Etude et développement d'un actionneur plasma à décharge à ...

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Introduction - 2 -
Introduction Le contrôle d’écoulement est un thème de recherche capital pour les avionneurs, tant sur le plan économique qu’environnemental. Parmi les nombreuses problématiques industrielles relatif aux avions, le contrôle d’écoulement au-dessus d’une aile est primordial car il conditionne ses performances aérodynamiques. En effet, une diminution de 10% de la traînée d’un avion civil entraîne une réduction de la consommation en carburant de 50 millions de litres durant le cycle de vie de l’appareil [1]. Les enjeux sont aussi environnementaux, les directives émises par la Commission Européenne concernant la pollution et les nuisances sonores autour des aéroports étant de plus en plus sévères. Une réduction de la traînée va de pair avec une réduction de la consommation et une diminution des émissions polluantes. L’expression “contrôle d’un écoulement” désigne l’ensemble des actions qui consistent à modifier les propriétés de l’écoulement pour l’amener à un état souhaité. Le contrôle vise la plupart du temps à éliminer ou à retarder le décollement de la couche limite. Aujourd’hui, sur un avion de ligne (Figure 1), des dispositifs comme les becs mobiles et les volets de type Fowler sont utilisés pour accroître les performances d’une aile lors des phases de décollage et d’atterrissage. Mais ceux-ci sont chers, lourds et nécessitent un entretien régulier. Pour palier à ces contraintes, une importante activité de recherche est menée dans le monde afin de remplacer les dispositifs de contrôle actuellement disponibles. L’objectif à terme est d’employer des systèmes de contrôle actif de conception moins complexe et moins pénalisants en terme de poids, permettant en plus un contrôle en temps réel, avec un temps de réponse court. Différents systèmes sont à l’étude, parmi lesquels on trouve par exemple les actionneurs fluidiques ou les MEMS. (a) (b) Figure 1. Schéma d’un profil d’aile avec bec de bord d’attaque et volets de bord de fuite (a) et photo d’une aile de Boeing 767 avec volet de bord de fuite sorti (b). Depuis quelques années, les décharges électriques établies dans l’air à pression atmosphérique sont employées pour contrôler les écoulements. Dans ce cas, la décharge fait partie intégrante d’un dispositif que l’on nomme actionneur plasma. L’actionneur plasma consiste à appliquer une différence de potentiel entre au moins deux électrodes placées à la surface d’un obstacle. Sous l’effet du champ électrique (par extension des forces coulombiennes), un écoulement résultant d’un transfert de quantité de mouvement entre les espèces chargées et les neutres du gaz environnant, apparaît au-dessus de l’obstacle : le vent électrique. L’actionneur plasma est donc un convertisseur d’énergie qui - 3 -
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5. Contrôle du point de séparatio
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ETUDE ET DEVELOPPEMENT D’UN ACTIO
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