LACOM : un outil innovant au service des motoristes

Installé au cœur de la région Midi-Pyrénées, sur le Centre du Fauga-Mauzac, pôle de compétence dans l’étude des écoulements multiphasiques en combustion de l’Onera, le banc LACOM (LAboratoire de COmbustion Multiphasique) vient d’être mis en service. Sans équivalent dans les pays de la Communauté Européenne, cette installation permettra de lancer une première étude pour le compte de l’Union européenne dès le second semestre 2006.

" On estime qu’un prémélange optimisé de gouttelettes injectées dans les chambres de combustion des moteurs d’avions devrait permettre de diminuer de l’ordre de 60% les rejets nocifs dans l’atmosphère tout en augmentant le rendement global ", explique Robert Foucaud, responsable de l’unité " Multiphasique et Hétérogène " et chef du projet LACOM. Cela dit, les processus physicochimiques mis en jeu dans la combustion de ces brouillards de gouttelettes (sprays) au sein des foyers sont des phénomènes turbulents fortement instationnaires et multiphasiques. Rappelons que dans une chambre de combustion, les conditions de fonctionnement dans les moteurs actuels sont de l’ordre d’une trentaine de bars – l’objectif à court terme étant de 40 bars - avec une température des gaz à l’entrée de la turbine d’environ 1 500° C. Autrement dit, ces processus restent très complexes et difficiles à appréhender. Les ingénieurs de l'ONERA disposent déjà d’une expérience sur les brouillards en combustion acquise lors de travaux menés sur les moteurs des lanceurs spatiaux, ils l'appliqueront aux moteurs aéronautiques au LACOM.

Un investissement lourd, vecteur de progrès pour la recherche aérospatiale

C’est dans ce contexte qu’est née en 1987 l’idée de concevoir un banc d’essais pour étudier ces multiples phénomènes dans des conditions représentatives des applications. " Il nous a été demandé de travailler au développement du banc LACOM dès 1994. Ce n’est pourtant qu’au début des années 2000 qu’il a été décidé de passer à la réalisation. La décision de construire une telle installation, lourde et par conséquent coûteuse, devait mûrir ".

En tout, une vingtaine de personnes de l’ONERA ont travaillé au développement de LACOM avec une approche multidisciplinaire incluant des études fondamentales et appliquées, de la modélisation aérodynamique et énergétique, l’expérience des grands moyens techniques et des mesures physiques, (notamment sur les méthodes d’analyses du milieu réactif). Si l’ONERA a financé les deux tiers de cette installation, la Région Midi-Pyrénées et le Feder ont participé à part égale au financement du tiers restant. " Par ailleurs, dans le contrat de plan Etat-Région, le projet LACOM a été présenté en commun avec l’Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse dont les équipes étudient les mêmes phénomènes que nous, dans le contexte des moteurs terrestres ", tient à souligner Robert Foucaud. Au passage, il rappelle que ce projet s’inscrit tout à fait dans les objectifs du pôle de compétitivité Aéronautique, Espace et Systèmes Embarqués de Midi-Pyrénées labellisé par l’Etat à l’été 2005.

Au delà de LACOM, d’autres bancs en projet

Livrée en début d’année, la nouvelle installation du Fauga-Mauzac, très automatisée et dont le fonctionnement ne requiert que trois personnes, fait actuellement l’objet de tests et d’essais. Pour les ingénieurs de l’ONERA , il s’agit en effet de " prendre en main " ce banc avant d’entamer une première étude au début du second semestre 2006 pour le compte de l’Union Européenne. " LACOM est un support d’études expérimentales qui s’inscrit dans un ensemble plus vaste de capacités d’analyse des essais et de modélisation des phénomènes ", explique Jean Cousteix, directeur du département DMAE de modèles pour l’aérodynamique et l’énergétique. Si sa mission est de répondre aux besoins des industriels, très demandeurs dans ce domaine depuis des années, LACOM est une installation qui a aussi vocation à former des doctorants et à faire de la recherche, que ce soit sur fonds propres de l’ONERA ou avec des partenaires européens.

Pour construire le LACOM il a fallu mettre en place un certain nombre de servitudes permettant de générer des fluides et des gaz à haute pression et haute température. Or celles-ci pourraient servir à d’autres installations auxquelles les équipes de l’ONERA réfléchissent d’ores et déjà. Le principe de plusieurs d’entre elles est déjà couché sur le papier, en particulier un banc d’aérothermoacoustique et un banc d’essais de matériaux. " Le Centre de Toulouse abrite déjà la maquette d’un banc permettant d’étudier le comportement acoustique de matériaux en présence d’écoulement à haute température. Une installation pourrait être opérationnelle avant la fin de cette décennie ", déclare Jean Cousteix.

Au delà de LACOM, c’est toute la capacité d’études et de moyens d’essais de l’ONERA qui s’élargit ouvrant de belles perspectives d’avenir et de progrès pour la recherche aérospatiale.