I) Léonard, inventeur et Ingénieur

1)Les machines volantes.

L'histoire de L'aviation doit beaucoup à Léonard de Vinci. Il est connu pour ses machines volantes.
Il commence ses recherches après son séjour à Milan entre 1500 et 1508. Depuis ce voyage il s'ingéniait à inventer des machines volantes en s'inspirant des insectes et des oiseaux.
Mais dès sa jeune enfance au XVème, il y a déjà une obsession des machines volantes, Léonard observe déjà les chauves souris et dessine une aile à côté des croquis restituant leur mouvement par des jeux de manivelles et d 'engrenages. Les machines de cette époque n'ont pas encore pour vocation de faire voler les hommes (ils en sont incapables); mais simplement de reproduire les mouvements des ailes à des fins spectaculaires.

Léonard observe le monde animal (libellules, insectes...). Il s'intéresse notamment aux mouvements des ailes des libellules. Les ailes supérieures se lèvent tandis que les ailes inférieures se baissent. Il imagine alors un mécanisme pour reproduire ce mouvement. C'est le début de longues recherches pour arriver à la conception finale de machines volantes diverses.

L'Ornithoptère

Léonard était passionné par le vol et pouvait passer des heures a observer les oiseaux. D'après lui :

« L'oiseau est un instrument qui fonctionne selon les lois mathématiques et l'homme n'a qu'à mettre au point une machine susceptible de reproduire chacun de ses mouvements »
Il analysa alors le décollage et l'atterrissage de ces animaux et met en évidence le centre de gravité et le centre de poussée. Léonard est convaincu qu'il faut prendre modèle sur les oiseaux. Il constata que les bras humains étaient trop faibles pour voler alors il imagina une machine pour battre des ailes.

Tout d'abord, il pensa à un oiseau, croyant que les oiseaux battaient des ailes d'avant en arrière alors que c'est de haut en bas, il dessina des ailes d'oiseaux pour l'homme.


L'Ornithoptère

Il imagina des ailes composées :
-d' une planche;
-de deux grandes ailes;
-de leviers pour manouvrer;
-de pédales et d'un système de poulie.




Malgré ses études précises du vol montant des oiseaux, quand il en est venu au conception pour la réalisation du vol artificiel, Léonard tout du dispositif plan fixe et concentra toute son attention sur les battements des ailes. Ce faisant il allait au delà de la défaillance inévitable.


Le Parachute

"Si un homme a un pavillon de toile fine bouchée, ayant douze brasses de surface et une hauteur de douze, il pourra se jeter de n'importe quelle hauteur sans se faire de mal."
Le Parachute

Le parachute inventé par Léonard de Vinci était fait avec une toile qui ne laissait passer ni l'eau ni l'air. Son parachute avait la forme d'une pyramide. Il mesurait environ sept mètres de haut sur sept mètres de large. On devait tenir les cordes du parachute. Cependant, les matériaux disponibles et utilisés dans le parachute, sont à cette époque trop lourds pour faire voler le parachute.









La vis aérienne

La vis aérienne

La vis aérienne peut être considérée comme l'ancêtre de l'hélicoptère mais n'a pas grand chose à voir. Léonard dessine les premiers plans de la vis dans ses carnets entre 1487 et 1490. Il lui vient cette idée, en étudiant le mouvement de la vis dans l'eau et en le comparant à celui dans l'air. Il imagine donc une gigantesque vis sans fin comparable à une vis s'enfonçant petit à petit dans le bois. Il pensa que l'atmosphère était constitué d'une matière suffisamment dense pour qu'une pièce puisse tourner à une grande vitesse et pour que cette matière puisse s'y infiltrer pour décoller et se déplacer.

D'après Léonard :

« Si cet instrument, qui a la forme d'une vis est bien fait, c'est-à-dire fait d'une toile de lin dont les pores sont bouchés avec de l'amidon, et si on le fait tourner rapidement, j'estime que cette vis fera son écrou dans l'air et elle s'élèvera. »
Il crée alors une vis aérienne avec une simple vis passée au milieu de deux plaques de bois en s'inspirant du principe de la vis d'Archimède utilisée dès l'Antiquité pour monter de l'eau.
Cette machine aurait dû fonctionner avec quatre hommes en poussant sur une petite tige perpendiculaire à l'axe central et en tournant la base de l'appareil ( comme un manège ). La voile tourne alors à une vitesse suffisante pour que l'appareil s'élève dans les airs.
Cependant de nombreux problèmes s'opposent à la réalisation de ce projet :

-> À cause de l'absence de connaissances aérodynamique (=compréhension et analyse de l'air). C'est-à-dire la partie de la physique qui étudie les effets de l'air et des gaz sur les déplacements des corps solides.)
"La force avec laquelle une chose va contre l'air est égale à celle de l'air contre la chose."
Ainsi que de l'absence de motorisation adéquate, la vis aérienne resta à l'état de projet. La seule énergie de propulsion musculaire humaine ou animale disponible à cette époque est insuffisante pour alimenter celle-ci.

  • -> De plus, il serait impossible de faire tourner assez rapidement la spirale en toile dont le diamètre est près de dix mètres sachant qu'elle doit être assez forte pour porter la machine ainsi que le pilote.

  • ->En plus de cela, la toile n'a pas de trous, l'air ne peut dons pas pénétrer à travers.

  • Enfin, cette vis ne peut pas voler puisqu'il manque une hélice contra-rotative c'est-à-dire par doublet. Par couple, deux hélices dans un même axe et dont l'une tourne à droite et l'autre à gauche pour ne pas faire tourner la cabine et son pilote.
    Et le principe de l'action réaction : le déplacement de la voilure dans un sens, ce qui entraine une apparition d'un déplacement de la base dans le sens opposé. Il y a donc deux mouvements inverses ce qui entraineraient une autodestruction de la vis.

  • La force motrice

    Léonard de Vinci ne pose jamais le problème de la force motrice. L'énergie mécanique est une quantité utilisée en mécanique classique pour désigner l'énergie d'un système emmagasinée sous forme d'énergie cinétique et d'énergie potentielle mécanique. C'est une quantité conservée en l'absence de frottement ou de choc qui s'avère pour cela pratique à utiliser.
    Une force donc le point d'application se déplace peut mettre en mouvement un corps, modifier sa vitesse, son altitude ou encore sa température. Si par exemple, on pousse une voiture, le travail de la poussée est l'énergie produite par cette poussée. Les effets seront d'autant plus important que la valeur de la force sera grande et qu'elle agira sur une longue distance. Ces constatations ont conduit les physiciens à introduire une nouvelle grandeur appelé travail de force.