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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
Ondes acoustiques et radioélectriques Philippe Pouliguen Responsable du domaine scientifique Thèmes • Génération et mesure des rayonnements Sources et générateurs, antennes, radômes, filtres sélectifs, mesure des champs, capteurs • Propagation Liaisons terre-espace, ondes de ciel et de sol, réflexion diffusion sur les surfaces terrestre et marine, communications, ultra basses fréquences • Détection et imagerie Méthodes inverses, spatio-temporelles, temps-fréquence, détection de changement, systèmes passifs, retournement temporel, multi-statisme, modes basse fréquence • Guerre électronique Furtivité passive et active, matériaux, matériaux commandables, plasmas, calculs de diffraction, contremesures, leurres et brouilleurs crédibles, discrédit des signatures • Agressions électromagnétiques Micro-ondes forte puissance, agressions électromagnétiques, générateurs compacts, génération du chaos dans les circuits, protection des systèmes • Compatibilité électromagnétique Tests d’immunité, chambre réverbérante, analyse des perturbations dans les systèmes complexes, compromission électromagnétique • Bio-électromagnétisme Couplages « ondes - structures biologiques », micro dosimétrie, interactions au niveau cellulaire (électroporation), débit d’absorption spécifique Priorités 2011-2012 • Modélisations et simulations • Applications des nouveaux matériaux (Métamatériaux, Matériaux à bande Interdite) Domaine 3 L e domaine scientifique « ondes acoustiques et radioélectriques » couvre un spectre compris entre quelques Hz et la limite du THz. Il s’intéresse aux théories, techniques et technologies appliquées aux télécommunications, à la détection acoustique, à la détection électromagnétique (DE), au guidage et à la navigation, à l’imagerie radar (SAR / ISAR) et sonar, à la guerre électronique (GE), aux agressions électromagnétiques naturelles (AGREM) et intentionnelles (AGREMI), à la compatibilité électromagnétique (CEM). ENJEUX SCIENTIFIQUES POUR LA DÉFENSE Quatre phénomènes physiques principaux gouvernent le domaine des ondes acoustiques et radioélectriques : la génération des rayonnements, la propagation des ondes, les interactions « ondes – structures » et la détection des signaux rayonnés. La génération et la détection nécessitent la mise au point de systèmes (sources de puissance, synthétiseurs, amplificateurs, capteurs...) qui relèvent de technologies transverses pouvant faire appel à d’autres domaines (nanotechnologies, matériaux…). Les enjeux du domaine consistent à identifier les innovations scientifiques qui constitueront les réponses technologiques aux besoins opérationnels futurs, et à faire émerger les technologies de rupture de demain. Les perspectives opérationnelles sont de : ● communiquer, plus loin, discrètement, sûrement, en milieu perturbé (naturel) et agressif (guerre électronique), POLITIQUE ET OBJECTIFS SCIENTIFIQUES ÉDITION 2010 - ORIENTATIONS 2011-2012 27
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Ondes acoustiques<br />
et radioélectriques<br />
Philippe Pouliguen<br />
Responsable du domaine scientifique<br />
Thèmes<br />
• Génération et mesure des rayonnements<br />
Sources et générateurs, antennes, radômes, filtres sélectifs, mesure des champs, capteurs<br />
• Propagation<br />
Liaisons terre-espace, ondes de ciel et de sol, réflexion diffusion sur les surfaces terrestre et marine,<br />
communications, ultra basses fréquences<br />
• Détection et imagerie<br />
Méthodes inverses, spatio-temporelles, temps-fréquence, détection de changement, systèmes passifs,<br />
retournement temporel, multi-statisme, modes basse fréquence<br />
• Guerre électronique<br />
Furtivité passive et active, matériaux, matériaux commandables, plasmas, calculs de diffraction, contremesures,<br />
leurres et brouilleurs crédibles, discrédit des signatures<br />
• Agressions électromagnétiques<br />
Micro-ondes forte puissance, agressions électromagnétiques, générateurs compacts, génération du<br />
chaos dans les circuits, protection des systèmes<br />
• Compatibilité électromagnétique<br />
Tests d’immunité, chambre réverbérante, analyse des perturbations dans les systèmes complexes, compromission<br />
électromagnétique<br />
• Bio-électromagnétisme<br />
Couplages « ondes - structures biologiques », micro dosimétrie, interactions au niveau cellulaire (électroporation),<br />
débit d’absorption spécifique<br />
Priorités 2011-2012<br />
• Modélisations et simulations<br />
• Applications des nouveaux matériaux (Métamatériaux, Matériaux à bande Interdite)<br />
Domaine 3<br />
L<br />
e domaine scientifique « ondes acoustiques et<br />
radioélectriques » couvre un spectre compris<br />
entre quelques Hz et la limite du THz. Il s’intéresse<br />
aux théories, techniques et technologies appliquées<br />
aux télécommunications, à la détection acoustique,<br />
à la détection électromagnétique (DE), au guidage<br />
et à la navigation, à l’imagerie radar (SAR / ISAR) et<br />
sonar, à la guerre électronique (GE), aux agressions<br />
électromagnétiques naturelles (AGREM) et intentionnelles<br />
(AGREMI), à la compatibilité électromagnétique<br />
(CEM).<br />
ENJEUX SCIENTIFIQUES<br />
POUR LA DÉFENSE<br />
Quatre phénomènes physiques principaux gouvernent<br />
le domaine des ondes acoustiques et radioélectriques<br />
: la génération des rayonnements, la<br />
propagation des ondes, les interactions « ondes –<br />
structures » et la détection des signaux rayonnés.<br />
La génération et la détection nécessitent la mise<br />
au point de systèmes (sources de puissance, synthétiseurs,<br />
amplificateurs, capteurs...) qui relèvent<br />
de technologies transverses pouvant faire appel<br />
à d’autres domaines (nanotechnologies, matériaux…).<br />
Les enjeux du domaine consistent à identifier<br />
les innovations scientifiques qui constitueront<br />
les réponses technologiques aux besoins opérationnels<br />
futurs, et à faire émerger les technologies<br />
de rupture de demain. Les perspectives opérationnelles<br />
sont de :<br />
● communiquer, plus loin, discrètement, sûrement,<br />
en milieu perturbé (naturel) et agressif (guerre<br />
électronique),<br />
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