Premiers échauffements en soufflerie

En pleine conception du futur lanceur Ariane 6, les ingénieurs d’ASL ont besoin de connaître les températures maximales atteintes à la paroi du lanceur pour définir au mieux les formes et bien choisir les matériaux aux endroits critiques. L’ONERA leur fournit ces informations précises, grâce à ses souffleries de recherche et au savoir–faire des équipes en matière d’aérodynamique supersonique et hypersonique.

Les essais se sont déroulés de décembre 2015 à mars 2016 dans les souffleries à rafales R1CH et R2CH du centre ONERA de Meudon. Il s’agissait de produire des écoulements à Mach 3, 5 et 7 sur des maquettes à échelle réduite (maquette de 30 cm pour un lanceur de 60 m environ). Le matériau des maquettes est du Vespel®, un matériau isolant (plastique) pouvant résister à des  températures dépassant localement  les 300 °C et se prêtant très bien à la thermographie infrarouge.

 Un temps de traitement d’une seconde suffit pour simuler les flux de chaleur de façon représentative, ce qu’autorisent les rafales de ces souffleries, qui durent plusieurs secondes. Les paramètres de vol reproduits sont : incidence (angle de l’axe du lanceur par rapport au vent), Mach (rapport de la vitesse du vent à celle  du son), Reynolds (rapport des forces d’inerties aux forces viscosité).

Pour un lanceur en conditions réelles, les températures peuvent atteindre environ 2000 °C. La connaissance des flux de chaleur locaux, reconstitués d’après les lois de similitude, permettront de bien caler les modèles d’aérodynamique et d’aérothermique numérique, affiner la conception du lanceur, et bien respecter les limites de ce « mur de la chaleur ».
 

Maquette d’Ariane 6.4 à la sortie de la tuyère supersonique de R1CH (ONERA Meudon)

Exemple de thermographie infrarouge du lanceur Ariane 6 en  haut supersonique. Les zones les plus chaudes se trouvent là où l’écoulement est très ralenti (haut de coiffe, haut des propulseurs auxiliaires)