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VTOL/ADAV:
Les appareils à décollage et atterrissage verticaux

1: Le temps des inventeurs

Durant toute cette période on ne distingue pas les VTOL/ADAV des autres appareils "plus lourds que l'air". En effet on peut considérer qu'avant la 2ème Guerre Mondiale, il n'y a pas de "besoin exprimé" ou de "doctrine d'engagement opérationnel" pour des appareils ayant la possibilité de décoller ou d'atterrir verticalement. Ni la Guerre de Sécession (la première guerre "technologique"), ni la 1ère Guerre Mondiale n'ont réellement fait émerger de besoin pour des appareils volant verticalement : le seul usage pour lequel on a besoin de s'élever ponctuellement c'est l'observation d'artillerie , fonction pour laquelle les Drachen et autres Saucisses suffisent. Les quelques prototypes d'hélicoptères sont révélateurs à ce sujet : le contrôle du déplacement horizontal est manifestement sous-estimé sur le Papin-Rouilly et le PK2 Autrichien reste lié au sol par un fil d'alimentation qui en fait l'équivalent "plus lourd que l'air" d'un Drachen.
Devant cette absence de besoin, les inventeurs, eux s'ingénient à inventer des "machines volantes d'un nouveau type"…
L'un des premiers projets considérés comme "réaliste" par les historiens de l'aéronautique, "l'Aerial Carriage" de l'Anglais Cayley en 1843 se retrouve ainsi à être le premier "convertiplane" de l'histoire sans l'avoir cherché. En effet son décollage devait être assuré par des voilures tournantes dont les pales (suivant une idée semble-t-il reprise de l'Américain Taylor en 1842) se seraient mises en position "neutre" pour former des voilures fixes discoidales durant le vol en translation. Ce n'était probablement pas la solution la plus simple pourtant on la retrouvera déclinée jusqu'aux années 30 avec par exemple le brevet de l'Allemand Belter de 1935 dans lequel un rotor d'autogyre se transforme en aile discoïdale en éclipsant les pales. Ce brevet couvre à la fois un monomoteur et des appareils multimoteurs dont l'un est armé de pas moins de 3 tourelles dont l'une au-dessus du rotor !
Plus réaliste, bien que ressortant du même thème l'Américain Herrick construira en 1931 un autogyre dont le rotor bipale peut être arrêté en vol, transformant ainsi sa machine en biplan. Son HV-1 se crashera à la première transition mais le HV-2A aurait réussi une transition en 1937 comme quoi il ne faut jamais désepérer…surtout dans le domaine des VTOL!
Ceux qui s'aventurèrent dans la voie de l'ornithoptère à ailes battantes comme l'Anglais Kaufmann en 1869 imaginaient de pouvoir figer leurs ailes en vol. L'engin à vapeur de Kaufmann espérait décoller avec 120 battements à la minute de ses ailes de 10 mètres d'envergure. Une vitesse de 90km/h en translation horizontale était attendue. Edison, le célèbre inventeur des ampoules électriques (entre autres) proposa un ornithoptère munis de 3 paires d'ailes ! Si les inventeurs d'ornithoptères se sont limités à imiter le vol des oiseaux, l'auteur de fiction Paul d'Ivoi suggère, lui d'imiter le vol des insectes et équipe le "Gypaète" du "Bolide de Lavarède" d'ailes courtes mais battant à très haute fréquence…
La voie la plus simple, qui compte tenu des limites technologiques de l'époque n'impliquait aucune transition, c'était celle de l'hélicoptère "compound", doté à la fois de rotor(s) de sustentation et d'hélices de propulsion. Là aussi c'est dans la littérature que l'on en trouve la version la plus achevée avec "l'Albatros" de Robur-le-conquérant décrit en 1886 par Jules Verne conseillé pour les aspects techniques par De La Landelle, l'un des premiers expérimentateurs français de l'hélicoptère (à noter que presque vingt ans plus tard, en écrivant "Maître du Monde", Verne abandonna les voilures tournantes pour revenir à l'ornithoptère, solution qui pourtant commençait à…battre de l'aile). Des projets similaires avaient déjà vu le jour aux USA, notamment durant la Guerre de Sécession. Powers pour les Confédérés proposa en 1862 un appareil propulsé et sustenté par deux vis sans fin dans le but de "transporter une quantité massive d'explosifs"…que l'on aurait probablement lâchée sur l'armée adverse. Une maquette de l'engin aurait été retrouvée fortuitement 100 ans plus tard. En effet l'inventeur hésita à construire un appareil qui, si il avait fonctionné, aurait pu donner des idées à ses adversaires : ah! Le mythe de l'arme absolue que l'on se garde d'utiliser de peur que l'adversaire ne la copie…. Au Nord, Mortimer Nelson, après avoir déposé en 1861 le premier brevet américain concernant une machine volante, essaya en 1865 de (faire) construire un "Aerial Car" muni d'hélices tractives pour la translation et de deux rotors pour la sustentation. Ces deux rotors étant arrangés l'un au-dessus et l'autre au-dessous du fuselage, l'atterrissage de l'engin aurait probablement été délicat.
Le premier "tilt-rotor" date de 1921, il fut construit par Glenn Curtiss sur un concept de M. Leinwerber. La même année la Hall Aircraft Company réalise un avion "Vertical Lift" (à soulèvement vertical) qui se présente comme un biplan avec un rotor noyé au centre de chaque aile. Tout cela sans grand succès .
En France Chappedelaine testa en modèle réduit en 1928 un curieux "Gyroptère" dans lequel des turbines (en fait un genre de roues à aubes carénées) latérales refoulaient l'air (capté sur le dessus de l'appareil) par des ouïes à volets contrôlables par le pilote. Malgré l'enthousiasme de la presse de l'époque qui applaudissait l'aspect compact de l'engin (c'est vrai que par rapport aux élucubrations tendance Satanas et Diabolo de ses collègues  comme Rohrbach avec son "cyclogire", l'engin de Chappedelaine est remarquablement "propre") en y voyant le futur "avion de ville",…qu'aujourd'hui encore Paul Möller aux USA espère toujours faire voler prochainement. A la même époque, un mystérieux M. Halley, proposa un système similaire à celui de Chappedelaine mais où les "turbines" étaient remplacées des cônes beaucoup plus encombrants.

A l'aube de la Seconde Guerre Mondiale on ne peut que constater que faute de savoir "pourquoi faire?" les inventeurs ont testé tout et n'importe quoi et que si certaines des machines citées ci-dessus (Leinwerber, Chappedelaine) préfigurent des solutions futures, la plupart ne sont que des voies sans issue où la complexité s'associe à l'insuffisance de puissance des motorisations disponibles pour produire des engins qui n'ont in fine jamais volé (de toute l'énumération ci-dessus, seul Herrick est arrivé à faire voler quelque chose).
Mais à l'aube des années 40, les choses vont changer: maintenant on sait construire avions et hélicoptères et il n'est plus utile de chercher des solutions bizarres pour décoller : par contre le besoin de décoller verticalement va quant à  lui émerger.

©
Aérostories, 2001.

[ suite ]

par Jean-Christophe Carbonel

Ce design est attribué à Edison selon certains mais sert surtout à illustrer le type "ornithoptère". En utilisant des ailes battantes imitant le vol des oiseaux, les inventeurs de l'époque espéraient construire une machine volante capable des mêmes performances que celles des animaux. En particulier pour cette étude le battement des ailes générant une force de sustentation, l'engin aurait pu s'élever verticalement (on note d'ailleurs l'absence d'atterrisseur).                           Clic

Comme on le voit sur le croquis, les grands rotors de l'Aerial Carriage ("Diligence Aérienne") de Cayley pouvaient se transformer en ailes discoïdales en positionnement le pas des pales à "neutre". C'était donc un convertible avant l'heure.     Clic

La solution "compound" (rotors assurant la sustentation et hélices assurant la propulsion) fut celle préconisée par De La Landelle. Jules Verne basera l'engin "Albatros" de Robur le Conquérant sur les concepts de ce dernier. La photo est celle de la maquette en carton au 1/100 de l'Albatros (Illustration : Albatros Editions, Prague)       Clic

En 1933 firme Rohrbach était bien connue en Allemagne pour ses avions de ligne. Mais bien que les calculs techniques de son projet de VTOL aient été validés par la DVL -la NACA allemande- même les rédacteurs de la célèbre revue anglaise "Flight" avaient du mal à y croire prédisant les plus grandes difficultés dans l'implémentation mécanique, litote typiquement britannique, au Dr Rohrbach.                 Clic

Le Gyroptère de Chappedelaine fut l'un des premiers engins à proposer la sustentation par réaction. L'air est aspiré sur le dessus de l'appareil et rejeté vers le bas par les soufflantes placées latéralement. Maquette de l'auteur au 1/48. Figurines Gaso-Line (Illustration : photo de l'auteur)   Clic

Herrick sera le premier à réussir une conversion avec son autogire à rotor bipale que l'on peut arrêter en vol et transformer ainsi en biplan (Illustration : Unconventionnal Aircraft par Peter M. Bowers)                          Clic

Retrouvez les VTOL/ADAV en maquettes dans Modelstories.