SOUFFLERIES

Les règles de similitude

Dans le courant du xx^e siècle, l’évolution des souffleries s’est poursuivie, dictée par l’impérieuse nécessité de respecter des règles de similitude afin de garantir la validité des essais à échelle réduite. Ainsi la maquette doit avoir la même forme géométrique que l’objet original. La deuxième condition impose de respecter les caractéristiques de l’écoulement, c’est-à-dire son nombre de Mach M (M = V/a, avec V qui représente la vitesse de l’écoulement et a celle du son), ce qui revient en soufflerie subsonique (vitesse inférieure à celle du son) à respecter la vitesse de l’écoulement. La troisième grande règle de similitude consiste à réaliser des essais en conservant, autant que faire se peut, le nombre de Reynolds (Re) de l’écoulement réel. Ce nombre, caractéristique de l’objet se déplaçant dans le fluide en première approximation immobile, est sans dimension. Il est défini par :

Re = ρVL / μ

où ρ est la masse volumique de l’écoulement réel, V sa vitesse et μ sa viscositédynamique, et L la longueur caractéristique de l’objet réel étudié.

Sous réserve que l’on parvienne à obtenir en soufflerie les mêmes caractéristiques que l’air réel (masse volumique et viscosité) et que celui-ci se déplace à la même vitesse, le nombre de Reynolds ne sera parfaitement respecté que pour une maquette à l’échelle 1. Les premières souffleries – de taille modeste – ne permettaient donc pas de reproduire le nombre réel de Reynolds. Aussi, dans un premier temps, la taille des souffleries s’accroît afin de pouvoir étudier des avions à taille réelle, soit à l’échelle 1, ce qui satisfait immédiatement la condition sur le nombre de Reynolds.

L’augmentation rapide de taille des aéronefs n’a cependant pas permis une croissance corrélative de la taille des installations. On expérimente alors de nouveau des maquettes à échelle réduite. Pour respecter le nombre de Reynolds, on joue sur les autres paramètres de la formule que sont la masse volumique (en pressurisant le fluide) et la viscosité (en refroidissant le fluide).

La grande soufflerie de Meudon (France)

Antonin Lapresle, collaborateur puis successeur d’Eiffel à la soufflerie du Champ-de-Mars, conçoit, à la demande du ministère de l’Air, la grande soufflerie de Chalais-Meudon (Hauts-de-Seine) qui sera construite entre 1932 et 1934pour des essais sur des avions à taille réelle. De type Eiffel, celle-ci est munie d’un collecteur de rapport de réduction 3,5 (c’est-à-dire passant d’une embouchure de 350 m² de surface à une section d’entrée de la veine d’essai de 100 m²) qui capte l’air extérieur et lui permet d’atteindre une vitesse maximale de 180 km/h. Son diffuseur, constitué d’un tube géant en forme de cône tronqué (de section elliptique d’axe vertical 10 m et d’axe horizontal 18 m), est réalisé en béton armé d’une épaisseur de 70 millimètres pour 38 mètres de longueur. En aval du diffuseur, la chambre d’aspiration, dotée de six ventilateurs de 1000 chevaux chacun, permet l’extraction de l’air. L’installation, devenue obsolète, a été désaffectée en 1977. Classée monument historique en 2000, cette installation avait permis de tester, au cours de nombreux programmes nationaux, l’aérodynamique des avions, des automobiles et des bâtiments.

La soufflerie F1 du Fauga-Mauzac (France)

Pour prendre le relais de la grande soufflerie de Meudon, d’autres installations voient le jour. Pour les essais aéronautiques, une soufflerie pressurisée F1 est construite près de Toulouse, à Fauga-Mauzac. Opérationnelle depuis 1974,cette soufflerie à circuit fermé présente une veine d’essai rectangulaire (4,5 m x 3,5 m), où la vitesse d’écoulement atteint 430 km/h. La pressurisation de l’installation[...]