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DAAC - Aéroacoustique

AEID - Acoustique et environnements induits au décollage

Presentation

Contexte général

L'activité sur l'environnement acoustique des lanceurs est fortement liée à Ariane 5 et aux projets de lanceurs futurs. La recherche amont est menée dans le cadre du pôle AEID (Acoustique et Environnements Induits au Décollage) initié par le CNES et dont les partenaires sont, outre l'ONERA, Astrium-ST, le CEAT de l'Université de Poitiers, le CNES et les laboratoires de recherche d'ECL et de PPRIME. Des études à vocation plus industrielle sont entreprises en parallèle pour accompagner l'assistance technique des programmes Ariane 5 et VEGA. AEID mobilise différents départements de l'Onera, dont DADS, DMAE, DEFA et DSNA qui en assure la coordination.

Problématique

La mission de AEID est de comprendre, maîtriser et réduire l’ambiance acoustique et l’onde de souffle (ODS) au décollage afin d'améliorer le confort des charges utiles (satellites et équipements) et limiter les contraintes mécaniques sur la structure du lanceur lors de l’allumage des moteurs. L'acoustique est principalement liée au bruit de jet des moteurs qui induit des excitations à l’intérieur de la coiffe par un couplage entre l’acoustique externe et la structure. Il existe aussi des excitations par transmission solidienne.

Lors de la phase d'allumage des deux étages d'accélération à poudre (EAP) contenant le propergol solide, une réaction chimique et mécanique brutale engendre une onde de souffle en sortie de tuyère (IOP pour Ignition OverPressure) puis en sortie de carneaux (DOP pour Duct OverPressure).

Bruit de jet et Onde De Souffle (IOP et DOP) engendrés au décollage de Ariane 5
Bruit de jet et Onde De Souffle (IOP et DOP) engendrés au décollage de Ariane 5

Parallèlement aux études en Recherches et Technologie (R&T), de nombreuses mesures acoustiques ont été effectuées au voisinage du lanceur dans le cadre de l’assistance technique. Outre les contrôles indispensables pendant le tir, elles permettent de disposer de signaux microphoniques à échelle réelle, nécessaires à la connaissance des ordres de grandeur des différents mécanismes mis en jeu.

Localisation des sources du bruit de jet de A5 au décollage. A gauche : Vol 503 carneau court ; à droite : Vol 504 rallonge carneau
Localisation des sources du bruit de jet de A5 au décollage.
A gauche : Vol 503 carneau court ; à droite : Vol 504 rallonge carneau


Le développement de modèles semi-empiriques et numériques, les essais en laboratoire au Centre Onera du Fauga-Mauzac et au banc MARTEL du CEAT de l'Université de poitiers et, de manière plus générale, l’ensemble des études réalisées dans le projet ont contribué à dimensionner deux systèmes efficaces de réduction du bruit de jet : la prolongation des carneaux et l’injection d’eau. Ces systèmes ont été mis en œuvre avec succès sur les pas de tir à échelle réelle.

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