Actionneurs magnétohydrodynamiques pour l’HYpersonique et la Rentrée Atmosphérique – AMHYRA

Le projet AMHYRA vise à étendre les connaissances scientifiques et techniques concernant la manipulation d’écoulements hypersoniques par des forces d’origine électromagnétique, en particulier à travers la physique de la magnétohydrodynamique (MHD). Ces forces MHD peuvent être générées dans le volume du fluide si ce dernier est rendu suffisamment conducteur d’électricité et qu’un champ magnétique est appliqué. Il est ainsi possible d'agir mécaniquement et à “distance” sur l’écoulement sans aucune pièces mobiles: c’est le concept d’actionneurs MHD. Les très hautes vitesses (> Mach 10), notamment dans le contexte de la rentrée atmosphérique et des planeurs hypersoniques, est particulièrement propice à l’utilisation de la MHD car dans ces régimes les véhicules s’entourent naturellement d’un “cocon” de plasma qui permet alors, en présence de champ magnétique, la circulation de courants électriques, vecteurs de la force MHD. Les applications de cette technologie dans ces contextes portent sur 1) la réduction des flux de chaleur aux parois du véhicule 2) la réduction du phénomène de “blackout” radio 3) la conversion MHD d’énergie et enfin 4) le contrôle de trajectoire. Lors du projet AMHYRA, les savoir-faire, installations et outils de modélisation de l’ONERA et du CNRS, à travers l’institut ICARE, seront mis en commun dans l’objectif de maîtriser les différents aspects de la physique complexe de l’interaction MHD en régime hypersonique. Nous chercherons en particulier à produire une base de données expérimentale incluant une très grande diversité de conditions de vol, à l’image de ce qu’un véhicule rencontre au cours d’une rentrée atmosphérique. Ces données (distance et formes des chocs, efforts aérodynamiques…), produites sur des maquettes équipées de dispositifs de production de champ magnétique, seront obtenues sur trois installations différentes: MARHy, PHEDRA (CNRS/ICARE) et F4 (ONERA). Selon les installations, nous serons en mesure d’étudier différents aspects de la MHD hypersonique, par exemple l’interaction décharge-champ magnétique (MARHy), l’influence de la MHD sur l’ablation de matériaux (PHEDRA) ou encore la MHD avec effets de “gaz réel” (F4)... En accompagnement de ces expériences, il sera mené un travail important de modélisation numérique grâce aux outils développés à l’ONERA pour la MHD. Cette synergie entre approches expérimentale et numérique permettra de réaliser un travail de confrontation et validation, nécessaire pour la montée en maturité de concepts d’actionneurs MHD plus ambitieux pour la manoeuvrabilité des véhicules hypersoniques.