Soufflerie trisonique de 1,5 m

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Industries visées

Aérospatiale, génie civil, énergie éolienne.

Lieu

Measurements of model deformation on a business jet half-model

Mesures de déformation de maquette sur une demi-maquette d’avion d’affaires

CF-18 on roof-mounted sting during stores release test

Un CF-18 monté sur un dard fixé au plafond durant un essai de largage de charge

La soufflerie trisonique de 1,5 m a joué un rôle important dans les travaux de recherche- développement en aérodynamique des aéronefs et des systèmes de défense menés au Canada et ailleurs dans le monde. L’installation a fait ses preuves en permettant d’évaluer l’aérodynamisme dans une large gamme d’enveloppes opérationnelles avec un régime d’écoulement allant de subsonique à hautement supersonique. Ces capacités d’essai ont été élaborées dans des conditions sûres, de manière à procurer des données aérodynamiques de grande qualité sur l’élément complet faisant l’objet d’essais et sur ses composants.

La soufflerie trisonique de 1,5 m est une soufflerie sous pression au fonctionnement intermittent dont l’écoulement varie de subsonique à transsonique et à supersonique (de Mach 0,1 à Mach 4,25). Un contrôle indépendant de la pression d’arrêt pour toute l’enveloppe opérationnelle permet de simuler différents nombres de Reynolds tout en conservant un nombre de Mach stable.

Une station de compression à grand débit assure une grande productivité durant les essais. Le délai de recharge entre chaque essai est de moins de 30 minutes.

L’installation peut être configurée de trois façons, ce qui permet de satisfaire aux exigences de divers essais.

En vendette

La vidéo Avez-vous un plan? fait état des capacités du CNRC en conception, en fabrication et en analyse.

Configuration pour les essais 3D

Cette configuration d’essai standard permet à la maquette d’être fixée à partir d’un bras en aval avec une commande de roulis, un montage sur dard et une balance interne. Des combinaisons de tangage et de roulis automatiques dans des limites de -14° à +28° en tangage et de ±360° en roulis offrent une grande variété d’angles d’attaque et de dérapage.

Pour les régimes subsoniques et transsoniques, la maquette est testée dans la veine d’essai transsonique. Celle-ci utilise des parois perforées et est contenue dans un caisson de distribution étanche. Elle peut facilement être installée dans le circuit en aval de la tuyère supersonique à l’aide de systèmes automatisés. Le nombre de Mach est contrôlé au moyen d’une servocommande reliée à la surface d’étranglement du col du diffuseur ou aux volets de sortie du caisson de distribution qui sont munis de tuyères aux formes géométriques fixes. Le nombre de Mach est infiniment variable jusqu’à Mach 1,2.

Dans le cas des essais supersoniques (habituellement, un écoulement de Mach 1,4 ou plus), la veine d’essai transsonique est enlevée du circuit et la zone d’essai se situe à l’extrémité de la tuyère supersonique. Celle-ci est de type 2D à parois souples et comprend 16 géométries de tuyère qui permettent 16 nombres de Mach fixes allant de Mach 1 à Mach 4,25.

Une simple rafale peut fournir entre 30 et 40 secondes d’utilisation pour tous les nombres de Mach inférieurs à Mach 4 et atteindre des nombres de Reynolds se situant entre 15 et plus de 20 millions par mètre. Des nombres de Reynolds plus élevés (jusqu’à plus de 80 millions par mètre) écourteront le temps d’utilisation.

Un système de mode de production permet également de réaliser des études sur le largage de charge. Cet aménagement est présenté à la figure ci-jointe. La maquette mère est montée sur un support sur dard distinct fixé au plafond de la veine d’essai transsonique. La charge étudiée dispose de sa propre balance et est déplacée le long d’un réseau de vecteurs à partir de sa position de transport. Ces données fournissent les coefficients aérodynamiques de la charge dans la zone d’influence de l’avion porteur.

Un dispositif de fixation de plaque ou de pale peut aussi être utilisé pour les régimes subsoniques et transsoniques.

Configuration pour les essais sur
demi-maquette

Pour ces essais, un plan de symétrie solide est installé sur un mur de la veine d’essai transsonique pour les essais 3D standard. La moitié tribord (ou la moitié bâbord inversée) de l’aéronef est fabriquée en tant que maquette et est fixée à une balance sur paroi à six composants. L’assiette de la maquette est habituellement modifiée à un taux de 2 à 3° par seconde durant l’essai. La plage d’assiette est déterminée principalement par la longueur de la maquette. Ce mode d’essai permet de doubler approximativement l’échelle de configuration pour essais 3D standard de la maquette, ce qui permet d’atteindre un plus grand nombre de Reynolds, d’améliorer l’accès aux instruments de prise de pression pariétale, et de représenter avec précision les volets, les becs et les autres caractéristiques des composants.

Des régimes subsoniques et transsoniques sont offerts pour cette configuration. Dans le cas d’une maquette d’aéronef de taille courante, des nombres de Reynolds fondés sur une corde aérodynamique moyenne de plus de 7 millions peuvent être atteints de Mach 0,2 à Mach 1, avec 12 secondes de fonctionnement ou plus utilisables.

Configuration d'essai 2D

Grâce au système de veine d’essai transsonique interchangeable, la veine d’essai transsonique 3D peut être remplacée par un canal transsonique de 1,5 mètre de hauteur et 0,38 mètre de largeur. Cette veine d’essai convient pour l’essai des profils d’aile ou d’autres formes de section dans une plage de Mach 0,1 à Mach 1. Des nombres de Reynolds basés sur la corde de 40 à 50 millions peuvent être atteints avec des longueurs de corde courantes à des nombres de Mach supérieurs à 0,6.

Les utilisations types de cette capacité d’essai sont le développement et la vérification des profils de rotor de voilure tournante, l’évaluation des concepts de contrôle actif de l’écoulement, les études de génie civil sur les sections de corps non profilés à un nombre de Reynolds élevé, et les conceptions des pales de turbines éoliennes.

Techniques de mesure :

  • Balances dynamométriques internes et externes pour la mesure de la force et du moment
  • Transducteurs de pression à balayage numérique pour un ensemble complet de mesures ponctuelles de la pression pariétale
  • Visualisation de l’écoulement en surface à l’aide de fils de nylon fluorescents en tant qu’option standard de production; image de la surface captée à un taux d’environ 5 images par seconde et annotation pour chaque image des mesures synchronisées de la maquette
  • Visualisation de l’écoulement hors surface par strioscopie à objectifs multiples (Schlieren) offerte seulement dans les modes supersoniques et transsoniques 3D
  • Peinture sensible à la pression (PSP) pour mesurer optiquement la pression sur toutes les surfaces de la maquette;
  • Capacité de mesure optique non intrusive des déformations de maquette permettant d’évaluer la torsion et le déplacement des ailes ou des autres composants souples subissant une charge aérodynamique importante
  • Poursuite optique des maquettes lors de leur déplacement au moyen de supports chargés subissant une déflexion (technique courante pour les essais de largage de charge)

Soutien des essais :

  • Planification et coordination des projets d’essais en soufflerie
  • Optimisation des essais en soufflerie
  • Fabrication et conception des maquettes
  • Élaboration de techniques avancées d’essais en soufflerie
  • Traitement des données
  • Dynamique numérique des fluides (DNF)