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Publication du programme PAUSE – ANR Ukraine pour l’accueil de scientifiques ukrainiens et ukrainiennes dans des laboratoires français
ASTRID - Accompagnement spécifique des travaux de recherches et d’innovation défense

Etude d’une Cellule Laser d’Allumage Infra-Rouge – ECLAIR

Résumé de soumission

Ce projet s’inscrit dans l’axe thématique 2, fluides et structures, sous-thème 2.2.3. « propulsion et écoulements énergétiques » de l’appel d’offre et correspond à la priorité affichée « contrôle des écoulements réactifs dont l’allumage est une phase cruciale ».
Ce projet est dédié à l’étude de l’allumage laser d’un écoulement diphasique pour une application dans les foyers aéronautiques aérobies. L’allumage, et plus particulièrement le réallumage en altitude, est un point crucial pour les motoristes aéronautiques puisqu’il conditionne le volume du foyer de combustion. Disposer d’un allumeur performant et fiable est donc un atout important pour les industriels. L’idée centrale du projet est de développer une source laser novatrice capable d’allumer un écoulement diphasique kérosène/air issu d’un injecteur aéronautique en conditions d’altitude (-40 °C, 0,5 bar). Cette source sera développée par le LOMA en collaboration avec la société Fibercryst. Elle fournira à une cadence de 500 Hz des impulsions de 1 à 2 nanosecondes quasi-gaussiennes (M2<2) centrées à 1064 nm ayant une énergie supérieure ou égale à 10 mJ. Ces impulsions, focalisées en un point donné d’une chambre de combustion, créeront localement un plasma qui induira un noyau de combustion et initiera l’allumage de la chambre. En déposant de l’énergie à plus haute fréquence dans l’écoulement, nous devrions l’y déposer plus efficacement pour l’allumage. En effet, avec les bougies classiques, la littérature indique qu’au mieux 20 à 30 % de l’énergie est utile à l’allumage. En parallèle, il s’agira de développer et de coupler des diagnostics optiques afin de caractériser précisément l’énergie déposée dans le milieu par le faisceau laser focalisé, ainsi que de déterminer les espèces créées lors du claquage éléctro-optique. L’énergie déposée par le laser dans l’écoulement est une information est généralement mal connue, mais représente pourtant une donnée d’entrée critique pour les simulations numériques d’une séquence d’allumage d’un foyer de combustion. Une meilleure connaissance de ce paramètre permettrait d’améliorer le caractère prédictif des codes de calculs de dynamique des fluides qui pourront ensuite être utilisés par les industriels pour concevoir leurs chambres vis-à-vis de l'allumage. Enfin, la dernière étape consistera en l’application de la source laser développée sur le foyer MERCATO qui représente la référence française des études sur l’allumage des foyers aéronautiques en conditions réelles. Les performances du nouvel allumeur seront déterminées à l’aide des diagnostics optiques développés précédemment et comparées à celle d’une bougie à arc conventionnelle qui servira de référence.

Coordinateur du projet

Monsieur Mikael Orain (ONERA CER TOULOUSE)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

ONERA CER TOULOUSE
LOMA Laboratoire Ondes et Matière d'Aquitaine
FIBERCRYST

Aide de l'ANR 299 558 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2014 - 30 Mois

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