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DADS - Aéroélasticité et dynamique des structures

Aéroélasticité des hélicoptères

Décrochage dynamique

Le département DADS participe au Projet de Recherche Fédérateur Onera "Décrochage dynamique" à travers des activités liées aussi bien à la simulation numérique qu’à la réalisation d’essais en soufflerie.
 

Ce projet a pour objectif d’améliorer la compréhension des phénomènes aérodynamiques autour d’un profil oscillant à grande amplitude (décrochage profond et modéré). Les résultats des différentes campagnes d’essai serviront à développer et enrichir des codes de calculs CFD (HOST – Bifurcation de Hopf), qui pourront être incorporés dans le code de simulation aérodynamique elsA.
 

A ce titre, DADS a mené en 2004 deux types d’activités à vocation expérimentale :

  • participation à une campagne d’essai dans la soufflerie F2 de l'Onera sur un profil bi-dimensionnel OA209 en oscillation forcée
  • conception d’une maquette pour l’étude du décrochage dynamique sur un profil OA209 tri-dimensionnel et évaluation en laboratoire du comportement statique et dynamique du prototype de cette maquette (corde 300 mm)
     

La campagne d’essai menée à F2 avait pour but de tester une maquette de profil OA209 bi-dimensionnel d’une corde de 500 mm. Lors de ces essais, DADS était en charge des acquisitions de toutes les mesures instationnaires sur le profil, à savoir : pressions instationnaires (40 capteurs, répartis dans une section), films chauds et fils chauds, accéléromètres. En tout, 96 voies de mesures instationnaires ont été enregistrées. Après le déroulement de la campagne, la base de données instationnaires a été distribuée aux partenaires du projet. Les figures 1 et 2 présentent les répartitions de pression instationnaires sur un cycle d’oscillation du profil (vitesse de l’écoulement = 55 m/s, incidence statique = 11°, incidence dynamique 5.5°, fréquence d’oscillation = 1.75 Hz).
 

Fig. 1 : Répartition de pression instationnaire à l’extrados du profil OA209 sur un cycle
Fig. 1 : Répartition de pression instationnaire à l’extrados du profil OA209 sur un cycle
Fig. 2 : Répartition de pression instationnaire à l’intrados du profil OA209 sur un cycle
Fig. 2 : Répartition de pression instationnaire à l’intrados du profil OA209 sur un cycle

Par ailleurs, la conception de la maquette pour l’étude à F2 du décrochage dynamique sur un profil OA209 3D se poursuit en collaboration avec le département Etudes et Réalisation de Maquettes de l'Onera (DERM). Cette maquette sera mise en mouvement à l’aide d’un vérin rotatif hydraulique et trois angles de flèche seront possibles : -30°, 0°, +30°. La partie profilée de la maquette fait appel à une technologie composite : bord d’attaque en noyer, cœur en mousse Rohacell, peaux intrados et extrados en carbone-époxy. La liaison avec le vérin est réalisée grâce à une « pince » en acier. Le moule de la maquette 2D de corde 300 mm étant disponible, DERM a réalisé un prototype de la maquette 3D et l’a livrée à DADS pour une évaluation en laboratoire. La figure 3 montre ce prototype monté sur le vérin rotatif en laboratoire à DADS. Divers essais ont été réalisés à l’aide de ce prototype, permettant notamment la comparaison entre les fréquences propres calculées à DADS et celles relevées sur le prototype. Des essais de chargements statiques de la maquette ont été effectués (voir figure 4) ainsi que des essais de fonctionnement dynamique sous charge.

 

Fig. 3 : Prototype de la maquette 3D montée sur le vérin rotatif en laboratoire
Fig. 3 : Prototype de la maquette 3D montée sur le vérin rotatif en laboratoire
Fig. 4 : Essai sous chargement statique du prototype de la maquette 3D
Fig. 4 : Essai sous chargement statique du prototype de la maquette 3D

Les activités prévues dans le cadre du projet concernent les acquisitions des données instationnaires lors de l’essai 2D de la maquette OA209 de 300 mm de corde, puis la mise au point en laboratoire de la version équipée (112 capteurs de pression instationnaire et 12 accéléromètres) de la maquette 3D et la conduite de l’essai de cette dernière à F2.

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