Simulation numérique du contrôle actif par jets pulsés - Bibliothèque ...

INTRODUCTION GÉNÉRALE
L'écoulement à contrôler
Avant de préciser les méthodes envisagées pour contrôler un écoulement, il convient
de préciser la nature de l'écoulement que l'on souhaite contrôler.
Le point de départ de cette étude s'inscrit dans le cadre dii contrôle des avions de
combat à grande incidence. Certaines phases de vol d'un tel aéronef requièrent de celuici
des performances très élevées. En particulier, le combat aérien rapproché demande à
l'avion la capacité d'effectuer des virages le plus rapidement possible, ce qui oblige le
pilote à demander à l'avion de s'incliner très fortement sur sa trajectoire, c'est-à-dire
de prendre de l'incidence, afin d'obtenir le maximum de portance possible, ceci le plus
souvent à des vitesse subsoniques (voir GUTTER et al. [48]). Ces conditions de vol, en
marge du domaine de vol usuel de l'engin, se caractérisent plus précisemment pour la
génération d'avions actuels par une diminution voire une disparition totale de l'efficacité
des gouvernes aérodynamiques mobiles qui permettent habituellement son contrôle. Cette
perte d'efficacité est due à un décollement partiel ou total de l'aile, créant ainsi un sillage
sur la moitié arrière de l'avion où sont habituellement situées ces surfaces de contrôle.
Cette perte de contrôle est d'autant plus dommageable qu'elle intervient en même
temps qu'un autre phémonène déstabilisant : les tourbillons de pointe avant. Le nez de
l'avion à grande incidence, ainsi que celui d'un missile, est en effet le siège de deux puissants
tourbillons longitudinaux qui se détachent du dessus de celui-ci. Ces tourbillons
peuvent en effet induire de forts moments de lacet (couple tendant à faire tourner l'engin
autour de l'axe longitudinal de l'avion) et engendrer la perte de contrôle de l'engin. Un
certain nombre d'études (voir MALCOLM [103]) ont été menées afin de préciser l'évolution
de ces tourbillons en fonction de l'incidence de l'engin, pour différents angles de dérapage,
etc.. L'analyse de ces types d'écoulements est compliquée par la nature souvent métastable
ou instable dc ces tourbillons. Aussi, la stabilisation de ces tourbillons permettrait
de stabiliser l'engin dans ces phases délicates du vol, leur contrôle permettrait même de
les utiliser comme gouverne de lacet. Des méthodes "brutales" de contrôle de ces tourbillons
ont d'ores et déjà été étudiées (voir MEYER [98]), celles-ci posent cependant des
problèmes d'avionnabilité des systèmes utilisés.
Une approche académique de ce problème consiste à assimiler la pointe avant d'un tel
avion, souvent composée d'une partie conique suivie d'une partie cylindrique, à un simple
cylindre de section circulaire. La prise d'incidence de l'avion se traduit par un écoulement
qui attaque ce cylindre presque perpendiculairement à son axe.
Une étude approfondie a ainsi été entreprise sous l'égide du Groupement de Recherche
(GdR) "Mécanique active" sur l'écoulement de l'air normal à un cylindre rond d'envergure
théoriquement infinie, cet écoulement étant jugé, de part son degré de complexité (instationnaire,
turbulent, visqueux, faiblement compressible) représentatif des phénomènes
ayant lieu sur les pointes avant. Les aspects de recherche liés à la simulation de ce type
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