Les thèses menées à l’ONERA constituent un cadre propice à la réalisation d’études fondamentales. Cette année, la prestigieuse revue Physics of Fluids met en avant un article issu de travaux de thèse menés à l’ONERA, portant sur l’étude théorique et numérique d’instabilités aéroélastiques dans des écoulements de basses vitesses, un phénomène emblématique et pourtant simuler numériquement de façon simplifiée.
Au décollage, jetez un œil par le hublot : l’aile bouge. C’est normal, l’avion est un système souple dont le comportement global dépend du couplage entre l’écoulement d’air qui l’entoure et les mouvements de la structure qui le constitue. Dans certaines conditions de vol, ces couplages conduisent à l’émergence d’oscillations spontanées des ailes qui mettent en jeu l’intégrité de l’appareil. Pour éviter ces situations, des études aéroélastiques sont menées afin de prédire ¬¬– et d’éviter – les régimes dangereux.
Des décennies d’études aéroélastiques ont fait émerger une variété d’approches permettant de prédire théoriquement ou numériquement ces instabilités pour les régimes d’écoulements typiques des aéronefs classiques (grandes vitesses, écoulement transoniques, turbulents …). Aujourd’hui, l’avènement des nouvelles générations d’aéronefs, plus petits, plus souples et opérants à des vitesses plus faibles (écoulement laminaires), demande d’explorer des régimes dans lesquels les comportement aéroélastiques sont encore largement inconnus.
Dans ce contexte, la thèse de Johann Moulin, encadrée par Olivier Marquet, a été l’occasion de revisiter d’un point de vue théorique et numérique les instabilités aéroélastiques dans des écoulements de basses vitesses. Ces travaux fondamentaux ont été menés au sein du projet AEROFLEX, financé par le Conseil européen de la recherche (ERC) dans le cadre du programme d'innovation et de recherche Horizon 2020. L’article publié par Physics of Fluids insiste sur l’exploration paramétrique du problème, faisant apparaître des caractéristiques sensiblement différentes de celles observées à grande vitesse.
Ces travaux très amonts sont essentiels pour construire la compréhension des phénomènes, afin, plus tard, de les prendre en compte dans les designs industriels. Un exemple typique du rôle de l’ONERA dans sa maîtrise de la complexité scientifique pour accompagner les innovations.
Instabilités aéroélastiques observées en régime d'écoulement laminaire sur un modèle 2D idéalisé d'aile flexible (une plaque montée sur ressorts de flexion/torsion). Pour différents rapports de masses m et vitesses réduites U*, on peut observer un flottement de modes couplés (rouge), une divergence statique (gris) ou des vibrations induites par vortex (bleu)
