Le plan ATP donne des ailes à nos souffleries stratégiques

Des méthodes innovantes au service du besoin client

Le plan ATP comporte un volet dédié à la construction des compétences et des expertises nouvelles de DS, afin d’améliorer la valeur ajoutée pour les clients des souffleries et répondre aux besoins futurs des acteurs du domaine aéronautique.

Ce développement de méthodes repose sur 4 volets :

Les formules aérodynamiques du futur
Cela concerne toutes les études sur l'intégration motrice initiées avec E2IM et la configuration NOVA, en liaison avec les feuilles de route sur la BLI (boundary layer ingestion ou ingestion de la couche limite) menées conjointement avec les départements scientifiques. Ces études demandent de créer des bancs spécifiques et des méthodes de caractérisation des écoulements complexes permettant une compréhension plus fine et plus détaillée. L’enjeu final est notre capacité à réduire notablement la consommation des avions en carburant.

La maîtrise du bruit des aéronefs
Qu'il soit émis ou perçu, il y a beaucoup de problématiques sur cette thématique forte,  soutenue par des financements parallèles, par exemple pour l’implantation dans le coude de S1MA de liners acoustique, développés et réalisés dans le cadre de la convention Ramses. La capacité à réaliser des essais acoustiques en veine fermée est un enjeu majeur pour DS et l'acoustique est une base de ressourcement pour le plan ATP.

La prise en compte des effets dynamiques
 Cette prise en compte sert la sécurité des vols, la réduction de la consommation via l’optimisation des trajectoires de décollage, et accompagne les recherches sur les dispositifs de contrôle d’écoulement (Wireless, PSP dynamique, PIV à S1MA).

Les outils de simulation
Les clients visent deux objectifs primordiaux, la réduction des marges à la conception et la réduction des cycles de conception : DS se doit ainsi d’améliorer les outils de conception et de simulation pour une meilleure transposition au vol. Pour ce faire, il manie en permanence le dialogue numérique et expérimental.

Sur les configurations classiques, le retour apporté par les essais en vol a permis de pallier aux imperfections des codes et des essais en soufflerie. L'idée est d’explorer les possibilités offertes par les méthodes d’assimilation de façon à s'attaquer à des configurations nouvelles pour lesquelles nous n'avons pas encore de retour d'expérience.

Verrous scientifiques ?

Dans ATP, nous travaillons sur des sujets à des TRL différents. Certains sujets sont très matures et vont évoluer de manière incrémentale, comme l'amélioration de la précision ou de la densité des informations. D’autres, comme le projet Wireless, les travaux sur l’assimilation, ou le développement des bancs pour la BLI et l’étude des nouvelles configurations, présentent de véritables ruptures technologiques. Il y a tout à explorer, à modéliser et à caractériser sur ces configurations dont nous ignorons le comportement. Un important travail scientifique est à mener avec les départements pour comprendre les phénomènes physiques qui y sont liés.

Le développement des méthodes expérimentales a toujours constitué une compétence clé des souffleries de l’ONERA (instrumentation, corrections des biais souffleries, méthodes optiques …). Les souffleries bénéficient de l’apport de DSIM au quotidien et des départements scientifiques. Contrairement à certains « souffleurs » concurrents, nous vendons de l’expertise au meilleur niveau mondial en plus des capacités de nos souffleries.

Être innovant est un vrai atout, car il existe une vraie concurrence dans le domaine des souffleries aéronautiques. Renforcer l’attractivité de nos installations en améliorant la valeur ajoutée pour nos clients est un enjeu majeur. En général DS est précurseur pour la mise en place de méthodes, que nos concurrents ne tardent pas à copier. Par exemple, actuellement, nous sommes les seuls à proposer de la PSP dynamique.

Équipes impliquées, clients, partenaires

A Modane, la préparation du futur et le développement de méthodes se déroule en premier lieu dans l’unité G2IM, avec des développeurs spécifiques (environ 7 personnes). Nous travaillons également avec des partenaires extérieurs : le CEA/LETI pour Wireless et le CSEM pour la PSP dynamique. Une fois le développement validé, les nouvelles techniques de mesure sont transférées dans les unités opérationnelles à Modane et au Fauga, pour être appliquées aux essais.

Nous travaillons de la même manière sur le banc BEIR BLI (banc étude intégration motrice) avec les départements scientifiques impliqués. Nous devrons, dans un premier temps, mettre au point les méthodes et démontrer les gains escomptés sur ces nouvelles configurations. Si les résultats sont prometteurs, nous les mettrons à disposition de nos clients, afin qu’ils utilisent ce banc pour concevoir de nouveaux avions.

D’une manière générale, DS améliore notablement la connaissance retirée d’un essai en soufflerie, en offrant un plus grand nombre d'informations, plus précises, plus denses, avec un contenu fréquentiel augmenté (efforts, champ de pression statique et dynamique à la surface de la maquette, caractérisation grâce à la PIV du champ de vitesse à l'aval de la maquette et accès à la répartition des sources de traînée).

Nous sommes passés d'une situation où les essais fournissaient essentiellement des mesures globales (efforts aérodynamiques) ou parcellaires (pressions locales) à une caractérisation détaillée des écoulements à la surface et autour des maquettes par différents moyens. La complexité et l’intérêt partagé en sont accrus : une analyse fine des écoulements est possible avec une prise en compte de la physique réelle des phénomènes, ouvrant la voie à une véritable convergence entre simulation numérique et expérimentale.

Le plan ATP a été conçu pour répondre aux besoins futurs des utilisateurs des grandes souffleries. Issus de la vision portée par l’ONERA, et nourris par l’écoute client développée depuis de nombreuses années, les objectifs de développement définis par l’ONERA sont largement partagés par les industriels du secteur. Qu’il s’agisse de la mise en place de nouveaux bancs ou de nouvelles méthodes d’essais, tous ces investissements répondent in fine à un besoin client.