Etude expérimentale du comportement aérodynamique et optimisation des performances des planeurs hypersoniques dans des écoulements supersoniques et hypersoniques raréfiés
Auteur / Autrice : | Hugo Noubel |
Direction : | Viviana Lago |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique |
Date : | Soutenance le 07/02/2024 |
Etablissement(s) : | Orléans |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut de combustion aérothermique réactivité et environnement (Orléans, Loiret ; 2007-...) |
Jury : | Président / Présidente : Nicolas Mazellier |
Examinateurs / Examinatrices : Irina Graour, Jean-Luc Vérant, Céline Baranger | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Jacquin, Pierre-Henri Maire |
Mots clés
Résumé
L’objectif principal de ce travail de thèse est de caractériser expérimentalement l’impact des effets visqueux sur les performances aérodynamiques des planeurs hypersoniques. Cette étude regroupe six écoulements basse pression (de 0,068 Pa à 71,11 Pa) de la soufflerie MARHy, quatre supersoniques (Mach 2 et Mach 4) et deux écoulements hypersoniques (Mach 20). Les maquettes expérimentées sont au nombre de 6 et l’objectif est d’étudier des géométries avec des degrés d’optimisation différents et de comprendre l’impact des effets visqueux sur chacune d’elles. Différents diagnostics ont été utilisés pour mener à bien cette étude : Tout d’abord, une balance aérodynamique a été développée pour pouvoir mesurer les forces de traînée et de portance des différentes configurations. Ensuite, les ondes de choc ont été visualisées à l’aide de visualisation par décharge luminescente. Enfin, une étude de pression pariétale a été menée sur deux planeurs hypersoniques. Ce travail de thèse permet d’établir une large base de données expérimentales sur les planeurs hypersoniques en régime raréfié. Les études de forces ont permis de quantifier l’évolution de la finesse au cours d’une rentrée atmosphérique en fonction du degré de raréfaction (paramètre de Tsien). Pour ce qui est des angles d’attaque, des formulations tenant compte des effets visqueux ont été établies et pourront être utilisées lors de l’optimisation des waveriders à hautes altitudes. Un planeur hypersonique tenant compte de ces données a été testé et est prometteur à haute altitude. Tout au long de cette thèse, les résultats mettent en évidence l’impact des effets visqueux sur les performances aérodynamiques des planeurs hypersoniques.