2.3 Les dix premières années de l’IMFL sous la direc- direc-tion de Kampé de Fériet (1929-1939)
2.3.6 La recherche et les essais industriels
Même si les instituts fonctionnaient sur la base d’un programme national, leurs recherches étaient remarquablement différentes à cause des financements
reçus au moyen des subventions locales. En un mot chaque institut exploitait son potentiel local de manière différente.
A Toulouse par exemple, si une partie des travaux était destinée aux industries aéronautiques, Latécoère et Dewoitine, la plupart des activités étaient destinées à l’hydraulique et aux producteurs d’énergie électrique. Pendant les années 1940, les souffleries n’étaient pas autant exploitées qu’à Lille et à Marseille, d’autant plus que les premiers essais d’une maquette furent effectués seulement en 1936, quatre ans après Lille [Charru 2016, 57]. Les recherches sous la direction de Cami-chel furent consacrées notamment à la similitude des écoulements, l’hydraulique fluviale, la chronophotographie, les tourbillons de Bénard-von Kármán impliqués en hydraulique, l’instabilité et la transition à la turbulence86. En effet, quand le ministre de l’Air décida de créer l’institut de mécanique des fluides à Toulouse, cela ne fut pas pour la présence de l’industrie aéronautique mais pour bénéficier des acquis de la recherche du laboratoire d’hydraulique.
Pour ce qui concerne Paris, les collaborations extérieures furent établies surtout avec l’aviation commerciale. Pour ses recherches expérimentales, l’institut parisien s’appuyait sur les services techniques de l’Aéronautique civile et militaire qui était mis à la disposition d’étudiants, de chercheurs et de collaborateurs de l’institut : les souffleries du laboratoire Eiffel, de Chalais-Meudon, de l’Institut Aéronautique de Saint-Cyr, l’escadrille des essais de Villacoublay et le bassin de carènes de la Marine de Paris [Fontanon 2017].
Sur un autre plan, l’institut de Marseille travaillait sur des problèmes posés par la construction aéronautique à l’aide des méthodes analogiques. Ici, l’appareil "calculateur d’ailes" de Malavard (1932) s’avère d’une grande importance pour les constructeurs d’équipements aéronautiques et le directeur du ministère de l’Air, Jean Villey, proposa la création d’un bassin hydrodynamique pour l’étude des carènes des bateaux. Après la guerre, cet institut entreprendra des collabora-tions avec la Société Hispano Suiza, une entreprise espagnole d’automobile, de construction et d’équipement aéronautique mais aussi avec l’entreprise greno-bloise Neyrpic.
A Lille, la recherche industrielle tournait principalement autour des industries aéronautiques. En 1936, 54,1 % de l’activité de la Grande Soufflerie fut consacrée à l’étude de maquette d’avions pour divers maisons de construction aéronautique87.
86. Ces recherches ont déjà été bien étudiées par François Charru dans son article [Charru 2017–08].
Les mesures comportaient la détermination de la polaire (portance et traînée, en fonction de l’incidence), la mesure des moments de tangage et de giration, la mesure du roulis et d’autres caractéristiques aérodynamiques de la maquette en essai. Les factures émises par l’IMFL88, montrent qu’un grand nombre d’essais furent destinés à la Maison Potez, notamment à ses avions (P541, P620, P63, P56, P63, P54, P66, etc.. ) et hydravions (P453, T34, C141). Les autres entreprises aéronautiques mentionnées sont les Chantiers aéro-maritimes de la Seine pro-duisant des hydravions (Sartrouville), la société tchécoslovaque de construction aéronautique AVIA (Prague), la Société des aéronefs Mignet (Meaux), les Chantiers aéronavals Étienne Romano (Cannes) et la Société des avions Caudron-Renault (Issy les Moulineaux).
Au delà du secteur aéronautique, d’autres recherches furent effectuées pour d’autres entreprises. Par exemple, sous la demande de la Maison Neu, une col-laboration a été entreprise pour l’utilisation de la soufflerie pour des nouvelles solutions concernant la forme des pales du ventilateur et le profil de l’extré-mité du diffuseur, ainsi que des essais de plusieurs ventilateurs dans la Station des essais des ventilateurs ; à ce propos, l’IMFL avait fabriqué un appareil pour la visualisation de l’écoulement dans une roue de ventilateur de pompe ou de turbine. D’autres mesures en soufflerie furent destinées à la Société Électrique LILLE—ROUBAIX— TOURCOING (E.L.RT.), laquelle voulait déterminer sur une maquette d’une voiture de tramway la position idéale pour des orifices d’entrée d’air destinés à assurer l’aération d’une voiture de tramway sans avoir recours à l’ouverture des glaces ni au fonctionnement d’un ventilateur. Enfin, des essais d’éoliennes et d’aspirateurs statiques furent mis en place respectivement pour la Maison Chêne et la Maison Chanard-Étoile ; des mesures des efforts s’exerçant sur une cheminée furent effectuées dans la grande soufflerie à la demande de la Maison Larbanet.
La recherche s’élargissait même au secteur automobile et automotrice, notam-ment pour la Maison Peugeot et La Compagnie du Nord. Ici, les essais étaient possibles grâce à l’installation d’un tapis roulant dans la grande soufflerie réalisant un sol animé qui permettait l’étude correcte des phénomènes aérodynamiques autour d’une maquette de véhicule.
En plus de l’industrie, l’IMFL travaillait pour le Service Technique de l’Aéro-nautique en échange de subventions reçues par le ministre de l’Air. La plupart des recherches demandées tournaient autour des sujets suivants :
11 mars 1937 [Archives de l’ONERA Lille].
Figure 2.10 – IMFL : Visite de la soufflerie horizontale dans les années 1937-1938. Maquette d’un avion Potez, type P-63, attachée sur un montage dit de "girouette Lapresle". De gauche à droite : Kampé de Fériet, directeur de l’IMFL ; Martinot-Lagarde, son adjoint ; un ingénieur des Établissements Potez et Guienne, un responsable de la soufflerie[Archives de l’ONERA Lille].
— L’influence de l’accélération sur la résistance d’un fluide. En effet, "la connaissance de cet effet aurait de l’importance pour l’Aéronautique en vue de prévoir les actions s’exerçant au décollage, à l’atterrissage, pendant les manœuvres acrobatiques et même en vol normal du fait des rafales modifiant la vitesse relative de l’avion par rapport à l’air".
— La variation des efforts sur les gouvernes pendant un changement rapide de braquage et l’influence du souffle de l’hélice sur la stabilité, laquelle modifie profondément l’allure du champ des vitesses autour d’un avion puisque le passage des pales donne naissance à un système de tourbillons hélicoïdaux.
— L’Étude de la vrille au moyen de la soufflerie verticale. En effet, "l’expé-rience ayant montré que certains types d’avions sont incapables de sortir d’une telle vrille, quelles que soient les manœuvres exécutées par le pilote il y a donc un intérêt capital à pouvoir prévoir sur la maquette elle-même le comportement du futur avion dans une vrille, et à étudier le cas échéant les modifications à lui apporter pour qu’il puisse sortir d’une vrille à plat, amorcée accidentellement ".
— Les recherches pour la Commission de la Turbulence atmosphérique. — Diverses études (numérotes de S.R.A.2 à S.R.A.12) sur la turbulence en
soufflerie (sa production, son influence, ses effets sur les anémomètres, leur étude à travers des phénomènes de diffusion), des propriétés d’une aile dans un vent naturel, la turbulence près du sol, essais en vol à bord du avion Potez 58, la détermination expérimentale des courbes de fréquence. Ce dynamisme à l’égard des questions d’aéronautique et d’aérodynamique est confirmé aussi par l’intense activité de la grande soufflerie dont le coefficient d’utilisation fut 0,31 à savoir le plus grand des instituts de recherche européens à l’époque, d’après Kampé de Fériet89: sur 2000 heures de travail le ventilateur a tourné 625 heures en 1937 et 623,7 heures en 1938. De plus le nombre d’essais en progression [Figure2.11] "résulte de l’amélioration des méthodes de travail en particulier de l’accélération des montages et des dépouillements par l’embauche de personnel nouveau ".90
89. Rapport sur l’organisation et les travaux de l’Institut de Mécanique des fluides, Annales de l’ Université de Lille, 1937-1938 [Archives de l’ASA].
90. Rapport sur le fonctionnement de l’institut pendant l’année 1938, 2 juin 1939, [Archives de l’ONERA Lille].
Figure2.11 – Nombre d’heures de fonctionnement de la grande soufflerie de 1934 au 1939, mois par mois[Archives de l’ONERA Lille].
2.4 Conclusions
En guise de conclusion, nous pouvons nous demander si cette forme de col-laboration entre le ministre de l’Air, l’industrie et l’université a conduit à un bon fonctionnement des instituts de mécanique des fluides. Par rapport à cette question, Kampé de Fériet critique ce système, notamment la façon avec laquelle l’institut reçoit les financements à travers les collaborations extérieures. Il soulève ce problème lors de la séance du 8 avril 1938 du conseil d’Administration de l’institut :
Le système de collaborations extérieures du Service Technique de l’Aé-ronautique, excellent pour les laboratoires d’Université où il joue un rôle d’appoint, s’est relevé déficient dans le fonctionnement d’un éta-blissement de caractère industriel où il est appelé à fournir des sommes considérables s’élevant à 65 % du budget.
D’après Kampé de Fériet, la recherche industrielle ne pose pas de problèmes mais présente des proportions trop petites pour assurer toute seule le bon fonc-tionnement de l’institut en l’attente des crédits du Ministre de l’Air. La situation budgétaire de l’IMFL semble donc être en situation de précarité pendant cette période et cela, outre la crise économique, est imputable aussi à la politique des subventions extérieures. En effet, selon ce système, l’institut était obligé de faire l’avance de règlement des factures avant tout remboursement et il fallait prévoir
au moins six mois à l’avance le budget nécessaire principalement pour la recherche demandée par le Service Technique de l’Aéronautique, laquelle occupait une place très importante dans la répartition des dépenses (65 %) par rapport à celle indus-trielle (15 %)91.
La situation budgétaire rencontrera un moment de stabilité à partir du 1 juillet 1938, date où l’université de Lille signera une convention avec le Groupement Français pour le développement des Recherches Aéronautiques (GRA), présidé par l’Ingénieur Général Paul Dumanois. Cet accord assurera à l’institut "un budget permanent correspondant à ses besoins et donner[a] au personnel technique de l’Institut le statut qu’il attendait de permettre de le rémunérer de façon conve-nable"92. D’après Châtelet, "l’intervention de M. Dumanois a été décisive dans cette affaire et on peut le considérer comme le sauveur de l’institut"93. Ainsi, toute la recherche aéronautique sera dirigée et prise en charge par cette institution à travers une subvention fixe annuelle (580.000 francs pour le personnel technique sont prévus pour l’année 1938 par exemple), en conservant les autres sources de revenu pendant l’année : industrie (100.000 francs minimum), la Commission de la Turbulence Atmosphérique et d’autres subventions diverses (100.000 fr). L’IMFL effectuera exclusivement des recherches pour l’Industrie, pour le Service Technique et des recherches scientifiques de l’Aéronautique (S.R.A) ainsi que pour le Groupement des Recherches Aéronautiques (G.R.A) concerneront prin-cipalement des études sur la sonde de pression statique, l’influence du souffle de l’hélice sur les caractéristiques d’une aile d’un avion, la comparaison des ré-sultats en soufflerie et des essais en vol concernant l’empennage d’un avion, des appareils enregistrant la vitesse relative de l’avion pour les essais en vol et l’in-fluence d’une rafale verticale et horizontale sur une maquette géométriquement et dynamiquement semblable à un avion. Cet accord perdurera jusqu’en 1946 et per-mettra à l’IMFL de ne pas interrompre son activité pendant les hostilités, lors de son repli à Toulouse. Cet aspect sera développé dans le dernier chapitre de la thèse. Dans ce chapitre, nous avons reconstitué la vie de l’IMFL, en mettant en évi-dence ses liens avec le tissu social et industriel de la ville de Lille, la nature des financements, les accords entre les universités, l’État et l’industrie, les installa-tions, les acteurs, l’activité de recherche, les liens avec l’IDN etc. Cette étude a été rendue possible grâce à la multitude de documents repérés dans les archives de l’ONERA de Lille. Une fois dressée l’histoire de cet institut, nous nous sommes éloignés de ce cas particulier pour comprendre, dans la mesure du possible, des
91. Les 20 % restant étaient employés pour les frais relatifs à l’enseignement 92. Dumanois à Kampé de Fériet, 29 juillet 1938 [Archives de l’ONERA Lille]. 93. Châtelet à Kampé de Fériet, 29 juin 1938, [Archives de l’ONERA Lille].
aspects plus généraux autour de lui et qui prennent en compte les autres instituts. De plus, à travers une analyse de la littérature secondaire existante, nous avons également dressé un panorama du domaine de la mécanique des fluides avant la création des chaires et des instituts de mécanique des fluides. Cela nous a permis de montrer qu’avant 1923 l’institutionnalisation de ce domaine n’était pas réel-lement inexistante en France. A côté des recherches théoriques de premier plan effectuées dans les milieux académiques (Henri Villat, Marcel Brillouin, Pierre Du-hem, Joseph Boussinesq etc.), il y avait par exemple une production aéronautique importante (le laboratoire d’Eiffel, l’Institut d’Aéronautique de Saint Cyr, l’École supérieure d’Aéronautique etc.) ainsi que l’existence d’un réseau de laboratoires d’hydraulique nés au sein des instituts d’Electrotechnique de Grenoble, Toulouse et Nancy.
Toujours dans le but de s’éloigner du cas lillois pour décrire un contexte plus général à l’échelle nationale, nous avons enrichi ces travaux appartenant à la littérature secondaire avec d’autres informations repérées dans des documents conservés dans les archives de l’ONERA de Lille ainsi que dans le fonds Henri Villat. Par exemple, le rapport sur les Journées Scientifiques et Techniques de la Mécanique des Fluides de Lille de 1934 révèle que ces journées furent un impor-tant moment d’échanges scientifiques entre les divers spécialistes de la mécanique des fluides théorique et expérimentale de la France, spécialistes qui provenaient de Toulouse, Marseille, Paris, Strasbourg, Lyon, Caen etc. Ce rapport a permis de donner un peu plus d’informations sur ce réseau et sur ces spécialistes, très sou-vent ignorés par la littérature secondaire. Sur un autre plan, d’autres documents ont donné un peu plus d’informations (mais encore trop peu) sur l’institut de mé-canique des fluides de Marseille dont l’histoire est presque inconnue. En d’autres termes, les sources d’archives et la littérature secondaire ont permis de sortir du cas lillois afin de comprendre la manière dont ce cas particulier s’harmonise avec le cas plus général qui inclut les autres instituts. Et c’est cette harmonisation du cas particulier avec un contexte plus général autour de ce cas qui conduit à une meilleure compréhension de l’institutionnalisation de la mécanique des fluides et qui nous défend de vouloir utiliser le cas lillois comme un élément qui représente cette institutionnalisation : le cas lillois, ici comme dans les autres chapitres, n’est pas un élément représentatif de la mécanique des fluides mais un élément-clé à partir duquel on peut appréhender un cadre plus général qui pourra apporter quelques réponses aux problématiques-clés de la mécanique des fluides au XXe
siècle. Ici, les choix méthodologiques et le concept du prisme que nous avons esquissé pour réaliser cette thèse sont donc fortement explicites.
de la mécanique des fluides, il faut cependant lui reconnaître l’importance des questions qu’il permet de soulever et de développer dans des travaux ultérieurs, questions que nous n’avons pas pu aborder à cause des limites des sources d’ar-chives. Tout d’abord, il faudra réexaminer le paysage avant la création des instituts de mécanique des fluides qui est beaucoup plus complexe que celui dressé dans ce chapitre. Dans des travaux futurs il serait intéressant de saisir de manière plus profonde cette complexité géographique, scientifique et technologique qui se manifeste non seulement dans la recherche et les enseignements dispensés dans le monde de l’aéronautique et de l’hydraulique mais aussi dans d’autres champs d’application, notamment la balistique, la météorologie et la physique de l’atmo-sphère. Ces derniers constituent un ensemble de domaines en interaction les uns avec les autres dont il serait nécessaire de trouver le(s) fil(s) qui permettra(ont) de mieux comprendre cette situation qui cadre mal avec les découpages disciplinaires actuels.
Ensuite, d’autres questions soulevées par ce chapitre concernent l’impact du ré-seaux des IMF sur ce paysage avant 1923 et vice-versa. Ces questions deviennent importantes à partir du moment où nous pensons que les instituts de mécanique des fluides ont été installés dans les mêmes villes où il y avait déjà des recherches et/ou des enseignements de mécanique des fluides dans des instituts d’autre nature concernant un ample spectre de champs d’application, instituts qui ont bénéficié du potentiel économique et universitaire local déjà avant la création du ministère de l’Air. Par exemple à Toulouse, une ville caractérisée par une impor-tante tradition en hydraulique, le ministre de l’Air décidera de créer un institut pour bénéficier des acquis de la recherche du laboratoire d’hydraulique ; Lille disposait d’un petit centre d’aérodynamique à l’IDN et d’une importante industrie aéronautique avant la fondation de l’IMFL ; à Paris le laboratoire Eiffel et l’Institut Aérotechnique de Saint-Cyr avaient mis à disposition du centre de mécanique des fluides leurs souffleries. De nouvelles collaborations puiseront leur origine dans ces échanges. Dans le chapitre 3, nous traiterons par exemple, le cas de l’Office National Météorologique et ses collaborations avec l’IMFL dans le cadre des activi-tés de la Commission de la Turbulence Atmosphérique. Enfin, une autre question tourne autour des liens entre les IMF. D’après les documents consultés dans les diverses archives, les Journées Scientifiques et Techniques de la mécanique des fluides de Lille semblent être le seul événement national où les instituts sont globalement entrés en contact direct entre eux. Nous n’avons trouvé aucune trace de l’existence de liens informels entre les divers instituts et tout semble être géré par les politiques d’étatisation du ministre de l’Air à travers la revuePublications Scientifiques Et Techniques Du Ministre De L’Air . Cette revue semble être le seul
moyen de communication et d’échange entre les divers instituts, au moins avant la seconde guerre mondiale. Toute la recherche était coordonnée par le Conseil
Supérieur des Recherches Scientifiques intéressant l’Aéronautique, un conseil créé par Caquot et qui comprenait le ministre de l’Air, des personnalités de la Faculté des Sciences, des ingénieurs civils, et le Service Technique de l’Aéronautique. Cette faiblesse de liaison suscitera des difficultés liées au concept de communauté de mécanique des fluides, car les interactions entre eux ne sont pas bien tracées. Des travaux ultérieurs pourraient nuancer ces conclusions et peut-être montrer l’exis-tence d’une recherche dynamique active entre des instituts différents. De plus cette question ne concerne que le lien entre les instituts au sens strict du terme. En général en effet, les divers spécialistes de mécanique des fluides avaient plusieurs occasions de se rencontrer et échanger dans des contextes qui vont au-delà de leur affiliation institutionnelle au sein du réseau du ministre de l’Air. A titre d’exemple, nous pouvons mentionner les contextes des ICAM, de l’Académie des Sciences ainsi que celui autour duMémorial des Sciences Mathématiques édité par Villat.