- 1. De la naissance aux premières évolutions des souffleries
- 2. Des gigantesques installations du début du XXe siècle aux souffleries pressurisées et cryogéniques
- 3. Évolution des souffleries vers les domaines supersonique et hypersonique
- 4. Des souffleries pour les avions
- 5. Des souffleries pour les véhicules spatiaux
- 6. Des souffleries pour les automobiles
- 7. Des souffleries pour les bâtiments et les ouvrages d’art
- 8. Vers la soufflerie numérique ?
- 9. Bibliographie
SOUFFLERIES
Des souffleries pour les véhicules spatiaux
La soufflerie S4 de Modane (France)
Les souffleries à très haute vitesse répondent aux besoins spécifiques des missiles stratégiques, des fusées et des véhicules spatiaux. Lors d’une rentrée atmosphérique, ce sont des vitesses de l’ordre de 20 000 km/h qui sont atteintes. La première catégorie des souffleries hypersoniques est constituée de souffleries qualifiées de « froides » (dites aussi souffleries à basse enthalpie), c’est-à-dire que l’air est chauffé préalablement, juste suffisamment pour éviter sa liquéfaction. Du fait de sa détente dans la tuyère, l’air – ou tout autre gaz d’étude – atteint des températures très basses de quelques dizaines de kelvins, soit autour de — 250 0C. La soufflerie S4 du centre O.N.E.R.A. de Modane fonctionne suivant ce principe. Elle est constituée, d’amont en aval, par :
– des réservoirs d’air comprimé à 27 MPa,
– un réchauffeur à effet Joules montant jusqu’à 1 600 0C,
– un jeu de tuyères Mach 6,4, Mach 10 et Mach 12,
– un caisson d’essai,
– un diffuseur (dont la forme est convergente puisqu’on est en écoulement supersonique) pour comprimer l’air,
– une sphère à vide pour aspirer l’air éjecté du diffuseur.
Cette soufflerie permet des rafales d’une durée de 45 secondes à Mach 12. Dans cette catégorie de souffleries « froides », la simulation des phénomènes réels du vol hypersonique n’est pas complètement assurée, puisque la vitesse atteinte est encore insuffisante – bien qu’atteignant 6 500 km/h avec une tuyère Mach 12 – et que l’air conserve toujours sa structure moléculaire, n’étant pas le siège des phénomènes réactifs observés dans la réalité où il y a dissociation des molécules d’oxygène et d’azote du fait de la forte augmentation de la température à proximité des aéronefs. Cette augmentation de la température est due au frottement de l’air sur le véhicule, qui engendre, à ces vitesses, d’intenses flux de chaleur. C’est la forme de la tuyère qui permet l’obtention du nombre de Mach voulu, mais c’est la température conférée à l’écoulement qui détermine la vitesse (V) en sortie de tuyère en raison de la définition même du nombre de Mach (M) déjà énoncée, soit : V = Ma, avec a la vitesse du son qui elle-même est proportionnelle à la racine carrée de la température. Cette dépendance du nombre de Mach à la température peut être commodément illustrée par l’exemple de Concorde qui, en régime de croisière, volait à Mach 2 à 18 km d’altitude, où règne une température de — 50 0C. La vitesse de l’avion à cette distance du sol atteignait ainsi 2 110 km/h. Si l’avion avait conservé cette même vitesse au ras des flots, avec une température extérieure de + 20 0C, ce supersonique n’aurait volé qu’à Mach 1,7.
De fait, avec une soufflerie « froide », on obtient assez facilement un grand nombre de Mach, puisque la vitesse du son est faible, environ 350 km/h au lieu de 1 200 km/h dans les conditions normales de température et de pression. La vitesse qui en résulte est malgré tout importante mais pas encore entièrement représentative de la réalité d’une rentrée atmosphérique.
La soufflerie F4 du Fauga-Mauzac (France)
Pour reproduire plus fidèlement la réalité des vols hypersoniques, on utilise alors des souffleries hypersoniques qualifiées de « chaudes » (dites aussi souffleries à haute enthalpie), où le gaz d’essai est chauffé intensément en amont de la tuyère de manière à fournir des écoulements chauds dans la veine d’essai. L’obtention de températures initiales (dites génératrices) avant détente dans la tuyère excédant 2 500 0C, accompagnées de pressions élevées, requiert des puissances considérables. La durée d’une rafale est par conséquent extrêmement courte, limitée également[...]
La suite de cet article est accessible aux abonnés
- Des contenus variés, complets et fiables
- Accessible sur tous les écrans
- Pas de publicité
Déjà abonné ? Se connecter
Écrit par
- Bruno CHANETZ : professeur associé à l'université de Paris-Ouest-Nanterre-La Défense
Médias
Autres références
-
AÉRODYNAMIQUE
- Écrit par Bruno CHANETZ , Jean DÉLERY et Jean-Pierre VEUILLOT
- 7 226 mots
- 7 médias
Lemoyen d'essai au sol qu'est une soufflerie aérodynamique repose sur le principe que les forces s'exerçant sur un corps baigné par un fluide sont les mêmes que le corps se déplace à travers le fluide au repos ou que le fluide s'écoule autour du corps immobile avec la même vitesse relative. Ce changement... -
EIFFEL GUSTAVE (1832-1923)
- Écrit par Frédéric SEITZ
- 2 694 mots
- 6 médias
...d'expériences sur la chute des corps lourds et étudie leur résistance à l'air en fonction de leurs formes. Ces recherches sont poursuivies à partir de 1907 dans la soufflerie que Gustave Eiffel installe au pied de la tour puis, à partir de 1912, dans son laboratoire de la rue Boileau à Paris. Elles contribuent... -
PATRIMOINE INDUSTRIEL (France)
- Écrit par Bruno CHANETZ et Laurent CHANETZ
- 6 548 mots
- 2 médias
À côté du Hangar Y se trouve l'une des créations les plus insolites de l'architecture industrielle du xxe siècle : la grande soufflerie de l'O.N.E.R.A. achevée en 1934 pour tester l'aérodynamique d'avions à échelle 1. Comme pour le Hangar Y, elle a été classée au titre des Monuments...