Actualités
Février 2005
Une première sur un nouveau banc d'investigation aérothermoacoustique
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En 2004, le Département Modèles pour l'Aérodynamique et l'Energétique (DMAE) s'est doté d'un nouveau banc d'investigation aérothermoacoustique (B2A). Cet équipement est destiné à mesurer les caractéristiques d'impédance d'un matériau placé en paroi de la veine en présence d'un écoulement rapide et chaud. Ce dernier peut en effet aller jusqu'à Mach 0,6 et atteindre une température de 620 K. Pour parvenir à réaliser ces mesures, l'originalité est d'avoir fait appel à la vélocimétrie laser Doppler, une technique développée depuis plusieurs années et déjà utilisée pour acquérir des données aérodynamiques. " Pour effectuer ce type de mesures sur des matériaux utilisés dans l'aéronautique, comme une structure en nid d'abeille par exemple, jusqu'à présent nous utilisions un microphone placé à l'intérieur du matériau étudié. Il s'agit donc là d'une première ", déclare Frank Simon, ingénieur de recherche de l'unité C2A (Couplage Aérothermique et Acoustique).
Des chercheurs, notamment à l'Université du Mans, très en pointe dans ce domaine, ont déjà fait appel à cette technique laser, mais l'ont utilisé en l'absence d'écoulement. Précisons que les premiers essais menés par les ingénieurs de l'unité C2A ont été réalisés jusqu'à Mach 0,3. " L'intérêt de cette technique laser est qu'elle nous permet d'obtenir des cartographies acoustiques grâce auxquelles nous visualisons le cheminement de la propagation des ondes au-dessus et à la surface du matériau. De la sorte, nous pouvons savoir si tel ou tel matériau présente un comportement homogène d'absorption ". Ce type d'outil servira également à valider des codes de calcul aéroacoustiques. Ce nouveau banc a déjà été utilisé dans le cadre d'une étude menée pour le compte d'Airbus.
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Propagation radioélectrique à travers l'atmosphère : coopération entre l'Onera et l'ISRO
Fin 2005, début 2006 l'Inde devrait lancer le satellite expérimental GSAT4. Dans le domaine des télécommunications, l'ISRO, l'Agence spatiale indienne s'intéresse en effet de plus en plus à la bande Ka (20/30 GHz) notamment pour développer les liaisons multimédia à haut débit. Or les conditions de propagation dans les zones humides - tropicales ou équatoriales - étant potentiellement assez différentes de celles observées en milieu tempéré, l'ISRO souhaite réaliser un certain nombre de mesures préalables avec ce satellite. Rappelons que les précipitations constituent à ces fréquences le principal risque d'atténuation, voire de coupure, des signaux radioélectriques qui se propagent à travers l'atmosphère. " Dès 2006, nous allons donc effectuer des mesures systématiques durant deux ans afin de disposer des statistiques sur le risque d'atténuation des signaux radioélectriques traversant l'atmosphère. Ces informations sont nécessaires à la mise en place de systèmes de télécommunications s'adaptant en temps réel aux conditions de propagation ", explique Joël Lemorton, Chef de l'unité " Antennes et Propagation Radioélectriques " au sein du Département Electromagnétisme et Radar (DEMR). L'accord de coopération entre l'Onera et l'ISRO a été signé à l'automne dernier.
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Dans ce domaine, les équipes de l'Onera disposent en effet d'un savoir-faire important, acquis dans le cadre de collaborations avec la DGA et le CNES, en particulier à l'occasion de la préparation du satellite Stentor qui, hélas, a été détruit lors de l'échec du Vol 517 d'Ariane 5 ECA en décembre 2002. Les ingénieurs de l'Onera se rendront en Inde en mars 2005 afin de poursuivre la définition de la future campagne avec leurs collègues indiens. Précisons que c'est une entreprise toulousaine, " Technologies et Systèmes " (anciennement SEO) qui a reçu le contrat de l'ISRO pour développer les stations qui permettront de réceptionner les signaux lors des campagnes de mesures en 2006. Pour sa part, l'Onera fournira également une station de réception, mais aussi un radiomètre multi-fréquences qui permet de mesurer les rayonnements de l'atmosphère afin de calibrer les mesures de signaux satellitaires. Celui-ci devrait être installé dans le courant de l'année 2005. Soulignons que c'est la première fois que l'Onera travaille avec l'Inde dans le domaine de la propagation radioélectrique.
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Mise en oeuvre de Timbre-Poste en configuration 3 voies infrarouges dans le cadre du projet IMS
IMS (Imagerie MultiSpectrale) est un projet qui vise à évaluer l'apport de l'imagerie multispectrale par rapport à l'imagerie classique mono-bande dans le cadre de scénarios militaires dans des configurations sol-sol. Ce projet comprend une partie modélisation et une partie expérimentale, le but de cette dernière étant d'une part de valider l'outil de modélisation radiométrique développé dans le cadre du projet, COMANCHE-CI, et d'autre part d'évaluer directement les scénarios militaires d'intérêt à partir d'acquisitions Timbre-Poste. Aussi ces derniers ont-ils été mis en oeuvre sur le terrain de l'ETAS, à Angers, dans le cadre d'une campagne qui s'est déroulée du 11 au 29 octobre 2004. A cette occasion ont été déployés un instrument de mesure spectro-radiométrique couvrant tout le domaine infrarouge, et l'imageur Timbre-Poste, version sol trois voies infrarouge, développé par l'Onera et installé au sommet de la tour optronique de l'ETAS.
" Timbre-Poste est un instrument de très haute qualité radiométrique. Pour cette étude, nous l'avons doté d'une troisième voie infrarouge ce qui nous a permis d'acquérir simultanément une scène infrarouge dans trois bandes spectrales spécifiquement définies pour l'étude ", explique Laurent Poutier, ingénieur de recherche au sein de la nouvelle unité POS (Propriétés Optiques des Scènes) du Département d'Optique Théorique et Appliquée (DOTA). En tout, neuf personnes de l'Onera ont participé à cette campagne. Aujourd'hui se poursuit la phase de dépouillement des résultats obtenus, avec d'une part la validation du code de calcul COMANCHE-CI à partir des mesures spectroradiométriques, d'autre part l'analyse des 50 images Timbre-Poste 3 voies produites. " Il s'agit d'en extraire toutes les informations susceptibles de démontrer l'apport de l'imagerie multispectrale par rapport aux images classiques large bande en infrarouge ", précise Laurent Poutier.
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Un simulateur de vol et des lois de pilotage et de guidage pour le CNES
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Programme de l'Agence spatiale japonaise JAXA, HSFD2 (High Speed Flight Demonstrator) a pour objectif d'étudier la partie basse de la trajectoire, c'est-à-dire la phase transsonique, du démonstrateur d'un véhicule de rentrée atmosphérique à l'échelle 1/4 baptisé " HOPE " afin de mesurer les coefficients aérodynamiques. Dans le cadre de la coopération CNES/JAXA, l'agence spatiale française a mis à disposition ses installations de Kiruna en Suède pour procéder à l'essai de la maquette japonaise le 1er juillet 2003, qui a été détruite à la fin du vol, et s'est engagée à fournir aux Japonais des lois de guidage et de pilotage. " Nous intervenons précisément pour développer ces lois de guidage et de pilotage ", explique Frank Jouhaud, responsable de l'unité " Identification et Commandes " (IDCO) au sein du Département Commande des Systèmes et Dynamique du vol (DCSD). Commencé en mai 2004, le travail de cette équipe doit s'achever en mai prochain. L'Onera fournira alors à l'agence spatiale japonaise des lois de guidage et de pilotage que celle-ci pourra tester sur son propre simulateur. De son côté, le CNES recevra également ces lois de guidage et de pilotage mais aussi un simulateur de vol, fruit de plus de vingt ans de travaux démarrés à l'Onera dans le cadre du programme Hermes. Ces travaux intéressent tout particulièrement le CNES dans le cadre du développement de futurs lanceurs récupérables.
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Premiers essais d'un prototype de capteur de pression instationnaire haute température
" Les capteurs piézo-électriques, non intrusifs, capables de mesurer des fluctuations de pression à haute température, c'est-à-dire jusqu'à environ 1000 à 1100°C, constituent notre créneau. C'est un sujet sur lequel nous travaillons depuis plusieurs années pour répondre à un besoin exprimé par les industriels ", résume Patrick Kayser, ingénieur de recherche dans l'unité " Capteurs et Microtechnologie " du Département Mesures PHysiques (DMPH). En octobre dernier, au CEPr, dans le cadre d'un contrat avec Snecma Moteurs, cette équipe a installé dans la chambre de combustion " Low Nox " du banc CLEAN - commun à plusieurs motoristes dont Snecma - un prototype de capteur de pression instationnaire haute température en couches minces afin de valider sa fonctionnalité et sa tenue mécanique. " L'idée de Snecma était de profiter de ce banc pour substituer à des bougies d'allumage de chambre de combustion une fausse bougie instrumentée équipée de notre élément sensible en couches minces ", explique-t-il.
Aujourd'hui, il reste à intégrer ces éléments sensibles, à base de nitrure d'aluminium piézo-électrique obtenu par pulvérisation cathodique, dans des corps optimisés sur le plan mécanique, mais aussi à améliorer leur sensibilité et à augmenter leur température d'utilisation. Suite à une première thèse sur le sujet achevée en 2000, une seconde thèse, commencée il y a un peu plus d'un an, a pour objectif de déposer l'élément sensible du capteur, actuellement élaboré sur des pièces planes en céramique, directement sur des aubes de turbomachine. " Par conséquent, il s'agit de réussir ces dépôts multicouches sur du métal et sur des surfaces qui ne soient plus planes mais courbes, d'où la nécessité d'évolutions importantes en termes de conditions d'élaboration pour parvenir à conserver les propriétés physiques que nous obtenons actuellement ", conclut Patrick Kayser.
Structure multicouche des capteurs
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