Le projet d'airship du capitaine Smith

Le projet d'Airship du capitaine Charles Abbott Smith, plusieurs fois relayé dans la presse, semble bien avoir laissé croire aux Californiens qu'on le verrait bientôt dans le ciel, ce qui aurait eu pour conséquence qu'on aurait cru le voir à Sacramento

Le capitaine Charles Abbott Smith.

On cherche en vain la biographie de Charles A. Smith, ailleurs qu'à propos de son airship. Les journaux californiens n'en disent rien dans les dix années qui précèdent. Cependant, en annonçant son invention, avec son portrait, le San Francisco Call le présente comme un inventeur chevronné.

Smith
  Captain Smith has been an inventor for many years. He has taken out ere now fifteen patents on useful and curious novelties and many of his inventions are now articles of common household use.
...
Speaking of his last triumph last night Captain Smith said: "I began studying over aerial navigation about three years ago and have been at work on my machine ever since. Now that my plans are complete a ship is to be built, and it will work. l am certain of that, and my experience qualifies me to judge.
  Le capitaine Smith a été un inventeur pendant de nombreuses années. Il a souscrit jusqu'à maintenant quinze brevets sur des innovations utiles et curieuses et beaucoup de ses inventions sont maintenant des objets domestiques d'usage courant.
...
Parlant de son dernier triomphe hier soir, le capitaine Smith a dit: «J'ai commencé à étudier la navigation aérienne il y a environ trois ans et ai été au travail sur ma machine depuis autant. Maintenant que mes plans sont complets un navire va être construit, et il va marcher. Je suis certain de cela, et mon expérience me qualifie pour juger.
( The San Francisco Call, Saturday, february 29, 1896, p 16 ).

Il est plaisant de constater que le capitaine Smith est certain que son appareil va voler, alors que nous verrons plus loin que son système de propulsion est à revoir.

The evening Times, de Washington, plus circonspect, est tout de même assez élogieux:

Smith is described by those who know him as an elderly man, intelligent and apparently wealthy. This is not his first attempt in the line of aeronautics. In September, 1893, he was granted a patent on an observation and illuminating balloon of the aluminum type, and he assured Dr Townsend that he had sold this device outright for $5.000
Smith est décrit par ceux qui le connaissent comme un homme âgé, intelligent et apparemment riche. Ce n'est pas sa première tentative dans la ligne de l'aéronautique. En Septembre 1893, il a obtenu un brevet pour ballon d'observation éclairant en aluminium, et il a assuré le Dr Townsend qu'il avait vendu cet appareil pour 5,000 $ d'emblée
(The evening Times, Thursday, december 3, 1896, p 6)

Mais nous ne savons toujours pas quelle était la formation initiale de Charles Abbott Smith, ni d'où il tirait son titre de capitaine. Peut-être était ce un ancien officier de marine, ce qui expliquerait la disposition bizarre et inadéquate de l'hélice de son airship.

Le brevet de Charles Abbot Smith.

Un brevet a bien été délivré à Charles Abbott Smith, le 11 aout 1896, sous le numéro 565,805, pour l'invention d'un "nouveau et utile perfectionnement en aéronautique". Le brevet précise "no model", c'est à dire que seuls des plans ont été déposés. L'attribution de ce brevet ne préjuge pas que l'appareil puisse voler


Vue en coupe longitudinale du dirigeable de Charles A. Smith.

Vues en coupe transversale.

1) cylindre principal
2) cone avant
4) surplomb
5) hélice
6) gouvernail de profondeur
7) compartiment supérieur rempli d'hydrogène
8) habitacle
9) compartiment inférieur rempli d'hydrogène
10) plafond de l'habitacle
11) plancher de l'habitacle
12) fenêtre
13) puit avant
14) puit de l'ancre
15) puit de l'ancre
15) ancre
16) gouvernail
17) aile battante
18) cylindre d'enroulemnt des cables
19) moteur des ailes
20) cables d'attache des ailes
21) tubes guides des cables
22) poulies
23) cable de rappel
24) poulie du cable de rappel
26) cable du gouvernail
28) moteur de l'hélice
29) soupape de sureté
30) tige de commande de la soupape
31) communication des eux compartiments de gaz
32) valve de remplissage

Voila une belle machine, sauf que... elle ne marchera pas.
D'abord, au lieu d'ètre placée au dessus, l'hélice est placée à l'arrière, le flux d'air étant bloqué par le corps de l'engin.
Ensuite, et surtout, les deux grandes ailes ne servent à rien d'autre qu'à amuser la galerie. Le captaine Smith explique dans son brevet:

These wings are adapted to be vibrated, and are intended by their action on the air to assist in buoying and sustaining the vessel, their action being similar to that of a bird in flying, and it will be understood that when vibrated regularly and in unison they will exert a lifting force, their convex upper surfaces offering less resistance to the air in their rising movements than is offered by their concave surfaces in the falling movements, the difference being the measure of their lifting force at each vibration.
Ces ailes sont adaptées pour être agitées, et sont destinés, par leur action sur l'air à aider la flottaison et le maintien du vaisseau, leur action étant semblable à celle d'un oiseau en vol, et on comprendra que, lorsqu'agitées régulièrement et à l'unisson elles exercent une force de levage, leurs surfaces supérieures convexes offrant moins de résistance à l'air dans leurs mouvements de montée que n'en offrent leurs surfaces concaves dans les mouvements de descente, la différence étant la mesure de leur force de levage à chaque battement.

Manifestement le capitaine Smith n'a rien compris au vol des oiseaux, ignore le phénomène de la trainée aérodynamique, et ne se rend pas compte que les forces impliquées dans le mouvement de montée compensent exactement celles du mouvement de descente. Sa physique ressemble à celle des amateurs de mouvement perpétuel.

Les doutes du professeur Langley.

Samuel Pierpont Langley, physicien, astronome, et secrétaire du Smithsonian Astrophysical Observatory, s'y connaissait en aéronautique, puisqu'il venait de tester l'aerodrome, un petit avion en métal, mu par une machine à vapeur.

The Evening Times écrit:

Prof. Langley, who is the one recognized authority on aerial navigation in this country, and who shares his position in the world with no one, save the english inventor, Maxim, declares the story on its face to be a canard.
...
The Airship, although it appears from the working drawings to be an entirely unworkable device, corresponds closely in general description to the big ship now said to be nightly wandering around over the pacific slope.
Le professeur Langley, qui est l'autorité reconnue en matière de navigation aérienne dans ce pays, et qui ne partage sa position dans le monde avec personne, sauf l'inventeur anglais, Maxim, déclare que l'histoire sur son apparence n'est qu'un canard.
...
Le Dirigeable, bien qu'il semble d'après les dessins de travail, être un appareil entièrement non fonctionnel, correspond étroitement à la description générale du grand navire qu'on dit maintenant errer la nuit sur la cote pacifique.
(The evening Times, Thursday, december 3, 1896, p 6)

Et donne la parole à Langley:

WHY IT'S LIKELY A FAKE
"As to this Californian's Story, the thing that absolutely brands it is a fake, if the newspaper accounts be true, is the claim of the inventor that he gets his buoyancy from an exhausted metal cylinder. No one has ever yet constructed a metal cylinder that was light enough to rise by its own displacement and yet strong enough to withstand the atmospheric pressure outside a vacuum."
POURQUOI C'EST PROBABLEMENT UN FAUX
"Quant à l'histoire de ces californiens, la chose qui marque absolument que c'est un faux, si les comptes rendus des journaux sont vrais, est la revendication de l'inventeur qu'il obtient sa flottabilité d'un cylindre métallique vidé. Personne n'a jamais encore construit un cylindre métallique qui était assez léger pour s'élever de son propre déplacement d'air et encore assez solide pour résister à la pression atmosphérique extérieure au vide"
(The evening Times, Thursday, december 3, 1896, p 6)

Il semble que le professeur Langley, qui ne connait du projet que ce qu'en disaient les journaux, n'ait pas compris que l'enveloppe cylindrique ne l'engin n'est pas vide de tout gaz, mais remplie d'hydrogène. Ce n'est d'ailleurs pas pour autant que l'airship du capitaine Smith aurait pu fonctionner.

La date réelle de construction.

Le professeur Langley s'était donné bien du mal a démontrer que le dirigeable du capitaine Smith ne pouvait pas voler, et ne pouvait donc avoir survolé la Californie à la tombée de la nuit. En fait, c'était bien plus simple: Le fameux dirigeable n'était pas encore construit, tant s'en faut!

MUCH MATERIAL FOR AIRSHIPS
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Large Orders Forwarded to Pittsburg From San Francisco.
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Cash Sent for an Aluminum Motor and Plates of Great Strength.
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Evidently the Atlantic and Pacific Aerial Navigation Company Means Business.
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PITTSBURG, Pa., July 23.— The Atlantic and Pacific Aerial Navigation Company of San Francisco has placed a large order with the Pittsburg Reduction Company of this place for an aluminum motor for a flying-machine. This is the third order from this company within three months, and the material purchased at these works has already cost $5000. The last order is for 120 sheets of aluminum charged with 1 per cent of copper. These sheets are to be 16 feet long, 2½ wide and .01 of an inch thick. They weigh 2½ pounds each and cost $7 50 a pound.   To show their constant faith in tbe invention and their financial ability to back it un, the projectors sent the cash, $2250, with the order, and this plan was followed with each of the other orders. The first order received here was for aluminum plates of a peculiar pattern, and for tubing, angle-bars, T bars, etc, all made of aluminum.
BEAUCOUP DE MATERIEL POUR LES DIRIGEABLES
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De grandes commandes transmises à Pittsburgh depuis San Francisco.
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Des espèces envoyées pour un moteur en aluminium et des plaques de grande solidité.
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Évidemment, la Compagnie de navigation aérienne de l'Atlantique et du Pacifique veut des affaires.
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PITTSBURG, Pa., le 23 juillet.— La Compagnie aérienne de navigation de l'Atlantique et du Pacifique de San Francisco a passé une commande importante à la Pittsburgh Reduction Company de cet endroit pour un moteur en aluminium pour une machine volante. Ceci est le troisième ordre de cette société depuis trois mois, et le matériel acheté pour ces travaux a déjà coûté 5000 $. La dernière commande est pour 120 feuilles d'aluminium chargés de 1 pour cent de cuivre. Ces feuilles doivent avoir 16 pieds de long, 2½ de large et .01 pouce d'épaisseur. Elles pèsent 2½ livres chacune et coutent $7.50 la livre.
  Pour montrer leur foi constante dans l'invention et leur capacité financière à la soutenir, les projeteurs ont envoyé l'argent, 2250 $, à l'ordre, et ce plan a été suivi avec chacun des autres ordres. La première commande reçue ici était pour des plaques d'aluminium d'un motif particulier, et pour les tubes, cornières, T bars, etc., tout en aluminium.
( The San Francisco Call, Saturday, July 24, 1897, p 4 )

On peut en déduire que la Compagnie de navigation aérienne de l'Atlantique et du Pacifique avait commencé d'acheter les matériaux nécessaire fin avril 1897, et que fin juillet, le dirigeable n'était toujours pas construit. Voila qui met fin à toutes spéculations sur la possibilité que l'aiship de Charles Abbott Smith ait été celui que les Californiens crurent observer.

La dure réalité.

Grace aux renseignements fournis par le brevet et le San Francisco Call du 1 septembre 1896, nous connaissons les caractéristiques de l'appareil:

La longueur du cylindre est de 100 pieds (30.48 m), le diamètre du cylindre de 39 pieds (11.89 m), et la longueur du cone de 45 pieds (13.72 m).
la surface totale de la tôle serait de 16846 pieds carré (1565 m²), tôle qui péserait une livre pour 16 pieds carrés, (0.3052 kg/m²). Le poids total de la tôle serait alors de 478 kg.
Mais l'épaisseur de la tôle d'aluminium qui va être effectivement utilisée est de .01 pouce (San francisco Call, 24 juillet 1897), soit 0.254 mm. La tole fait alors 0.686 kg/m², et son poids total serait de 1073 kg.
Le poids total e l'engin serait de 2000 livres (907 kg), et l'engin pourrait emporter 4000 livres de fret (1814 kg), ce qui ferait un poids total de 2722 kg, mais nous avons vu que le poids de la seule tôle dépasse le poids initialement annoncé de 595 kg
Le volume d'hydrogène serait de 89593 pieds cube, soit 2537 m3, ce qui est vraisemblable, puisque le volume du seul cylindre est de 4145 m3. Cet hydrogène pourrait alors soulever 2834 kg.
Finalement, l'appareil aurait pu s'élever, mais à l'équilibre, le poids du fret disponible n'est plus que de 1219 kg.

Mais pour ce qui est de la propulsion, l'appareil du capitaine Smith a autant de chances de voler à 160 km/h qu'une tortue n'en a de passer le mur du son. L'hélice de son appareil, coincé entre la poupe et les deux gouvernails aurait une efficacité quasi nulle. Ensuite, ses ailes battantes, même pas gauchissables, ne servent qu'à remuer l'air alternativement vers le haut et vers le bas, sans aucun effet de sustentation ni de propulsion. Le capitaine Smith ne semble avoir rien compris au fonctionnement des ailes des oiseaux. Finalement son engin a un demi-siècle de retard sur celui de Rufus Porter, qui ignorait l'aluminium, mais avait une hélice fonctionnelle et un profil bien adapté. Si cet engin a été essayé, il a bien fallu se rendre compte que ses ailes ne servaient a rien, qu'il était incapable de lutter contre le vent, et même de se diriger.

Ne nous étonnons donc pas que, passé le printemps 1898, on n'entendit plus jamais parler de l'airship de Charles Abbott Smith, ni de la Compagnie de navigation aérienne de l'Atlantique et du Pacifique.

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Dernière mise à jour: 27/06/2016