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Accueil du site > Installations expérimentales > Propulsion spatiale & souffleries hypersoniques > Installations FAST > Activités

Activités

  • Étude des écoulements ionisés hors équilibre appliqués aux rentrées atmosphériques.

L’atterrissage sur Mars, Vénus, ou le retour d’échantillons sur Terre utilise la présence d’une atmosphère pour ralentir les sondes d’exploration planétaire, depuis une vitesse d’approche allant de 5 à 12 km/s pour atteindre quelques centaines de mètres par seconde.

Cette manœuvre nécessite de développer des protections thermiques performantes, pour lutter efficacement contre la chaleur développée durant le freinage aérodynamique. Les matériaux de ces boucliers thermiques doivent être testés avant leur emploi dans des missions opérationnelles, et l’environnement dans lequel ils doivent travailler doit être déterminé avec précision. Les installations de laboratoire au sol, fournissent des écoulements à très haute enthalpie, qui représentent les processus rencontrés durant le freinage à haute vitesse en début de rentrée atmosphérique, lorsque les charges mécaniques et thermiques sont les plus importantes.

La simulation de conditions de vol hypersonique nécessite la mise en œuvre d’écoulement à haute température. Les torches à plasma (inductif ou arc jet) permettent l’étude fine des échanges énergétiques, en créant des écoulements de plasmas dans des conditions physiques et chimiques proches des conditions au voisinage du véhicule en vol. Leur contribution s’étend du domaine des matériaux (sélection, qualification) à la validation de codes numériques et modèles physiques. Cette étude expérimentale est menée grâce au moyen d’essai PHEDRA de la plateforme FAST.

Plus de détails : Étude des écoulements ionisés hors équilibre appliqués aux rentrées atmosphériques

  • Etude du contrôle d’écoulements supersoniques par actionneurs electro-hydrodynamique (EHD) et magnéto-hydrodynamique (MHD)

Le contrôle d’écoulement est une technique qui permet de manipuler un écoulement libre ou à proximité d’une paroi, à l’aide des dispositifs passifs ou actif pour produire des changements favorables. Ces changements sont par exemple : le retardement ou l’avancement de la transition laminaire/turbulent au niveau de la couche limite, le contrôle de la turbulence, ou encore la prévention du décollement.

Ces modifications ont pour objectif par exemple de réduire la traînée, augmenter la portance, réduire le bruit et enfin améliorer le mélange dans la couche limite. Prandtl, en 1904 fut le premier à introduire le concept de la couche limite autour d’un obstacle. En effet Il proposa une solution permettant de favoriser le re-attachement de la couche limite, et par la même occasion il proposa une explication du phénomène de décollement.

Les avantages potentiels pour le contrôle aérodynamique des actionneurs electro-hydrodynamiques (EHD) et magnétohydrodynamiques (MHD) sont nombreux. En premier lieu, leur utilisation ne nécessite pas d’apport supplémentaire de masse et permet donc de s’affranchir des circuits de pressurisation des lignes de gaz utilisées par exemple dans des dispositifs de soufflage ou aspiration de couche limite. D’autre part, les courants électriques mis en jeu par les actionneurs montrent que la dynamique de ces décharges est très rapide et les temps de réponse très courts. Enfin comme ils ne possèdent pas de pièce mécanique mobile, leur encombrement est très réduit et lorsqu’ils sont désactivés ils n’interagissent pas avec l’écoulement.

En ce qui concerne les écoulements hypersoniques, comme c’est le cas des écoulements de rentrées atmosphériques, les actionneurs EHD et MHD sont la solution la plus adapté pour avoir un contrôle efficace de l’écoulement. Les études expérimentales sont menées sur les moyens d’essai MARHY et PHEDRA de la plateforme FAST.

Plus de détails : Le contrôle d’écoulements supersoniques par actionneurs electro-hydrodynamique (EHD) et magnéto-hydrodynamique (MHD)