Des outils de diagnostic des écoulements pour rendre le transport aérien plus «vert»
Dans sa Vision 2020, le conseil consultatif ACARE (Advisory Council for Aviation Research and Innovation in Europe) a défini des cibles ambitieuses de réduction des rejets et du niveau sonore. Ces objectifs imposent de notables améliorations dans la conception des systèmes aérodynamiques et de propulsion. Il faut pour cela des outils sophistiqués de vérification des écoulements impliquant des processus complexes comme la combustion et l'aéroacoustique. Des scientifiques ont lancé le projet AFDAR («Advanced flow diagnostics for aeronautical research»), financé par l'UE, pour concevoir et évaluer des outils de diagnostic des écoulements afin de faire progresser l'aérospatiale. Ils ont grandement contribué au développement de techniques de mesures par imagerie non invasive, pour la conception d'avions et la caractérisation en soufflerie. L'équipe du projet s'est notamment intéressée à la vélocimétrie par imagerie de particules (PIV), pour mesurer le champ d'écoulement autour des ailes, et mieux comprendre les problèmes d'aérodynamique. Elle a cherché à obtenir des mesures volumétriques sur les ailes et les ailerons, ainsi qu'à obtenir bien plus vite des mesures et des analyses aérodynamiques précises avec un système échantillonnant dans la gamme du kilohertz. Elle a également cherché à approfondir la compréhension de la physique des turbulences en aérodynamique, avec une résolution bien plus élevée (plusieurs ordres de magnitude), à l'aide d'une micro-PIV à longue distance. Les nouvelles techniques ont amélioré la conception des avions et des systèmes de propulsion, diminué le bruit et optimisé la combustion pour réduire les rejets de gaz carbonique. Les scientifiques ont conduit des analyses en haute résolution d'écoulements sur des ailerons avec séparation laminaire et transition, des cascades de turbine transsoniques, et des chambres de combustion à très faible production d'oxydes d'azote. Ils ont aussi amélioré les diagnostics des écoulements pour l'aérodynamique et l'aéroacoustique d'ailes équipées de dispositifs hypersustentateurs. Les expériences conduites sur les écoulements hypersustentateurs, autour d'un aileron à trois éléments, devraient servir de référence afin d'améliorer les simulations par calculs de dynamique des fluides pour les systèmes hypersustentateurs. Les approches expérimentales appliquées par AFDAR ont associé des analyses d'écoulements et la localisation des espèces chimiques et thermiques, indispensables pour comprendre et optimiser la combustion. La combinaison de techniques PIV perfectionnées pour l'aile, et d'analyses aéroacoustique de la turbomachine, ont renseigné des bases de données expérimentales fort utiles. Tout ceci devrait aider les concepteurs à améliorer le rendement et à réduire les sources de bruit aérodynamique. Les travaux du projet devraient soutenir les progrès dans les transports aériens, apportant divers avantages comme des avions plus rapides, plus sûrs, moins polluants et peut-être moins coûteux.
Mots‑clés
Outils de diagnostic des écoulements, transport aérien, propulsion, aéronautique, vélocimétrie par imagerie de particules
