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(5. Niflungen-Tagung du 2 au 4 juin 2004.à Soest en Allemagne)

Pour voler comme un oiseau

L'idée du vol humain et l'histoire de l'aviation

Par Bernd Lukasch

De nombreux auteurs ont écrit des histoires sur l'aviation surtout depuis la naissance de l'avion. Ils sont tous tout à fait semblables. La plupart se différencient selon des principes de la physique entre deux branches de base : "Plus léger que l'air", par exemple le ballon à air chaud ou le dirigeable, et "plus lourd que l'air" comprenant l'avion et l'hélicoptère.

Le ballon est né en France en 1783 où la première personne s'est élevée dans le ballon à air chaud des frères Montgolfier ou le ballon d'hydrogène du prof. Charles. La naissance de l'avion est reliée à deux événements remarquables : le succès du vol à voile de l'allemand Otto Lilienthal de 1891 à 1896 et les premiers vols des frères Wright (Etats-Unis) avec leur avion en 1903. L'histoire de l'aviation est naturellement très vaste et il y a de nombreux exploits étonnants de pionniers avant et après les événements décrits plus haut. "Les premiers" vols ne sont également pas incontestés. Il y a des rapports au sujet de ceux ci, mais aucun d'entre eux n'est fiable ou ils n'ont pas influencé le développement que l'on peut maintenir.

photo: Anschütz, 1894, museum archives

 

Otto Lilienthal avec son "petit appareil battant des ailes" en 1894

 

Il y a deux autres raisons pour lesquelles l'invention du vol des humains prenne une place spéciale parmi les exploits techniques des pionniers. D'abord, l'image récemment décrite de l'histoire, décrit seulement le côté technique du vol humain du point de vue actuel. Le cerf-volant, le précurseur le plus important de l'avion, est rarement mentionné. Avec lui le vol libre n'était pas encore possible, (il serait plus correct de dire vols au-delà de certaines distances, parce que la liberté d'un tour de ballon est pareillement limitée) mais les décollages équipés étaient certainement possible plusieurs siècles plus tôt. Le voeux de voyager dans le ciel n'était pas l'idée ou l'impulsion originale du vol humain, mais conquérir le ciel, quitter la surface de la terre et ainsi la vallée terrestre des larmes. En second lieu, l'histoire technologique de l'avion est reliée à une histoire culturelle de l'idée du vol humain de manière seulement que d'autres inventions soient possibles. Indépendant de l'histoire technologique l'histoire culturelle a continué dans les périodes antiques et elle ne finit certainement pas avec la construction de l'avion. En 1999 une chanson dans les hits parade s'est appelée "j'ai rêver que je peux voler". Et le gagnant de prix Nobel pour la littérature Elias Canetti écrit "nos rêves comme celui de voler sont accomplis et morts l'un après l'autre. Pouvez-vous avoir un nouveau rêve ?".

Naturellement les questions se posent sur le fond des rapports non confirmés qui décrivent des appareils de vol. Quelle était la colombe du mathématicien grec Archytas de Tarant (autour 400 AVANT JÉSUS CHRIST) ? Où sont les vols du serrurier Besnier et le "message de l'avion du Portugal du 24 juin [ 1709 ] heureusement arrivé à Vienne avec son inventeur" seulement des mystifications ? Comment les détails techniques impressionnants sont-ils entrés dans les descriptions de vol d'Ikarus, de Daedalus ou de Wieland le forgeron?

photo: S. Sauer

 

"La Paserola (le grand oiseau)", 1709, supposé projet réalisé avec succès de l'ecclésiastique portugo brésilien Bartholomeo Lourenco de Gusmao. Un appareil de vol avec des dispositifs d'un avion et d'un dirigeable fait d'ambre, aimant naturel et d'autres inventions.
Modèle fait selon les schémas historiques : H. Serowski, Otto-Lilienthal-Musée

 

Par la suite, nous allons regarder très minutieusement deux événements historiques avec un intérêt particulier sur des vols de Wieland décrits dans la légende de Thidrek :

1. Les vols de Lilienthal et les techniques indispensables à ses appareils de vol, qui ont vraisemblablement fait les premiers vols planés reproductibles et sûrs possibles.
2. Le développement du deltaplane dans la deuxième moitié du 20ème siècle. Le deltaplane peut être considéré comme la forme minimale technique d'un appareil de vol.

Modelé sur le vol d'oiseau

La description connue la plus ancienne du vol humain est datée entre 2350 et 2150 AVANT JÉSUS CHRIST. Le seau d'argile de 4cm de hauteur peut être vu dans le musée antique de Pergamon à Berlin. Il présente une ouverture de 10 centimètres montrant sur un relief le berger Etan sur un aigle.

clay relief in the exhibition

 

Aviation en mythologie sumérienne: relief en argile (musée antiques dans le SMPK Berlin)

Les légendes, les mythes et les images des personnes de vol ne sont pas rares Quand la réalité s'est-elle mêlée à ces légendes? Les humains ont attribué la capacité de voler à leurs déités, figures mythiques et démons. Les capacités des créatures plus hautes ont exprimé le rêve, le souhait, l'épreuve et l'envie des hommes de voler eux même.

Ce n'est pas une surprise que des tentatives antérieures de vol ont commencées par fonctionner là où les hommes ont commencé évidemment par manquer un besoin corporel indispensable: Les hommes ont besoin d'ailes. Avec des ailes il devrait être possible de gagner la même suprématie dans le ciel que les oiseaux et les insectes. Ainsi les hommes ont essayé à plusieurs reprises encore que leurs bras déployés deviennent des ailes. Mais que sont les ailes? Quelle est la caractéristique essentielle des ailes des oiseaux qui leur donne la capacité de voler? Le secret se trouve t-il dans le plumage ou dans la structure des os? Ou ont-ils également un organe spécial de vol? Ou la clef à trouver se trouve t-elle dans les mouvements ingénieux des ailes? Ils ne l'ont pas su, mais le vol des oiseaux a semblé être parfaitement normal. Il y a des rapports témoignant que de nombreuses tentatives ou prétendus vols ont échoués.
Néanmoins nous ne devrions pas penser que les rapports sont complets ou représentatifs. En outre il n'est pas possible de séparer clairement la vérité de la légende. C'est plutôt un kaléidoscope par hasard du vieux rêve de l'homme et des différents projets pour son accomplissement. Presque toutes les tentatives sont faites d'après le même modèle. Le présumé inventeur pense qu'il a finalement trouvé le détail essentiel qui permet de voler avec des ailes artificielles. Il monte une tour ou une colline. Le premier vol doit être réussi, parce qu'il n'y a aucune mesure de sécurité. Un autre point essentiel est que l'inventeur pense qu'il pourra orienter son appareil immédiatement. Il pense qu'aucune pratique n'est nécessaire. Cela semble ridicule quand nous considérons qu'un enfant en bas âge a besoin de plusieurs mois pour garder l'équilibre dans des conditions plus faciles et plus sûres sur la surface. Aucun des inventeurs n'a considéré ce problème dans la forme tridimensionnelle. Voler pour eux signifie avoir des ailes qui fonctionnent et non apprendre comment voler.

Au 17ème siècle les premières informations sur l'atmosphère avaient été obtenues et vers la fin du18ème siècle les premières informations sur la voie de l'avion. Avant ces événements l'histoire de l'aviation a semblé être une recherche non réussie toujours au même niveau. Très exceptionnelles sont les idées de Leonardo da Vinci. Aujourd'hui on suppose que ce sont un sommaire de la connaissance de son temps et qu'elles n'ont pas été également examinées dans des expériences pratiques.

Otto Lilienthal

A première vue Lilienthal (1848-1896) était non seulement un homme oiseau, mais aussi, un partisan du 'Rêve Ikarus". Mais différent de ses prédécesseurs il était heureux avec à ses ailes attachées à ses bras. Plusieurs photographies prouvent ceci. Mais non seulement les connaissances prouvées au sujet de son succès rendent Lilienthal différent de ses prédécesseurs. L'appareil de vol d'oiseau de Lilienthal n'est pas nouveau, cette tentative réussie était similaire au vol d'oiseau. L'étude du vol des oiseaux était pour lui plutôt le point de départ expérimental pour un programme de recherche qui a eu comme conséquence l'appareil de vol pouvant porter l'homme. Il a déplacé sa recherche de vol d'oiseau des observations pures de la nature au laboratoire. Ainsi il pourrait appliquer sa connaissance aux conditions du vol humain. Sa "physique d'aile" est en grande partie encore valable aujourd'hui.

drawing

 

Illustration du livre de Lilienthal concernant le vol d'oiseau

Lilienthal a eu un grand intérêt pour le fondement physique du vol : Il a voulu voler. Il a réalisé rapidement et correctement que les connaissances de son temps étaient absolument insuffisantes pour son but. Ainsi il a mis son but principal de côté pendant des décennies afin de se concentrer sur un vaste programme de mesure aérodynamique. Après plus de 20 ans d'expériences dans la physique sans aucune tentative simple de pratique de vol Lilienthal a récapitulé ses connaissances dans le livre " vol d'oiseau comme base de l'aviation" en 1889. Lilienthal décrit la technique du vol comme terre frapper du pied pour les amateurs, "des émotions mécaniques" et seulement quelques spécialistes. Son livre est pour eux tous. C'est un livre populaire de physique qui conduit dans une lignée de pensées claires jusqu'à l'état actuel des recherches réalisées par Lilienthal. Le livre est toujours un travail général portant sur la recherche sur le vol d'oiseau aujourd'hui. Sans aucune transition le texte à travers une longue poésie, livre un message d'une cigogne à l'homme. Des vers de la poésie sont inscrits sur des monuments de Lilienthal à beaucoup d'endroits.
Le livre est illustré par Lilienthal avec 80 gravures sur bois et de l'aquarelle faite montrant les cigognes en cercle. Sous le titre "Base du vol libre" Lilienthal donne une vague introduction mais absolument exacte à la mécanique. Lilienthal a entièrement caractérisé le problème de l'aile avec l'expression physique mémorable que "tout vol est axé sur production de la pression atmosphérique, toute énergie de vol consiste à surmonter la pression atmosphérique." Lilienthal exclu de la science physique de l'hydrodynamique et de l'aérodynamique du 19 ième siècle les nouvelles questions qui concernent le vol et est donc le créateur de l'aérodynamique expérimentale de l'aile. La découverte de la cambrure nécessaire d'aile est souvent décrite en tant qu'exploit principal. Sûrement il était le premier qui a clairement informé sur l'essence de l'aile artificielle du point de vue de la physique. La réponse est l'aile découpée. Quand en 1895 le doyen de la physique de Berlin, Hermann Helmholtz, tient son discours commémoratifs, les mesures de Lilienthal sont mentionnées par rapport au travail théorique de Helmholtz.

"Ces expériences", Lilienthal écrit dans la préface de son livre, "qui a couvert une période de 23 ans, peuvent maintenant être mises à une certaine fin parce qu'il était possible de faire un beau tour de pensée en mettant ensemble les résultats..." Le livre finit avec les "principes selon lesquels les appareils artificiels de vol devraient être faits, si la connaissance ici présentée est vraie."

Lilienthal a combiné compétences théoriques et techniques et compétence dans la profession et athlétisme d'une manière très spéciale qui lui a permis de devenir le premier homme qui ait voler, Il a établi la théorie d'approvisionnement dans le commerce du vol de l'homme, a construit un appareil approprié de vol et les a construit la plupart du temps tout seul. Il avait la constitution physique, le courage et la dextérité lui permettant de tester ses appareils de vol. Il était constructeur et pilote d'essai dans une même personne. Ainsi il lui était plus facile d'améliorer sa construction pendant la période d'essai. La diversité des qualifications de Lilienthal`s, la grandeur de ses intérêts et son approche interdisciplinaire sont certainement des raisons essentielles de son succès.

Plus tard les frères Wright ont appelé Lilienthal le missionnaire du vol l'homme. Au de ses conférences il était convaincu qu'il avait ainsi séduit son auditoire. Lilienthal était l'expert exclusif de la technique de vol dans son temps. La liste de ses publications est longue. Nombreux ont été traduits. Lilienthal membre de la commission technologique de la société pour la promotion de l'aviation et pendant plusieurs années membre de la société aéronautique de la Grande-Bretagne. Il écrit de nombreuses publications sur la technique de vol et à une correspondance étendue avec des techniciens de vol de par le monde entier.

Les frères Wright ont commencé leur propre programme de recherche aux Etats-Unis après la mort de Lilienthal. Elle a été basée sur le travail de Lilienthal mais est allée nettement au delà d'elle. Le programme est mené à partir du deltaplane jusqu'au concept de l'avion de nos jours.

Cerf-volant et deltaplane

L'auteur et le pilote de Saint Exupery a décrit le développement depuis le plus difficile en passant par le compliqué jusqu'au plus simple. Eu égard à cette définition, les ailes artificielles de Lilienthal serait les plus difficiles et l'avion de nos jours le plus compliqué. de Saint Exupery n'a pas vécu assez longtemps pour voir "le plus simple": le développement de l'ingénieur Francis Melvin Rogallo de la NASA. Il n'était pas, comme à l'origine prévu être utilisé pour le renvoi des vols spatiaux. Mais l'idée d'une simple aile pouvant porter l'homme était réussie dans tout le monde entier depuis le 19 ième siècle. Particulièrement intéressant pour nous étaient le Flexfoil et l'aile originale de Rogallo. Ils sont la forme minimum d'un appareil de vol pouvant porter l'homme. Ils nous intéressent pour deux raisons : D'abord, ils permettent le vol libre de l'homme en exigeant un minimum de matériel et de technologie - environ 10 m² de tissu ou de feuille étendu par 4 pilliers (Rogallo) ou par quelques lignes (Flexfoil). En second lieu, parce que leurs origines peuvent être trouvées dans les cerfs-volants asiatiques, qui ont été déjà connus il y a plusieurs milliers d'années. Il n'est pas possible de préciser un moment où cette invention n'aurait pas été possible.

photo: collection Burghardt/NASA archives

 

Moitié raide l'aile de Rogallo avec la capsule de l'espace de Gemini pendant le programme d'essai (1961-66), image : LA NASA

Les deux types modernes d'appareils de vol, le parafoil et le deltaplane remontent au développement de Rogallo (né en 1912). Il avait déjà développé ces types de base d'ailes après la guerre et a été breveté pour cela en 1951. Le seul utilisateur était une usine de jouets qui a produit les cerfs-volants flexibles pour des enfants. En 1960, Wernher v. Braun notifie le travail de Rogallo au centre de recherche Langley à Hampton, en Virginie, et fait de lui chef du programme de recherche. Des cerfs-volants déployés dans le ciel ont été examinés avec des charges de plusieurs tonnes pour le voyage dans l'espace. Les militaires étaient intéressés par l'aile deRogallo comme des moyens de transport d'effets pouvant atterrir seuls comme des pilotes de cerfs-volants et des planeurs motorisés. Plus tard le programme Gemini place sa confiance dans "le Flexwings", qui était une idée originale de Rogallo des ailes totalement flexibles. Mais à la fin ils ont adopté l'usage du parachute traditionnel.

 

photo: collection Burghardt

 

Le deltaplane et le parapente, les deux types d'ailes remontant à Rogallo

 

Après le développement des navettes spatiales le travail sur l'aile flexible a été discontinué pendant le programme Appollo. Au début des années 70, déçu, Rogallo s'est retiré. Mais seulement quelques années après son idée a remporté un grand succès dans les sports et partout dans le monde. Les étudiants en Californie et les skieurs en Australie n'ont plus étudié maintenant les papiers secrets au sujet des ailes flexibles. Ils ont employé l'idée d'être tiré par des bateaux à moteur à travers l'air comme des cerfs-volants captifs équipés. Au-dessus de l'eau il était relativement sûr de couper la corde afin d'examiner le cerf-volant au vol libre. Le deltaplane pouvant porter l'homme est né. Le nouvel appareil de vol s'est développé d'abord lentement mais plus tard terriblement. Les vols spectaculaires montrés sur des foires ont mené à un intérêt des médias et ainsi à une propagation rapide. Le vol de la montagne Zugspitze de l'américain Mike Harker du 11avril 1973 a réveillé l'intérêt des médias et a favorisé le développement deltaplane en Europe. Hors de la tente carrée en bambou espars deviennent les appareils modernes de vol de la 4ème génération. L'avion conventionnel a été développé de nouveau. Le deltaplane a obtenu un mécanisme de direction et un moteur de plus. Après certaines étapes d'intermédiaires l'avion Ultralight a été développé, celui domine le sport de vol à moteur aujourd'hui. L'avion a été construit pour la deuxième fois, encore basé sur le deltaplane de Lilienthal.

Quand le premier homme a-t-il pu voler

Les deux développements qui viennent juste d'être décrits sont fondamentaux pour déterminer un certain point dans l'histoire où le premier vol sincère d'un homme pourrait avoir été possible.

Le succès de Lilienthal`s est basé sur sa méthode d'imitation soigneuse étape par étape du vol plané d'oiseau. L'imitation du vol d'oiseau était son premier but pouvant conduire au vol de l'homme. Ce programme aussi sûr et assimilable était non seulement supérieur à celui de ses prédécesseurs, mais également "aux moteurs à vapeur des ailes" de son temps et aux ébauches des avions à vapeur qui ne pourraient pas être testés en pratique. Des vols de Lilienthal sont souvent décrits comme début du vol de l'homme modelé sur le vol des oiseaux. Mais Lilienthal était heureux parce que ce modèle venait en partie de lui. Lilienthal a réussi en laissant de côte les qualités exceptionnelles de l'aile d'oiseau - le battement des ailes et le plumage - et s'est concentré sur les caractéristiques cachées mais décisives de l'aile qu'il a déterminée dans des expériences au laboratoire. C'était seulement possible sur la base de la physique du 18 ième siècle avec ses méthodes scientifiques relatives, mais également un travail remarquable de la personne de Lilienthal. Un succès antérieur employant la même méthode est impensable.

Le principe du deltaplane est différent. La technique relative au cerf était déjà utilisée il y a des milliers d'années passées. Mais la relation avec le cerf-volant a un autre aspect aussi. Il n'est simplement pas possible d'étudier ses caractéristiques de vol et d'apprendre comment orienter à travers des expériences sur soi-même, mais il est également possible de simuler le vol sans équipage et capturé. Lilienthal et les frères Wright ont employé cette technique (leurs appareils de vol se sont appelés des cerfs-volants mais techniquement leur construction était totalement différente). Les Wright ont fait leurs essais "á Outer Bank " devant la côte de la Caroline du nord en raison des vents forts réguliers là. Même aujourd'hui les deltaplanes commencent par être soulevés par le vent par exemple des côtes raides d'Hawaï. Ils obtiennent presque l'ascension verticale par simple laisser aller (comparable au découpage du câble d'amarrage).

photo: collection Burghardt

 

La base du deltaplane du type de Rogallo

 

Un troisième aspect est la relation entre le parafoil et le parachute. Le poids d'un deltaplane se trouve déjà très bas (ou est attaché à une longue corde). C'est pourquoi le deltaplane n'a pas de problème de stabilité de vol. Un problème qui a entraîné la mort de Lilienthal et domine la structure de base de l'avion aujourd'hui (dièdre des ailes, équilibrage, unité de queue etc.). Un cerf-volant dont le poids tombe bas sous les ailes, comme c'est le cas avec les parachutes et les parafoils, est aussi fixe dans le ciel que la graine de pissenlit.

Pourrait-il être possible qu'il y ait une histoire antérieure oubliée du vol libre de l'homme? Y a-t-il probablement une vérité oubliée au sujet d'Ikarus, Wieland le forgeron ou de la légende d'Alexandre ? Nous ne savons pas. Mais il y a de bonnes raisons de l'hypothèse suivante : S'il y a vraiment une histoire antérieure oubliée du vol humain, alors les vols préhistoriques des êtres humains ont été basés sur le principe du deltaplane, un cerf-volant libéré. Mais certainement ce ne pourrait pas avoir été une anticipation antérieure du développement de l'avion du 19ème et 20ème siècle.