Avion), financé par lui-même, le Zéphyr (Ader Avion II) et l'Aquilon (Ader Avion III) étant financés par des fonds publics.

Vols expérimentaux

• L'Eole (Avion I)

L'Eole est une machine à la voilure complexe, imitant celle de la chauve-souris, dont la géométrie est modifiable en vol à l'aide de 6 manivelles. On peut ainsi faire varier la surface, pivoter les ailes d'avant en arrière, modifier la cambrure et fléchir les bouts d'aile vers le haut ou vers le bas. Il y a également le réglage du moteur et des pédales pour la direction au sol. Par contre il n'y a pas de gouverne de direction en vol.

La première tentative a lieu le 9 octobre 1890 aux commandes de l"Eole" dans le parc du château de Gretz-Armainvilliers, au sud-est de Paris. Les marques laissées par les roues dans le sol meuble auraient présenté un endroit où elles étaient moins marquées et auraient totalement disparu sur une vingtaine ou une cinquantaine de mètres. Son engin aurait ainsi quitté le sol; Ader aurait donc peut être effectué ce jour là le premier décollage motorisé d'un plus lourd que l'air. Il n'y avait pas de témoins autres que des employés d'Ader.

Intéressée par le projet, l'Armée contacte Ader, qui effectue un deuxième vol à bord de l'Éole en septembre 1891. L'appareil impressionne positivement les militaires qui commandent à Ader un second appareil plus puissant.

• L'Avion II (Zéphyr)

Ader commence alors la construction d'un second appareil, évolution du premier mais présentant des similitudes avec l'Éole : l'appareil est monomoteur bicylindre à vapeur ultra-léger de 20 ch et 35 kg. Ce modèle n'est pas achevé; il sert de base à l'Avion III (Aquilon) qui est un bimoteur permettant de réduire les problèmes d'instabilité de l'Éole et pouvant embarquer un observateur en plus du pilote, sur demande de l'Armée.

• L'Avion III

Les essais suivants d'Ader furent effectués au camp militaire de Satory, où avait été établie une aire circulaire de 450 m de diamètre pour effectuer une démonstration officielle. Le 12 octobre 1897, Ader effectua un premier tour sur ce circuit à bord de son Avion III. Il sentit à plusieurs reprises l'appareil quitter le sol, puis reprendre contact. Deux jours plus tard, alors que le vent est fort, Clément Ader lance sa machine devant deux officiels du ministère de la Guerre qui déclarent à l'issue de la démonstration : "il fut cependant facile de constater, d'après le sillage des roues, que l'appareil avait été fréquemment soulevé de l'arrière et que la roue arrière formant le gouvernail n'avait pas porté constamment sur le sol.… Les deux membres de la commission le virent sortir brusquement de la piste, décrire une demi-conversion, s'incliner sur le côté et enfin rester immobile" (il semble que, les roues n'ayant plus assez d'adhérence du fait de la sustentation, le pilote ait perdu le contrôle directionnel de sa machine, qui est alors sortie de la piste puis s'est renversée sous l'effet du vent). À la question "…l'appareil a (t'il) tendance à se soulever quand il est lancé à une certaine vitesse ? la réponse est "…la démonstration… n'a pas été faite dans les deux expériences qui ont été effectuées sur le terrain". On peut conclure que, ce 14 octobre 1897, le Français Clément Ader aurait peut être effectué un décollage motorisé – mais non contrôlé[3] – d'un plus lourd que l'air. Le ministère de la Guerre cesse de financer Ader, qui est contraint d'arrêter la construction de ses prototypes (l'Éole avait coûté 200 000 francs de l'époque, soit près de 8 millions d'euros).

"Ader lui-même était si peu convaincu d'avoir quitté le sol que, dans ses communications à l'Académie des Sciences (1898) et au Congrès d'Aéronautique de 1900, alors qu'il était dégagé du secret militaire, il ne mentionne pas l'envol. Ce n'est que neuf ans plus tard (en 1906), suite aux premiers vols de Santos-Dumont, qu'Ader prétendit avoir exécuté une "envolée ininterrompue" de 300 mètres". Contraint au secret militaire (les archives de Satory n'ont été rendues accessibles que dans les années 1990), il ne parle de ses vols qu'en 1906 après ceux de Traian Vuia à Montesson et à Issy-les-Moulineaux et de Santos-Dumont à Bagatelle. Ce silence est à l'origine de la controverse entretenue par les partisans des frères Wright. En France, à l'époque, personne n'a entendu parler des frères Wright. Santos-Dumont prétend donc être le père de l'aviation suite à son vol presque trois fois plus long que le plus long vol de Traian Vuia. Un débat national s'engage pendant plusieurs années; on finit généralement par admettre le décollage de l'Éole, qui quitta le sol devant témoins, et repousser l'existence du vol de 1897. Les travaux du général Pierre Lissarague, menés dans les années 1980 et 1990 (travaux basés sur les archives secrètes de l'armée, rendues publiques dans les années 1980) prouveraient la réalité du vol de 1897.

Définition du vol

Dans le Larousse : voler c'est se soutenir et se mouvoir dans l'air. Afin de faire toute la lumière sur ces vols ou tentatives de vol, plusieurs maquettes motorisées de l'Éole et de l'Avion III furent réalisées. Si les calculs (masse, surface, puissance) et les essais de maquettes de l'Éole démontrent clairement que l'appareil était capable de quitter le sol, rien ne permet d'affirmer que ces machines étaient suffisamment stables et contrôlables pour se mouvoir dans l'air. Les "Avions" d'Ader ont une voilure à forte courbure, caractérisée par une forte instabilité aérodynamique en tangage; le contrôle en tangage et en roulis est inopérant. Quand la roue arrière directrice quitte le sol, la gouverne de direction n'est pas assez efficace pour assurer le contrôle directionnel. Lettre de Wilbur Wright à son frère Orville, 31 mars 1911 : "je suis allé voir l'appareil d'Ader et me suis procuré une échelle pour l'examiner de plus près. Il n'existe aucune possibilité de réglage en vol si ce n'est la manœuvre d'avant en arrière au moyen d'une vis sans fin et c'est quelque vingt ou trente tours qui sont nécessaires pour modifier la position des ailes.

Ader aurait pu réaliser le premier vol motorisé

En 1890, les bases de l'aérodynamique posées par George Cayley étaient connues depuis 30 ans. Félix du Temple et Alphonse Pénaud avaient fait voler avec succès des modèles réduits en 1857 et en 1871 : les configurations stables capables de voler étaient connues. Ader connaissait (par la revue l'Aéronaute) les travaux de ses nombreux prédécesseurs.
Ader avait une imagination exceptionnelle, la volonté d'aboutir, une énorme puissance de travail, des compétences brillantes de dessin, de calcul et de mécanique. Avec l'Eole, il avait prouvé qu'il pouvait et savait mener un projet de A à Z : esquisses, plans, réalisation, essais.
L'Avion était bien construit et léger, il pouvait voler. Ader disposait pour la première fois d'un moteur suffisamment puissant (20 cv) et léger pour entraîner un avion.
Il avait du temps, des moyens financiers personnels importants. Suite aux essais de l'Eole, il avait obtenu par contrat des sommes très importantes de l'armée pour développer, construire et expérimenter un deuxième avion.

Pourquoi Ader n'a pas réalisé ce premier vol

Il ignorait apparemment (délibérément ?) les travaux des pionniers de l'aviation qui avaient, avant lui, fait voler des avions à moteur. Ces pionniers avaient abordé deux points essentiels: la sustentation et la stabilité aérodynamique; par contre la technique de pilotage (par déplacement des poids ou par gouvernes) n'étant pas encore acquise en 1890. Ader ne s'est apparemment jamais préoccupé des deux derniers points.

Au lieu de tirer parti de l'existant et d'analyser en tant qu'ingénieur les forces en cause (portance, poids, traînée, poussée) et les dispositions permettant un équilibre stable de ces forces, Ader s'était focalisé sur une imitation géométrique de l'aile de la chauve-souris, sans pouvoir reproduire ni la mécanique musculaire de l'animal ni son système cérébral de pilotage. Ader avait une vision naturaliste ou "romantique" de la machine volante. Ses pales d'hélice étaient structurées exactement comme une plume d'oiseau, son "bateau glissant sur l'eau" avait des ailes déployées comme celles d'un poisson-volant.

Il semble qu'il ignorait ou négligeait la mécanique du vol, en particulier l'instabilité aérodynamique des profils porteurs et les effets déstabilisants des mouvements de l'atmosphère. Le simple fait d'avoir organisé les essais de l'Avion III sur une piste circulaire et tenté un vol par vent fort montre qu'il n'avait pas conscience des effets du vent sur l'équilibre et sur le pilotage de la machine .

N'ayant ni plans stabilisateurs séparés ni gouvernes fonctionnelles, ses machines étaient à la fois instables et impilotables. On suppose que dans son esprit la montée et la descente se seraient faites en variant la puissance, et que l'avion aurait été" naturellement" stable en tangage et en roulis. Sur l'Eole, il n'y avait même pas de gouverne de direction. Son brevet de1890 décrit de manière très détaillée la machine mais pas du tout son fonctionnement. En parlant des "appareils ailés futurs", Ader dit que "leurs ailes creuses les supporteront et un propulseur placé à l'avant les fera avancer". Il n'est nulle part question de stabilisateurs et de gouvernes.

Ader avait brûlé les étapes indispensables de la mise au point. Il n'avait procédé à aucun essai préliminaire de ces machines, en modèle réduit par exemple (du Temple, Pénaud, Tatin, Langley, etc…), ou suspendu à un câble (Stringfellow). L'Eole avait de très nombreux réglages de sa voilure, nécessitant six manivelles à actionner, en plus de la commande du moteur et des pédales de direction au sol. Le comportement de sa machine lui était inconnu, et sa propre expérience de pilotage était nulle. Avant de réaliser leur premier vol motorisé en 1903 les frères Wright avaient progressivement mis au point leur planeur et effectué plus de 700 vols planés en 1902.