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Caractérisation et contrôle de lécoulement autour dune configuration générique dUCAV Stéphane MORGAND 2e année DAAP/MMHD Bourse DGA Directeur de thèse:

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1 Caractérisation et contrôle de lécoulement autour dune configuration générique dUCAV Stéphane MORGAND 2e année DAAP/MMHD Bourse DGA Directeur de thèse: Eric Garnier (ONERA) Encadrants ONERA: Jean-François Le Roy

2 DAAP/MMHD - JDD Plan Introduction au problème Contexte Objectifs scientifiques Démarche et déroulement de la thèse Étude bibliographique : écoulement au dessus dune aile delta Présentation du drone générique Description de lécoulement à lextrados du drone Activités en cours : étude expérimentale Conclusions et perspectives

3 DAAP/MMHD - JDD Introduction au problème Contexte Objectifs scientifiques Démarche et déroulement de la thèse Etude bibliographique: écoulement au dessus dune aile delta Présentation du drone générique Description lécoulement à lextrados du drone Activités en cours: étude expérimentale Conclusions et perspectives Plan

4 DAAP/MMHD - JDD Contexte Problématiques Géométrie de voilure pour drone subsonique (type UCAV) La structure de lécoulement dune aile à flèche modérée diffère de celle dune aile à forte flèche Phénomènes aérodynamiques dégradant les performances aérodynamiques : Instabilités latérales Pitch-up Éclatement tourbillonnaire Angle de flèche Avion de ligne Aile de type UCAV Aile à forte flèche 20ْ φ 35ْ connu 45ْ φ 55ْ Connaissance à approfondir 55 ْ φ 70 ْ connu Démonstrateur UCAV Neuron Dassault-Aviation Démonstrateur UCAV Phantom Ray Boeing Intro | Biblio | Présentation du drone | En cours | Perspectives

5 DAAP/MMHD - JDD Objectifs scientifiques Caractérisation de lécoulement Meilleure connaissance de la phénoménologie de lécoulement : naissance et développement des structures tourbillonnaires à lextrados dun UCAV générique Études expérimentales et numériques Contrôle de lécoulement aérodynamique Limiter les effets des non linéarités aérodynamiques Améliorer les performances aérodynamiques Objectifs scientifiques communs aux groupes RTO-AVT161/183 Amélioration de la manoeuvrabilité des drones Validation des codes de simulations numériques Intro | Biblio | Présentation du drone | En cours | Perspectives

6 DAAP/MMHD - JDD Plan Introduction au problème Contexte Objectifs scientifiques Démarche et déroulement de la thèse Etude bibliographique: écoulement au dessus dune aile delta Présentation du drone générique Description de lécoulement au dessus du drone Activités en cours: étude expérimentale Conclusions et perspectives

7 DAAP/MMHD - JDD Ecoulement au dessus dune aile delta Aile delta classique Décollement de lécoulement au bord dattaque : Apparition dune couche de mélange et formation du tourbillon dapex Portance tourbillonnaire et additionnelle : Accélération de lécoulement dans le cœur du tourbillon Apparition de léclatement tourbillonnaire avec laugmentation de lincidence = perte de la portance tourbillonnaire Remontée de léclatement vers lapex à mesure que lincidence augmente : décrochage de laile Tourbillons co-rotatifs (BA arrondi)/ contra rotatifs (BA aigu) Intro | Biblio | Présentation du drone | En cours | Perspectives D. Hummel

8 DAAP/MMHD - JDD Présentation de lUCAV générique UCAV générique de type SACCON (Stability And Control CONfiguration ) Projet du groupe RTO AVT161 Intro | Biblio | Présentation du drone | En cours | Perspectives

9 DAAP/MMHD - JDD Présentation du calcul RANS Maillage Nombre de points (1/2 conf) corde Bord dattaque 14 Millions77 28 Millions Millions UCAV générique de type SACCON projet du groupe RTO AVT pts 117 pts Intro | Biblio | Présentation du drone | En cours | Perspectives Méthodes numériques Discrétisation temporelle : Backward euler Discrétisation spatiale : Jameson Modèle de turbulence : Spalart - Allmaras Conditions aérodynamiques M =0,14, V = 50 m/s Re = 1,59 106

10 DAAP/MMHD - JDD Comparaison données numériques/expérimentales Intro | Biblio | Description de lécoulement | En cours | Perspectives

11 DAAP/MMHD - JDD Description de lécoulement Intro | Biblio | Description de lécoulement | En cours | Perspectives = 10° Écoulement attaché Formation du tip vortex Module de friction

12 DAAP/MMHD - JDD Description de lécoulement = 12° Intro | Biblio | Description de lécoulement | En cours | Perspectives Écoulement attaché Formation du tip vortex Ligne dattachement du tip vortex Module de friction

13 DAAP/MMHD - JDD Description de lécoulement = 15° Intro | Biblio | Description de lécoulement | En cours | Perspectives Écoulement attaché Formation du tip vortex Ligne dattachement du tip vortex Ligne dattachement du vortex dapex Ligne de séparation du vortex dépaisseur Module de friction

14 DAAP/MMHD - JDD Description de lécoulement = 17° Intro | Biblio | Description de lécoulement | En cours | Perspectives Disparition de lécoulement attaché Ligne dattachement du vortex dapex Remonté du tip vortex Module de friction

15 DAAP/MMHD - JDD Description de lécoulement = 10° Intro | Biblio | Description de lécoulement | En cours | Perspectives = 12°

16 DAAP/MMHD - JDD Description de lécoulement = 15° Intro | Biblio | Description de lécoulement | En cours | Perspectives = 17°

17 DAAP/MMHD - JDD Données Expérimentales Tip vortex Vortex dépaisseur Apex vortex Données expérimentales SPIV effectuée au DNW x/c = 20 – 45 % ONERA Résolution spatiale 1.2 mm x/c = 45 – 80 % DLR Résolution spatiale 2 mm = 17° Intro | Biblio | Description de lécoulement | En cours | Perspectives

18 DAAP/MMHD - JDD BA : Bord dattaque A : ligne dattachement S : ligne de séparation α=17° x/c=70 % Tip vortex Vortex dapex BABA S A AS Vortex dépaisseur Vortex dapex BABA S A α=17° x/c=45 % Intro | Biblio | Description de lécoulement | En cours | Perspectives Données Expérimentales

19 DAAP/MMHD - JDD Description de lécoulement Intro | Biblio | Description de lécoulement | En cours | Perspectives Région découlement attaché Disparition de la région découlement attaché Apparition du tip vortex Remontée du tip vortex Renforcement du tip vortex Éclatement du tip vortex En résumé 2 grandes régions découlement Forte influence du tourbillon de bout daile sur le Cmy Région 1 : Vortex dapex et dépaisseur Apparition et intensification du tip vortex Région 2 : Remontée du tip vortex Éclatement du tip vortex 1 2

20 DAAP/MMHD - JDD Nouvelle étude expérimentale Essais en soufflerie L1 Maquette ONERA dun UCAV générique de type SACCON 96 prises de pression stationnaire et 4 prises de pression instationnaire Bords dattaques aigus et arrondis U = m/s Tomoscopie laser, SPIV, visualisation par bouillie visqueuse Intro | Biblio | Description de lécoulement | En cours | Perspectives

21 DAAP/MMHD - JDD Plan Introduction au problème Contexte Objectifs scientifiques Démarche et déroulement de la thèse Étude bibliographique: écoulement au dessus dune aile delta Présentation du drone générique Description de lécoulement à lextrados du drone Activité en cours: étude expérimentale Conclusions et perspectives

22 DAAP/MMHD - JDD Conclusions et perspectives État davancement: Analyse des résultats expérimentaux Confrontation des données expérimentales avec létude RANS Connaissance partielle de lécoulement A venir… Analyse des essais en cours en soufflerie L1 Préparation de dispositifs de contrôle afin de diminuer les effets des non linéarités aérodynamiques Intro | Biblio | Analyse physique | En cours | Perspectives

23 DAAP/MMHD - JDD Merci de votre attention Questions ?


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