**Dispositif expérimental d’aile annulaire en soufflerie, 1955.** e-pics

Dans la soufflerie de l’EPF Zurich: petits modèles, grandes découvertes

Avions, ailes et gratte-ciel: dans les années 1930, la soufflerie et le canal supersonique de l’EPF Zurich ont écrit une page de l’histoire des sciences. Les modèles utilisés dans les deux installations à des fins d’enseignement et de recherche témoignent d’un esprit pionnier, des besoins militaires et de rêves inassouvis.

Roberta Spano und Dorothe Zimmermann

Roberta Spano et Dorothe Zimmermann sont historiennes et responsables de la collection d’instruments scientifiques et de matériel pédagogique de la Bibliothèque de l’ETH.

Cinq hommes sont absorbés dans leur travail. Ils mesurent, calculent, dessinent, pèsent. Ce sont probablement des ingénieurs en aéronautique en formation ou diplômés. Ils sont assis, debout ou à genoux et, outre du matériel de dessin, des machines à calculer et des balances, sont entourés de quelques modèles d’avions et d’ailes.

**Des étudiants construisent des avions dans la salle de mesure de l’institut d’aérodynamique, 1955.** e-pics

Cette photo a été prise le 22 juin 1955 par un membre de l’institut photographique de l’École polytechnique fédérale (EPF) de Zurich. Elle représente la salle de mesure située au-dessus de la soufflerie de l’institut d’aérodynamique de l’école. Aujourd’hui, on sait que les clichés de cette série ont été mis scène et que la pose des hommes effectuant des mesures a été orchestrée.

Les modèles représentés existent encore et font désormais partie de la collection d’instruments scientifiques et d’outils pédagogiques de la bibliothèque de l’école. Cette collection constitue un patrimoine matériel de l’EPF Zurich et comprend des objets qui furent utilisés pour l’enseignement et la recherche depuis la fondation de l’école en 1855. Ceux-ci sont issus des disciplines les plus variées, comme l’informatique, les mathématiques, l’astronomie, la géobotanique et même l’aérodynamique.

Premier essai à la Saint-Sylvestre

L’histoire de l’aérodynamique au sein de l’EPF Zurich remonte aux années 1920. Tout d’abord, l’Armée suisse exprima le besoin d’un centre de recherche et d’essais aérodynamiques. Par ailleurs, le succès retentissant du cours annuel pour les ingénieurs en aéronautique, proposé pour la première fois à l’école en 1928/29, confirma l’importance que revêtait l’aviation. En 1931, malgré des difficultés financières, la direction de l’EPF Zurich décida d’aménager un laboratoire aérodynamique au sein du laboratoire des machines. Un rapport détaillé des coûts datant de 1933 indique que celui-ci était prévu pour l’enseignement et la recherche, mais aussi pour une utilisation privée et par les autorités.

Jakob Ackeret (1898‒1981), alors privat-docent à l’EPF Zurich, fut chargé de la mise en place du laboratoire et devint la figure centrale de l’aérodynamique zurichoise. Il avait été formé à l’Institut Max-Planck de dynamique et d’auto-organisation à Göttingen auprès de Ludwig Prandtl (1875‒1953), l’un des plus grands aérodynamiciens. En 1934, Jakob Ackeret fut nommé professeur ordinaire à l’EPF Zurich et reprit la direction du laboratoire de l’époque, entre-temps devenu l’institut d’aérodynamique. Il favorisa durablement l’application pratique de la mécanique des fluides dans les domaines de l’aviation et du génie mécanique. Avec ses collaboratrices et collaborateurs, il contribua de manière décisive au développement de l’aérodynamique et de la mécanique des fluides, posant ainsi des bases importantes pour cette science qui n’en était alors qu’à ses prémices.

**Jakob Ackeret (à gauche), pendant ses études à Göttingen, avec Ludwig Prandtl, vers 1924.** e-pics

La pièce maîtresse du nouvel institut était la soufflerie, entrée en service dès 1934. Malgré un certain temps de préparation, mais aussi quelques obstacles, la construction et la mise en service semblaient avoir progressé rapidement, comme on peut le lire dans un rapport datant de 1935: «L’installation complète [soufflerie] a été dessinée il y a deux ans. Pour diverses raisons, la construction n’a pu débuter qu’en février 1934. Par la suite, il a été possible de faire avancer les travaux, de sorte que le premier essai a eu lieu le soir de la Saint-Sylvestre 1934.»

**Soufflerie du laboratoire des machines, institut d’aérodynamique, vers 1934.** e-pics

La soufflerie pouvait produire un écoulement d’air uniforme sur une section de 3 x 2,1 mètres, avec une vitesse allant jusqu’à 320 km/h. Avant même que l’étalonnage ne soit complètement terminé, l’Armée suisse testa un premier modèle de son avion de combat C-35. Le C-35 était un biplan qui fut produit à partir de 1936 dans les Ateliers fédéraux de construction à Thoune. Conçu pour des missions de reconnaissance, le C-35 pouvait également larguer des bombes.

**Modèle en soufflerie d’un avion C-35, vers 1934.** e-pics

Un avion C-35 en service, 1938. — **Un avion *C-35* en service, 1938.** e-pics

Au total, 88 avions de ce type furent en service jusqu’à la fin de la Seconde Guerre mondiale. En réalité, ils étaient déjà obsolètes au début du conflit, comme en témoigne leur successeur, le C-36, dont le développement commença également à Thoune en 1939. Les modèles de ce type furent eux aussi testés à l’EPF Zurich. De 1942 à 1952, 142 C-36 furent mis en service; par la suite, ils furent transformés en avions remorqueurs de cible et utilisés pour des exercices de tir jusque dans les années 1970.

Modèle en soufflerie d’un avion à turbopropulseur C-36, 1940–1950. — **Modèle en soufflerie d’un avion à turbopropulseur *C-36*, 1940–1950.** e-pics

Avion de reconnaissance C-3603-1 des Forces aériennes suisses, en service de 1942 à 1952. — **Avion de reconnaissance *C-3603-1* des Forces aériennes suisses, en service de 1942 à 1952.** Wikimédia / Sandstein

À partir des années 1940, tous les avions militaires furent testés dans la soufflerie de l’EPF Zurich. Ce lien initialement étroit avec les missions militaires fit décoller cette discipline encore récente à l’EPF Zurich, tout en lui conférant un caractère clairement axé sur les applications. Au niveau de l’enseignement également, la haute école s’employa notamment à former des «ingénieurs en aéronautique compétents» dans le cadre de la défense nationale.

Le premier canal supersonique à circuit fermé

En 1935, l’institut d’aérodynamique construisit un canal supersonique en collaboration avec l’industrie des machines locale. Celui-ci atteignait des vitesses de vent jusqu’à 2450 km/h – soit Mach 2 ou deux fois la vitesse du son. L’unité «Mach», qui indique la vitesse d’un objet volant par rapport à la vitesse du son, fut introduite par Jakob Ackeret dans sa thèse d’habilitation en 1928. Grâce à l’idée de Jacob Ackeret de créer un circuit fermé étanche, la soufflerie pouvait générer un écoulement d’air constant, une première mondiale à l’époque. Ce principe, devenu une norme internationale, est encore utilisé aujourd’hui.

**Canal supersonique de l’institut d’aérodynamique de l’EPF Zurich. Photo prise en 1955.** e-pics

Le canal supersonique était conçu pour tester de très petits modèles. Lorsque les vitesses d’écoulement étaient élevées, la pression et la densité de l’air autour des modèles variaient fortement. Se produisaient alors notamment des ondes de choc invisibles, qui pouvaient être mises en évidence grâce à l’imagerie Schlieren: lorsqu’ils traversaient des flux d’air de densités différentes, les rayons lumineux étaient légèrement déviés. Un dispositif optique expérimental particulier renforçait cet effet, si bien que les variations de densité apparaissaient sous la forme de lignes claires et foncées sur les images. On pouvait ainsi observer la circulation de l’air autour du modèle.

**Image Schlieren d’un projectile à ogive, 1930.** e-pics

Le fonctionnement de la soufflerie était différent: en plus d’y étudier l’écoulement de l’air, les scientifiques y mesuraient directement les forces qui s’exerçaient sur un modèle réduit d’avion. Pour cela, le modèle était suspendu tête en bas dans le canal. Les ailes étaient reliées à des balances situées au-dessus du canal par de fins capteurs de mesure. Lorsque l’air s’écoulait autour du modèle, il exerçait une force sur les ailes. Le modèle étant suspendu à l’envers, cette force tirait les balances vers le bas. Lorsqu’un avion est dans sa position normale, cette même force s’exerce vers le haut: il s’agit de la portance, qui maintient un avion en l’air.

Essai en soufflerie d’un modèle de C-35, 1935. — **Essai en soufflerie d’un modèle de *C-35*, 1935.** e-pics

**Plateforme tournante avec balances, institut d’aérodynamique, 1936.** e-pics

D’autres capteurs de mesure étaient reliés à des manomètres, avec lesquels on mesurait la pression de l’air en différents points des ailes. En outre, des fils de laine fixés sur les ailes rendaient visible la circulation de l’air sur leurs surfaces. Ainsi, les chercheuses et chercheurs pouvaient repérer suffisamment tôt les écoulements d’air inopportuns sur les modèles, tester des améliorations à moindre coût, puis transposer les résultats sur le véritable avion.

**Modèle en soufflerie d’une aile: les fils mettent en évidence l’écoulement de l’air.** e-pics

La soufflerie ne servit pas uniquement à la recherche aéronautique. Les scientifiques l’utilisèrent aussi pour étudier l’effet du vent sur les gratte-ciel, déterminer l’aération efficace des tunnels routiers ou analyser le comportement des voitures dans l’écoulement de l’air. Les tests d’avions, de gratte-ciel et de voitures dans la soufflerie requéraient l’utilisation de modèles. Ceux-ci étaient la plupart du temps réalisés sur mesure dans les ateliers de l’EPF Zurich.

**Modèle en soufflerie d’un gratte-ciel, vers 1970.** e-pics

**Modèle en soufflerie d’une portion de tunnel routier avec ventilation transversale partielle, vers 1961.** e-pics

Longtemps considérés comme des outils et non comme des objets de recherche à part entière, les modèles de recherche étaient souvent détruits à l’issue des essais, pour des raisons de place. Ainsi, malgré le rôle majeur qu’ils jouèrent dans l’histoire des sciences, de nombreux modèles furent perdus au fil des années. Aujourd’hui, beaucoup de hautes écoles conservent surtout des collections de modèles pédagogiques plutôt que des modèles de recherche.

Il est donc plutôt singulier que la collection d’instruments scientifiques et d’outils pédagogiques de la bibliothèque de l’EPF Zurich contienne encore un si grand nombre de modèles de recherche aérodynamiques. On le doit au discernement des professeurs et du personnel qui ont su reconnaître la valeur des modèles au-delà des expériences. Avec les images conservées dans les archives photographiques et les dossiers des archives de la haute école, ils nous livrent un aperçu varié de la recherche aérodynamique à l’EPF Zurich.

Ce qui reste

L’histoire de la soufflerie et du canal supersonique de l’EPF Zurich n’a pas été jalonnée que de succès. Le rêve de Jakob Ackeret était de construire un avion de ligne supersonique. Malgré ses échanges avec Swissair dès les années 1960, ce rêve ne devint jamais réalité. À l’époque déjà, les considérations économiques et écologiques prirent le dessus. Sa leçon d’adieu du 10 juillet 1967 mit un terme à cette thématique.

**Leçon d’adieu de Jakob Ackeret intitulée «Vers un avion de ligne supersonique»** e-pics

Le canal supersonique fut démoli dans les années 1980. La grande soufflerie fut quant à elle conservée; elle est aujourd’hui protégée au titre de la conservation des monuments historiques et reste utilisée pour des travaux de recherche à l’Institute of Fluid Dynamics. Les modèles conçus pour la soufflerie rendent cette histoire palpable: des années 1930, époque pionnière où l’EPF Zurich marqua la recherche internationale, aux rêves inassouvis d’aviation supersonique.

Modèles – donner forme au savoir

21.08.2026 27.06.2027 / extract ETH Zürich

L’exposition présente plus de 500 modèles pédagogiques et de recherche historiques et actuels issus des collections scientifiques de l’EPF Zurich et de l’université de Zurich, dont beaucoup n’avaient encore jamais été dévoilés. Elle offre un aperçu complet de la diversité des modèles: de l’anatomie à la cristallographie et à l’aérodynamique, en passant par la géométrie. Chaque objet raconte comment les chercheuses et chercheurs illustrent des relations complexes et acquièrent de nouvelles connaissances grâce aux modèles.

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