Mitiger l’impact des gradients de masse volumique dans les couches limites hypersoniques – MIDENGRAD

Les écoulements d’air à très haute vitesse engendrent des variations de masse volumique dont l'intensité augmente rapidement avec le nombre de Mach. Dans la zone de l'écoulement proche-paroi (la couche limite), la formation de gradients locaux de masse volumique est la cause commune des deux problématiques autour desquelles s’articulent les axes du projet MIDENGRAD : l'émission acoustique et les effets aéro-optiques.
Le premier axe a des implications sur notre capacité à générer au sol des essais d’écoulements hypersoniques qui puissent correctement reproduire la physique de l'écoulement en vol. En effet, rares sont les souffleries hypersoniques dites "silencieuses" dans le monde, aucune ne l’est en Europe, et tout porte à croire que la plupart des données dont nous disposerons continuera de porter la signature du bruit émis par les couches limites des tuyères de souffleries. Dans ce projet, nous développerons une méthodologie de contournement de cette difficulté qui n’est pas basée sur l’élimination du bruit - ce en quoi consiste la stratégie des souffleries silencieuses. Au lieu de cela, nous caractériserons expérimentalement le bruit de souffleries “bruyantes” afin de l’intégrer dans nos modèles numériques. Cet objectif permettra d'éliminer un obstacle majeur dans le processus de validation des modèles à l’aide d’essais sol bruyants, ce qui nous permettra de continuer à travailler avec l'immense majorité des données expérimentales qui seront disponibles à court et moyen terme.
Le second axe porte sur un champ nouveau à l'intersection entre la mécanique des fluides et la photonique. Il consiste à développer une capacité de génération de champs de masse volumique à bas coût, tout en restant représentatifs des couches limites turbulentes et hypersoniques. Ces champs synthétiques serviront ensuite au développement et à la calibration de méthodes de compensation des effets aéro-optiques induits par la couche limite sur les rayons lumineux qui la traversent. La capacité de voir et de communiquer à partir de véhicules hypervéloces en maîtrisant les obstacles à la propagation de fronts d’ondes sur ces vecteurs ouvre de nouvelles possibilités, mais requiert en premier lieu de lever de nombreux verrous scientifiques abordés dans ce projet.