Il y a 60 ans, Napoléon en soufflerie

par Marie-Claire Coët, membre senior 3AF et Bruno Chanetz, membre émérite 3AF

En novembre 1961, il y a 60 ans, l’ONERA reçut une singulière demande, formulée par la Grande chancellerie de la Légion d’honneur : il s’agissait d’étudier l’aérodynamique d’une statue de Napoléon devant prochainement être érigée au sommet de la colonne de la Grande Armée à Boulogne-sur-Mer. L’objectif était d’estimer les efforts auxquels la statue serait soumise une fois en place au sommet de la colonne. En effet, après plus d’un siècle et demi de vicissitudes dues à l’histoire, on voulait s’assurer, que le troisième bronze de l’Empereur, destiné à coiffer le monument, résisterait au vent du large.

crédit Roger Davies – 2004

Heurs et malheurs de l’histoire

Le 16 août 1804, devant les cent vingt mille hommes de la Grande Armée rassemblés au cœur de l’amphithéâtre des falaises et des collines de Boulogne, Napoléon remet, pour la première fois à l’armée, l’Étoile de la Légion d’honneur, décoration qu’il a créée en 1802 pour récompenser les services civils et militaires rendus à la Nation. Cette cérémonie revêt le caractère d’un événement historique. Très vite, l’idée de fixer de façon impérissable dans le bronze et la pierre le souvenir de cette remise des « croix », germe collectivement au coeur de l’Armée. Et, la décision d’élever un monument en hommage à Napoléon est prise ; le maréchal Soult annonce à l’Empereur « le voeu des soldats » de mettre en place aux frais de la légion une colonne en marbre avec à son sommet une statue de Napoléon. Les soldats feront le sacrifice d’une demi-journée de solde par mois et les officiers d’une journée entière [1].

Un projet de colonne monumentale pour le camp de Boulogne

Un mois plus tard, le maréchal Soult met à l’ordre du jour du camp de Boulogne, l’érection d’une colonne monumentale dédiée à Napoléon, sur les lieux mêmes qui furent témoins de la première distribution des croix de la Légion d’honneur : « L’armée veut ériger un monument capable de résister aux siècles, pour consacrer la gloire de Napoléon et commémorer la grande fête du 16 août… » Le projet est celui d’une colonne rappelant la colonne Trajane de Rome, surmontée d’une statue en bronze de Napoléon, dressée sur un bouclier antique supporté par cinq aigles aux ailes déployées. Elle aura cinquante mètres de hauteur et la statue près de cinq mètres. Quelle tenue revêtira l’empereur ? Pour les maréchaux, l’état major et l’armée toute entière, il faut que l’empereur soit en Petit Caporal ou colonel de la Garde car c’est dans cet uniforme légendaire qu’il a présidé la grande cérémonie du 16 août. Mais les hauts dignitaires du régime en décident autrement : Napoléon sera en « Imperator », revêtu de son manteau de sacre, ayant sur la poitrine le grand collier de l’ordre de la Légion d’honneur et la tête ceinte d’une couronne de laurier.

La construction du monument est mise au concours. C’est l’architecte Eloi Labarre auquel depuis, nous avons dû le monument de la bourse de Paris, qui l’emporte sur ses rivaux, son projet répondant parfaitement à l’intention des fondateurs [2]. Le maréchal Soult pose la première pierre du monument le 9 novembre 1804, en plaçant dans les fondations de son soubassement un bloc de marbre gravé de l’inscription : « Première pierre du monument décerné par l’armée expéditionnaire de Boulogne et de la Flottille à l’empereur Napoléon. Posée par le maréchal Soult, commandant en chef, 18 brumaire an XIII (9 novembre 1804), anniversaire de la régénération de la France ». La première pierre étant posée, les travaux, dont la durée est estimée entre trois et quatre ans, peuvent commencer : la statue de l’empereur sera exécutée par Jean-Antoine Houdon, l’un des plus grands sculpteurs de son temps. La colonne sera en marbre Boulonnais, car il est de si bonne qualité qu’on renonce à en faire venir de Carrare.
 


Dessin du monument par l’architecte Labarre en 1804 [1]

La colonne détournée

Mais à la chute de l’Empire, alors que la colonne s’élève environ au tiers de sa hauteur, la sculpture de l’empereur par Houdon, déjà réalisée et en attente d’être posée, est brisée et jetée à la fonte pour celle de Henri IV sur le Pont-Neuf ; les travaux sont arrêtés. Ils reprennent en 1819, toujours sous la direction d’Eloi Labarre, une fois que la décision est prise par les deux chambres que la colonne de la Légion d’honneur deviendrait la colonne des Bourbons, afin de commémorer la restauration de la monarchie. Le 2 juillet 1821, on pose la dernière pierre de la colonne, en scellant à son sommet une plaque de bronze gravée d’une inscription à la gloire de la Restauration « … Devenue un monument de Paix, Par la restauration du trône des Bourbons, Elle a été achevée sous les auspices de S.M. Louis XVIII et consacrée au souvenir toujours cher aux Français de son heureux retour dans ses états en 1814… » Une fois la colonne achevée, on place à son sommet le « globe de la légitimité » : en bronze doré ceinturé de quatre fleurs de lys et surmonté d’une couronne ; le tout est inauguré le 24 août 1823, veille de la Saint-Louis.

La colonne retrouvée

Avec l’arrivée au pouvoir en 1830 de Louis-Philippe, fils du régicide Philippe-Égalité, la couronne royale et les fleurs de lys sont enlevées ; les lys sont remplacés par quatre étoiles. Le 4 juin 1831, la colonne retrouve sa vocation d’origine en prenant officiellement le nom de « Colonne de la Grande Armée ». Mais il faut attendre le 14 mai 1838, pour que, sous la pression du maréchal Soult alors ministre de la Guerre, la Chambre des députés vote enfin le crédit nécessaire à la pose d’une statue de l’Empereur et à l’achèvement des travaux. En août 1838, la réalisation d’une nouvelle statue est confiée à François-Joseph Bosio ; celle-ci est achevée juste à temps en novembre 1840, pour être placée sur les bords de Seine, face aux Invalides, le 15 décembre 1840, jour de l’entrée dans la capitale des cendres de l’Empereur, revenant de Sainte-Hélène. Le 20 juillet 1841, la statue prend la route de Boulogne ; le voyage dure six jours. Pendant la première quinzaine d’août, le temps détestable et de forts vents ralentissent le travail des ouvriers, de sorte que la statue n’est hissée au sommet de la colonne que le matin du 15 août. Elle est en place à midi pour la cérémonie triomphale d’inauguration de l’après midi. Du haut de sa colonne, l’Empereur commence une veille qui va durer cent ans…

La colonne mutilée

Si la Grande Guerre laisse la colonne de la Grande Armée intacte, il n’en est pas de même de la guerre de 1939-1945. En mai 1940, lors des combats pour la défense de Boulogne, les Allemands prennent le parc de la colonne comme point de rassemblement de leurs convois. C’est ainsi qu’un obus, tiré contre ces rassemblements ennemis d’un des contre-torpilleurs alliés qui croisent au large, traverse la statue de part en part à hauteur de la poitrine. Pendant l’occupation, les Allemands respectent le monument : ils inhument même au pied de la colonne plus de trois cents de leurs marins morts en mer au cours des combats contre la Grande-Bretagne. En 1944, lors de la libération de Boulogne, les troupes britanniques bombardent impitoyablement ce sanctuaire et atteignent gravement la colonne de sorte que la statue, déchiquetée par les obus, s’effondre en partie. La statue décapitée de l’Empereur n’est plus qu’un bloc de bronze informe, une épave branlante sur le faîte de la colonne.
 


Photo de l’épave de la statue de l’Empereur prise en 1959 [1]

Tête de Napoléon, retrouvée dans le cimetière le la Kriegsmarine du parc de la Colonne, où elle avait été projetée par les bombardements [1]

La colonne ressuscitée

Après la guerre, c’est le général de Gaulle qui signe l’autorisation de remplacer la statue. Partageant l’idée première de la Grande Armée, il décide que Napoléon porterait sa redingote légendaire de petit caporal et l’épée d’Austerlitz. Le 8 mai 1962, une nouvelle statue, œuvre de Pierre Stenne, est hissée au sommet de la colonne ; elle est inaugurée le 2 juin, en présence de Pierre Messmer, alors ministre des Armées. Mais auparavant, on avait tenu à s’assurer que ce monument, venant de subir les affronts de l’histoire durant plus de cent cinquante ans, serait désormais, conformément au vœu de la Grande Armée, capable de résister aux siècles… 
A l’automne 1961, l’ONERA est mandaté pour estimer les efforts et moments aérodynamiques globaux auxquels cette nouvelle statue, une fois en place au sommet de la colonne, sera soumise [3].

Napoléon en soufflerie à l’ONERA-Meudon

Des essais aérodynamiques ont donc été effectués dans la soufflerie S3Ch du centre ONERA de Meudon. Cette installation date de 1948 et fût, à l’époque de sa construction, « une prime à la grande soufflerie de Modane » [4], elle-même prise de guerre de la France à l’Allemagne après le second conflit mondial. La soufflerie transsonique S3Ch, réplique à l’échelle 1/8 de celle de Modane, comporte en 1962 une veine d’essai circulaire de 1 m de diamètre. La maquette fournie à l’Onera est la réplique à l’échelle 1/13ème du projet de statue. Elle mesure 36,5 cm de hauteur, la statue mesurant 4,75 m en vraie grandeur. De tels essais auraient bien sûr pu être effectués sur la statue à l’échelle 1 dans la grande soufflerie de Modane, mais pour des coûts bien supérieurs…

La vitesse maximale du vent envisagé au sommet de la colonne était de 200 km/h. Cette limite n’était nullement surdimensionnée, comme le prouvera la grande tempête de Noël 1999, où de telles vitesses furent atteintes sur les côtes françaises. Toutefois les essais furent effectués à une vitesse deux fois et demi supérieure, soit à 500 km/h. En effet, cette vitesse correspond à un nombre de Mach de 0,4, commodément atteignable dans cette soufflerie, dont la plage accessible de nombre de Mach était à l’époque comprise entre 0,3 et 1,02 [5]. Les essais simulent un vent horizontal, c’est-à-dire parallèle au plan du socle de la maquette, pour une pression voisine de la pression atmosphérique et une température de 20°C.

Le socle de la maquette était fixé sur une balance aérodynamique - elle même intégrée au sol de la soufflerie - au moyen de huit trous uniformément répartis tous les 45°, ce qui autorisait, en décalant la maquette, huit positions différentes par rapport à l’axe de la soufflerie et à la direction du vent. Une variation continue possible de l’angle de la balance entre -15° et +30 ° permettait d’effectuer des mesures pour toutes les orientations de la maquette par rapport au vent, entre 0° et 360°.  

Pour un aéronef, la connaissance du torseur aérodynamique complet est requise, c’est-à-dire que l’on mesure les trois forces et les trois moments, auxquels est soumis l’objet testé, ce qui nécessite l’emploi d’une balance à six composantes. Mais dans le cas de cet essai, l’effort vertical FZ n’a pas été mesuré, la portance engendrée par le vent sur le célèbre bicorne étant négligeable devant le poids de la monumentale statue de bronze. La balance à cinq composantes employée permettait de mesurer la force de traînée FX et de la force latérale FY , ainsi que les trois moments associés à FX, Fy et FZ (non mesurée). Les deux composantes horizontales de la résultante aérodynamique et les trois composantes du moment aérodynamique sont données dans un système d’axes passant par la section des chevilles de la statue, laquelle correspond à la section d’aire minimum.

Les résultats des essais montrent que l’effort maximum appliqué à la statue est obtenu par vent de face ou de dos. Une prudente conclusion recommande cependant d’appliquer un coefficient de sécurité aux valeurs données, en vue d’effectuer les calculs de résistance des matériaux…

Le monument rendu au public

Endommagée pendant la Seconde Guerre mondiale, la colonne de la Grande Armée fut restaurée dans les années 1950. La mutilation la plus grave concernait la statue de l’Empereur, à tel point qu’il fallu la remplacer. L’oeuvre nouvelle, réalisée par Pierre Stenne et qui représente Napoléon dans son habit légendaire est maintenant en place depuis cinquante ans. L’ancienne statue fut néanmoins restaurée en 1984 et disposée dans l’un des pavillons de l’entrée du domaine [7]. Le site continue aujourd’hui de faire l’objet d’une revalorisation, avec notamment, la sécurisation du belvédère. Après avoir gravi les deux cent soixante trois marches qui mènent au sommet de la colonne, on peut, par temps clair, découvrir un très beau panorama et admirer les côtes anglaises, auxquelles la statue de Napoléon tourne le dos.

La statue de L’empereur érigée au sommet de la colonne en 1962 est l’œuvre de Pierre Stenne. Napoléon est vêtu de son uniforme de campagne et coiffé de son célèbre chapeau ; il glisse sa main droite à l’intérieur de son gilet et rejette l’autre derrière son dos. Cette représentation stéréotypée de l’Empereur permet d’identifier immédiatement le personnage, même de loin. crédit www.mincoin.com

Erigée à Wimille, au lieu dit du Camp de Boulogne, à proximité de Boulogne-sur-Mer, la colonne de la Grande Armée a été classée monument historique par arrêté du 31 mars 1905. (crédit Marc Ryckaert – 2007)

Références

[1] A. Chatelle
La Colonne de la Grande Armée
Ouvrage « publié au profit de la restauration de la statue de l’Empereur sur la Colonne de la Grande Armée et pour lequel il a été fait appel à tous les membres de l’Ordre National de la Légion d’Honneur… Comme en 1804, le Maréchal Soult avait fait appel, pour sa construction, à toutes les troupes de la Grande Armée et de la Flottille Impériale du Camp de Boulogne. » Août 1959.

[2] Lavigne, éditeur
La Colonne de la Grande Armée à Boulogne-sur-mer. 1941, pp. 5-35

[3] B. Chanetz, M.-C. Coët et J. Tensi
La Grande Soufflerie de Modane
PEGASE n°137. Juin 2010, pp. 13-29


[4] M. Flament, J. Monin, P. Rebuffet
Mesures des efforts et moments dus au vent agissant sur la statue de Napoléon 1er  (échelle 1/13ème). Onera - Procès Verbal d’essais 1/810/AY. Mars 1962

[5] Souffleries de recherches de la Direction de l’Aérodynamique et souffleries Industrielles de la Direction des Grandes Souffleries de Modane-Avrieux
Avril 1969 – dépôt légal 2ème trimestre 1969 – n° 329.

[6] Sur les traces des fondeurs de Malakoff
Malakoff infos. Décembre 2007-Janvier 2008

[7] F. Debussche
Les monuments de Boulogne-sur-Mer : guide historique et architectural. 1998  

De la simulation sur maquette à l’estimation des efforts réels

Les efforts obtenus sur la maquette ont été traduits en coefficient adimensionnés, du type

Le C_X = F_X/0,5 ρ S_maq V²  et C_Y = F_y/0,5 ρ S_maq V² , où :

• ρ est la masse volumique de l’air ;
• V = 500 km/h la vitesse du vent en soufflerie ;
• S_maq = 0,0296 m² la surface frontale de référence de la maquette.

Le calcul du coefficient de résultante aérodynamique C_R (défini comme étant la moyenne quadratique de C_X et C_Y) conduit à la valeur C_R = 0,92, lorsque la statue est face ou dos au vent. 

Notons que ce résultat est proche de la valeur connue (C_R = 0,8) pour un corps cylindrique d’allongement relatif (rapport hauteur/diamètre) de l’ordre de 2,5 auquel peut être grossièrement assimilée la statue.

À partir des coefficients aérodynamiques obtenus en soufflerie, il est possible d’estimer les efforts à redouter sur la statue réelle pour un vent horizontal de 200 km/h. L’effort maximal résultant sera alors égal à Rmax= C_Rmax . S . 0,5 ρ V²  , où

• ρ est la masse volumique de l’air, 
• S = 5 m²   la surface frontale réelle de la statue
• V = 200 km/h la vitesse maximale du vent, envisagée au sommet de la colonne. 

Cet effort maximal atteint 9025 N lorsque la statue est face ou dos au vent. Il s’applique au centre de poussée, située à 2,15 m au-dessus de la semelle inférieure du socle. Les moments maximums de flexion et de torsion que la statue pourrait subir furent également estimés.

La maquette est fixée sur la balance par l’intermédiaire d’une couronne profilée ayant pour but d’éviter les décollements de couche limite que produirait, dans un montage en soufflerie, le flanc vertical du socle en présence de la paroi de la veine. (crédit ONERA)

Daté de mars 1962, le PV d’essais de l’ONERA est co-signé par tros personnes : le responsable de l’essai, le chef de la soufflerie et le directeur scientifique adjoint de la direction de l’aérodynamique

Définition du système d’axes dans lequel sont données les trois composantes du moment aérodynamique. crédit ONERA

La position du centre de poussée au dessus de la semelle inférieure du socle est donnée relativement à la hauteur totale de la statue, en fonction de l’orientation du vent. crédit ONERA

La maquette pour les essais en soufflerie, réplique à l’échelle 1/13^ème du projet de statue due au ciseau de Pierre Stenne, est un bronze d’art de 36,5 cm de hauteur, fabriqué à la cire perdue par Georges Rudier, dernier représentant d’une dynastie de fondeurs, installé à Châtillon et qui avait par ailleurs la clientèle des musées Maillol et Rodin [6]. crédit ONERA

Le bronze de Soult

« Sire, prêtez-moi du bronze, je vous le rendrai sur les champs de bataille ». C’est en ces termes que le maréchal Soult s’adresse à l’Empereur, pour obtenir le bronze nécessaire à la statue et aux bas-reliefs du socle.

Lors de la Restauration, le bronze de Houdon et les grands bas-reliefs sont fondus afin de couler la statue d’Henri IV pour le Pont Neuf. Toutefois, on épargne la partie du bas-relief représentant le maréchal Soult soumettant les plans de la colonne à l’Empereur et on la lui adresse en « port dû ». Le maréchal s’acquitte des 283,45 francs demandés en accompagnant la somme de ce billet : « Ce sera, Monsieur, la troisième fois que j’aurai payé le même bronze, la première ce fut de ma personne quand nous le prîmes sur les ennemis, la deuxième lors de la souscription pour fournir aux frais quelconques du monument de Boulogne et la troisième entre vos mains ».

En juin 1838, sous la Monarchie de Juillet, le maréchal Soult revenant de Londres où il représentait la France au couronnement de la jeune Reine Victoria, s’arrête à Boulogne, satisfait de revoir son monument, qu’il sait désormais devoir être achevé, puisqu’il a fait voter les subsides nécessaires, le mois précédent.    ■

L’ordre du jour du maréchal Soult, pour l’érection de la colonne  [1]