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Les chercheurs en aérodynamique ont la tête dans les nuages

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Les chercheurs en aérodynamique ont la tête dans les nuages

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Au Centre aérospatial allemand, des avions traditionnels ont été transformés en laboratoires volants. Ils sont équipés de toute une série de dispositifs qui doivent être testés en vol. Une démarche compliquée, mais plus précise que les souffleries ou les maquettes.

Christina Politz s’occupe spécifiquement d’essais en vol dans le cadre d’un projet de recherche européen sur les mesures de vélocimétrie par images de particules (PIV). Son équipe a mis au point un laser puissant destiné à l‘étude des nuages. Il est associé à des caméras observant les particules d’eau pendant le vol.

“A bord, nous avons un laser qui génère un champ de lumière parallèle à l’appareil pendant le vol,” explique l’un des collaborateurs, Hauke Ehlers, “ainsi que deux caméras placées en configuration stéréo qui scrutent le flux de particules de nuage éclairées par le laser tandis qu’une troisième caméra mesure la taille des particules.”

Cette technologie est utilisée pour voir en haute résolution comment toute modification de l’appareil a une influence sur ses qualités aérodynamiques. “Le rayon laser sort à hauteur d’un hublot de l’avion et se propage vers l’avant en traversant le champ de vision des deux caméras,” précise Christina Politz. “Les particules de nuage parsèment le champ de lumière,” ajoute-t-elle, “les caméras enregistrent cette image et celle-ci nous permet de déterminer les vecteurs vitesse.”

Nous assistons à un vol de test. Peter Baumann est aux commandes de l’appareil. Avant le décollage, il nous fait part de ses craintes : “pour ce vol, on a besoin de nuages qui soient suffisamment étendus et compacts et il ne faut pas qu’il y ait trop de vent pour que nos conditions de vol restent constantes,” confie-t-il. “Même si nous avons besoin de nuages, il ne faudrait pas qu’il pleuve car une trop grande humidité, ce n’est pas bon pour les capteurs,” poursuit-il avant de poursuivre : “ce soir, trouver les conditions idéales s’annonce un peu délicat, on va les chercher pendant un moment, je pense.”

Dès que l’avion a atteint les nuages, les chercheurs enclenchent le laser et les caméras à grande vitesse enregistrent leurs images. “Nous obtenons des images avec de minuscules points blancs : ce sont les gouttelettes de nuage que nous observons avec nos caméras à bord de l’avion,” décrit Christina Politz. “Les images sont envoyées à des ordinateurs et sur la base de ces données,” précise-t-elle, “on peut analyser le déplacement des particules et déduire leur vitesse.”

Retour dans le hangar après deux heures et demi de vol. Un logiciel spécifique permet d‘établir la structure du flux d’air entourant l’avion à partir des relevés du déplacement des particules. “Pour l’industrie aéronautique, il est très important de connaître l’aérodynamique exacte autour d’un appareil,” insiste le chercheur Hauke Ehlers, “c’est la raison pour laquelle ce secteur est extrêmement intéressé par la technologie que nous concevons dans le cadre de ce projet sur la vélocimétrie par images de particules.”

Pour plus d’informations sur le projet de recherche, http://aim2.dlr.de