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Domaine 2
1. MAÎTRISE DES RÉGIMES
COMPLEXES D’ÉCOULEMENTS
FLUIDES OU RÉACTIFS
La modélisation des écoulements dans les systèmes
et plateformes militaires (avions de chasse, hélicoptères,
frégates, drones, missiles...) représente souvent
un degré de difficulté supérieur. L’intégration
de nombreux systèmes et la nécessité de répondre à
d’autres exigences (furtivité acoustique ou électromagnétique,
carburants d’opportunité, manoeuvres
sévères) augmentent le degré de complexité de ces
écoulements. Par ailleurs, les conditions d’emplois
génèrent des régimes fortement instationnaires,
non-linéaires ou multiphasiques (appontage par
forte mer, décrochage des pales d’hélicoptère, propulsion
solide, cavitation...).
L’amélioration des méthodes de simulation de différents
aspects de complexité (instationnarités,
turbulence, décollements, multi-fluides, surface
libre) doit s’appuyer sur des modèles physiques pertinents
par rapport aux phénomènes en jeu et objectifs
recherchés ainsi que sur des méthodes numériques
plus efficaces, en cherchant également le
meilleur rapport entre précision et coût calcul. On
privilégiera des travaux se plaçant clairement dans
une perspective d’application à des configurations
complexes (formes géométriques réalistes ou innovantes,
contexte réel…).
La maîtrise des régimes complexes d’écoulements
s’appuie également sur le développement de stratégies
pour l’optimisation de formes et de méthodologies
de contrôle innovantes. Le contrôle repose sur
des activités de modélisation et simulation ainsi que
sur la mise au point d’actionneurs efficaces (taille,
consommation). Les différentes technologies actuelles
utilisent des principes mécaniques (MEMS),
fluidiques (jets) ou électro-fluidiques (plasmas).
Elles présentent des perspectives d’application prometteuses,
pour les écoulements externes ou internes,
réactifs ou non.
tibles de perturber le fonctionnement d’un sonar
de coque ou d’une antenne déployée, aux ondes
de choc sur le nez des aéronefs, aux vibrations de
structure sous-marine qui rayonnent dans l’environnement
marin. Ces différents exemples rentrent
dans le cadre du couplage aéro, hydro et vibroacoustique.
Les problématiques intéressant la défense
concernent la modélisation (simulation des
sources acoustiques, mécanismes de propagation
acoustique interne, effets des écoulements turbulents…),
les technologies de contrôle et de réduction
des bruits (parois absorbantes, suspensions
de grands berceaux, résonateurs, pompage énergétique…).
Spécifiquement pour le domaine sous-marin,
les modèles de vibration des coques, satisfaisants
en basse fréquence, doivent progresser dans
le domaine des moyennes et haute fréquence ainsi
que dans la prise en compte d’éléments de détails
structuraux. Ces différents aspects se positionnent
clairement en amont de problématiques traitées au
sein du domaine « Ondes acoustiques et radioélectriques
».
Actions prioritaires 2011– 2012
2. TENUE DES STRUCTURES
AUX SOLLICITATIONS SÉVÈRES
Les systèmes d’armes, plateformes et infrastructures
militaires sont utilisés dans des contextes
d’emploi particulièrement sévères et exigeants sur
le plan de la tenue mécanique. Progresser sur des
problématiques liées spécifiquement à un haut niveau
de sollicitation doit donc contribuer à renforcer
leur résistance.
L’estimation des sollicitations (niveaux, occurrences)
que subissent les matériels est une donnée
essentielle, qu’elles proviennent du fonctionnement
nominal (fluides réactifs, échauffements ou
refroidissements extrêmes…), de l’effet du milieu
naturel dans des conditions d’utilisation violentes
(manœuvres brusques, appontages sévères, houles
extrêmes…) ou d’une agression ennemie (explosions,
collisions physiques…). Prévoir la réponse
d’une structure à ces sollicitations nécessite de progresser
sur la représentativité des lois de comportement
dynamique, les modèles d’endommagement et
de ruine des structures, les méthodes de simulation
numérique en y incluant les phénomènes d’interaction
solide-solide ou fluide-solide. L’objectif est ainsi
d’améliorer l’estimation du potentiel de résistance
résiduelle d’une structure endommagée par rapport
à un niveau d’agression donné.
Les approches de modélisation et simulation doivent
pour cela être complétées par des approches
expérimentales, non seulement pour la validation
mais aussi pour le recueil d’informations de base
(niveaux et spectres de sollicitations, évolution des
dommages). En cela, le développement de systèmes
de surveillance-santé des structures (capteurs et
traitements) est indispensable. En fonctionnement
nominal (non dégradé par une agression), ces systèmes
ont en outre un réel intérêt pour optimiser
les opérations de maintenance préventive ou la surveillance
d’organes vitaux de plates-formes ou infrastructures
de défense. ■
26 POLITIQUE ET OBJECTIFS SCIENTIFIQUES ÉDITION 2010 - ORIENTATIONS 2011-2012