Histoire de la soufflerie

De la soufflerie horizontale à la soufflerie verticale

L’histoire de la soufflerie est intimement liée à celle des premiers hommes volants. Les pionniers du « plus lourd que l’air » recherchaient à voler un peu plus vite, un peu plus loin, un peu plus haut., chaque tentative était un exploit, et chaque exploit devenait un record.

Pour maitriser le vol, préserver la vie des pilotes et des passagers et limiter les risques d’accidents il aura fallu tester encore et encore. A la fin du XIXème siècle, l’arrivée des premières souffleries aérodynamiques va permettre à l’aéronautique de réaliser des progrès considérables, ces installations joueront un rôle déterminant dans l’aviation moderne.

Qu’est-ce qu’une soufflerie

Une soufflerie est une installation permettant d’étudier les effets d’un écoulement d’air sur un corps. Cette installation aérodynamique se compose d’un tunnel (rectangulaire, circulaire ou elliptique) dans lequel le vent est produit généralement par des ventilateurs. Le corps à étudier (ex: maquette d’avion réduite) est disposé dans une chambre qu’on nomme « veine d’essai ». Pour augmenter la vitesse de l’air et l’efficacité de la soufflerie, le tunnel dispose d’un collecteur en amont de la chambre/veine d’essai et d’un diffuseur en aval. Le collecteur est une sorte d’entonnoir qui va permettre d’accélérer le flux d’air dans la veine d’essai, le diffuseur quand à lui récupère le flux à la sortie de la veine pour l’élargir et le distribuer de façon optimale aux ventilateurs.

En français, le terme de « soufflerie » a été gardé, pourtant, il fait référence aux toutes premières installations, le terme anglais « wind tunnel » semble tout même plus indiqué.

En effet, dans les premiers modèles, qui n’ont finalement pas perduré, le ventilateur était disposé en amont de la veine d’essai (fonctionnement par soufflage), alors que très vite on s’est aperçu qu’en disposant le ventilateur en aval de la veine (fonctionnement par aspiration) le résultat était bien meilleur = plus de perturbation sur le corps à étudier.

Soufflerie NASA

Types de souffleries

On distingue les différents types de souffleries en fonction de leurs architectures, leurs diamètres ou section utile, leur usage et de la vitesse du vent qu’il est possible d’atteindre.

Les deux grands types de souffleries

  1. Soufflerie à veine ouverte (type Eiffel): L’air entre dans la structure et est rejeté à l’extérieur de la structure.
  2. Soufflerie à retour (type Prandlt) – circuit fermé: L’air est guidé et réinjecté en boucle dans la structure.

Autres types de souffleries:

  • climatique: vent avec reproduction de conditions climatiques (pluie, sable..)
  • pressurisée: augmentation de la masse volumique de l’air par la pression
  • cryogénique: augmentation de la masse volumique de l’air par diminution de la température
  • à rafale: génération de rafales par détente du gaz
  • à arc: variante de la soufflerie à rafale par déclenchement d’arc électrique
  • à choc: variante de la soufflerie à rafale par onde de choc

Types de souffleries selon la vitesse du vent généré:

  • subsonique: jusqu’à environ 130 m/s (470km/h)
  • transsonique: de Mach 0,5 à Mach 1,5
  • supersonique: de Mach 1,5 à 5
  • hypersonique: de Mach 5 à 20 et plus

Évolution vers la Soufflerie numérique

Malgré les avancés technologiques dans le numérique et les capacités de calcul du plus puissant des ordinateurs, il n’est pour l’instant pas encore envisageable de réaliser des tests fiables en aérodynamique ailleurs qu’en soufflerie.

Dates significatives dans l’évolution des souffleries

1871: Invention et réalisation de la première soufflerie en Angleterre par Francis Herbert Wenham

1897: Première soufflerie russe réalisé par Constantin Tsiolkovsky

1901: Création d’une soufflerie par les Frères Wright, pionniers de l’aviation

1909: Première soufflerie à circuit fermée par l’allemand Ludwig Prandtl

1910: Début des grands projets de souffleries dans le but de développer l’aéronautique militaire, les installations sont de plus en plus grandes

1912: Evolution majeur de la soufflerie en plaçant le diffuseur entre la veine d’essai et le ventilateur situé en aval, innovation que l’on doit au français Gustave Eiffel

1923: Création de la première soufflerie pressurisée à Langley par la NASA (ex-NACA)

1929: Construction de la Grande soufflerie de Chalais-Meudon

1936: Création de la première soufflerie supersonique à Peenemünde en Allemagne

1940: Création de la première soufflerie verticale à Langley par la NASA

1964: Premier vol humain en soufflerie verticale réalisé par Jack Tiffany sur la base militaire de Wright-Patterson dans l’Ohio

1982: Première soufflerie verticale pour le vol humain ouverte au public à Las Vegas

De la Soufflerie Horizontale à la Soufflerie Verticale

En à peine un siècle, la soufflerie a permis des avancés technologiques dans de nombreux domaines. A l’origine conçu pour l’aéronautique, on l’utilise aussi dans l’industrie automobile, dans le bâtiment ou encore dans le sport.

Ainsi, les essais aérodynamiques permettent de concevoir des véhicules plus performants et moins énergivores, des ouvrages résistants (ex: Viaduc de Millau), du matériels et des tenues pour les sportifs de haut niveau (combinaison, casque profilé…).

Dès 1980, certains avaient prédit l’obsolescence des souffleries pour l’an 2000, l’histoire en décidera autrement car l’ordinateur capable de remplacer une soufflerie n’est pas né.

Et c’est sans compter l’avènement des souffleries verticales qui permettent la simulation du vol humain en chute libre, elles sont aujourd’hui plébiscitées dans le monde entier.

La soufflerie verticale est un véritable laboratoire d’expérimentation pour les parachutistes. Initialement conçu pour être exploité par les parachutistes militaires, ce simulateur de chute libre va subir plusieurs évolutions avant de convaincre définitivement les parachutistes « civils » et séduire le grand public.

Le simulateur de chute libre « dernière génération » embarque de nouvelles technologies et de nouveaux procédés, il est plus écologique, peu bruyant, complètement sécurisé et accessible à tous.

C’est en quelque sorte un héritage des premiers hommes volants aux parachutistes d’aujourd’hui.