Zoom in the Lab

32 - Courants d'air sur l'eau

Une maquette de bâtiment de projection et de commandement [BPC] en situation dans la soufflerie L2 de Lille
  Avant leur mise à l'eau, les navires de la marine nationale sont testés en soufflerie afin de définir leurs conditions d'utilisation.
 

Avant la mise à l'eau, les bateaux doivent subir quelques courants d'air. Depuis 1947, en effet, chaque nouveau type de navire de la marine française passe dans les souffleries de l'Onera à Lille. Objectif : étudier l'aérologie du bateau, c'est-à-dire la manière dont l'air s'écoule autour de lui. Récemment, c'est un bâtiment de projection et de commandement (BPC) qui a été testé. Destiné aux actions de débarquement,

Profil de vitesse 3D au droit du pont du bâtiment c'est un porte-hélicoptère qui transporte également des bateaux plus petits (chalands) pouvant être mis à l'eau facilement. Une maquette du bâtiment au 1/120^e a donc été réalisée, permettant de caractériser les écoulements, les tourbillons et la vitesse en mature. Même si l'on ne sait pas totalement reproduire les écoulements réels de l'air en soufflerie (on ne sait pas représenter une nappe vrillée ou les mouvements de houle du navire), toutes ces mesures sont indispensables pour mieux connaître les mouvements d'air et leurs conséquences.

Topologie de l'écoulement d'air à la surface du bâtiment

Les buts de ces essais sont multiples. Tout d'abord, les pilotes des hélicoptères ont besoin de connaître précisément les écoulements d'air. La présence d'une zone de turbulence ou d'un vent latéral est en effet préjudiciable à un bon appontage. Grâce aux essais en soufflerie, on détermine les trajectoires les plus aisées pour les hélicoptères, en évitant les zones perturbées. Ils permettent également de localiser les panaches dus à la propulsion du bateau. On peut ainsi choisir les zones sans panache pour aspirer l'air frais pour l'équipage. Le dernier objectif concerne l'anémométrie : pour connaître la direction et la vitesse du vent, le bateau est équipé d'anémomètres et de girouettes, mais les mouvements d'air perturbent ces mesures. La connaissance fine de l'aérologie permet de les corriger, et donc de déterminer précisément la vitesse réelle du vent.

L'aérologie d'un bateau est très différente de celle d'un avion. D'abord à cause de la présence d'eau. « Au niveau de l'eau, la vitesse du vent est nulle, et elle augmente progressivement entre zéro et plusieurs dizaines de mètres de hauteur », explique Christophe Verbeke, ingénieur d'essais à l'Onera de Lille. Autre différence : le vent au niveau du bateau est une combinaison du vent réel et de la vitesse du navire, et il est souvent complexe. Toutes ces spécificités doivent être prises en compte lors des essais.

C'est le premier BPC de la marine nationale. Les résultats des études d'aérologie sont donc particulièrement importants pour les futurs utilisateurs du bâtiment. « C'est un navire assez trapu, avec des parties hautes et allongées, qui créent des zones très perturbées par vent de travers », observe Christophe Verbeke. Sous ces conditions de vent, certaines manœuvres devront donc être évitées. « Nous avons préconisé de modifier l'échappement, qui posait des problèmes sur les retombées de fumées, indique-t-il. Nous avons conseillé une structure en treillis, perméable, plutôt qu'un carénage. » Dans les prochaines années, ces études devraient être utiles non seulement sur l'aspect opérationnel mais aussi dès la phase de conception du navire : « Nous proposons pour la rentrée prochaine une thèse sur le contrôle des phénomènes aérologiques, indique l'ingénieur. En rendant certaines parties plus discrètes, on réduit les tourbillons, ce qui permet d'opérer dans des conditions moins défavorables.  »