Facilities for Aerothermodynamic Studies & Technology

Missions scientifiques

La plateforme Fast est composée de trois souffleries MARHy , PHEDRA et EDITH dont les performances et leur complémentarité permettent d’étudier des propriétés aérothermodynamiques des écoulements  compressibles  depuis le régime raréfié jusqu’au régime continu ainsi que les effets de gaz réels.
1- La soufflerie à Mach Adaptable Raréfié Hypersonique (MARHy), est une soufflerie raréfiée à fonctionnement continu couvrant des nombres de Mach allant de 2 à 20 grâce à un ensemble de 14 tuyères générant des écoulements isentropiques et laminaires. Un groupe de pompage de capacité totale de pompage de 153 000 m3/h, avec 2 pompes primaires et 14 pompes de type Roots, permet de maintenir dans  la chambre d’expériences des pressions équivalentes à des altitudes comprises entre 50 km et 100 km.
2- La soufflerie à Plasmas Hors d’Equilibre De Rentrées Atmosphériques (PHEDRA). Cette soufflerie  à fonctionnement continu permet de produire des écoulements ionisés supersoniques à basse pression avec un générateur de type arc-jet placé dans le caisson d’expérience formant ainsi des écoulements plasmas dont les vitesses sont comprises entre 2 km.s-1 et 8 km.s-1  avec des flux pouvant atteindre 730 kW/m2. Les conditions extrêmes à forte enthalpie rencontrées par un véhicule ou une sonde spatiale lors de leur déplacement à des très grandes vitesses dans les couches atmosphériques comprises entre 80 et 60 km d’altitude sont recréées.
3- La soufflerie pour l’Etude Des Interactions et de Transferts en Hypersonique (EDITH). permet d’étudier des altitudes en dessous de 50 km  ou le régime continu est concernée. Le niveau de pression atteint dans la veine d’expériences est de l’ordre du centième de la pression atmosphérique. Elle est équipée d’un compresseur fournissant de l’air propre à des pressions comprises entre 12 Pa et 25 Pa et d’un groupe de pompage comportant 2 puissantes pompes à palettes capables d’absorber 1 kg d’air par seconde en maintenant une pression résiduelle de 4 mbar dans la chambre d’expérience. Une vanne motorisée placée en sortie  du caisson d’expériences permet de modifier la pression ambiante au cours de l’expérience et de simuler ainsi des variations d’ altitudes atmosphériques en fonctionnement continu.

Objectifs scientifiques

La soufflerie à Mach Adaptable Raréfié Hypersonique (MARHy) : Les conditions de fonctionnement particulières de cette soufflerie permet d’étudier les propriétés aérothermodynamiques d’objets dans des écoulements super et hypersoniques en régime transitionnel et proche continu ou les effets visqueux sont prédominants générant des couches limites épaisses qui modifient notamment les interactions entre l’écoulement et la surface des objets. Dans ces conditions d’écoulement , les équations du régime continu ne s’appliquent plus, et des approches numériques visant à résoudre l’équation de Boltzman sont développées ( DSMC et BGK) mais nécessitent encore des modèles physiques et des bases de données expérimentales pour améliorer leur capacité de simulation. La soufflerie MARHy est la seule disponible en Europe et en France permettant d’étudier ces phénomènes physiques  propre de la rentrée atmosphérique.
2- La soufflerie à Plasmas Hors d’Equilibre De Rentrées Atmosphériques (PHEDRA) : La soufflerie PHEDRA est capable de simuler expérimentalement des rentrées atmosphériques pour différentes planètes comme la Terre, Mars, Titan ou encore Vénus. Le domaine de recherche couvre la physique fondamentale des plasmas hors-équilibre mais aussi les caractéristique aérothermodynamiques des rentrées atmosphériques des sondes planétaires, des débris spatiaux ou encore le comportement thermique des matériaux techniques soumis à des flux plasmas.
3- La soufflerie pour l’Etude Des Interactions et de Transferts en Hypersonique (EDITH) : Ces capacités uniques donnent une grande marge de manœuvre pour adapter la forme et les conditions de fonctionnement des tuyères selon l’objectif d’étude recherché.  Les tuyères sont installées sur une balance de poussée trois axes qui a été développée pour mesurer les performances aérodynamiques des tuyères étudiées au cours des expériences. Cette soufflerie permet d’étudier les phénomènes d’instabilité du passage d’écoulements laminaires-turbulent et les interactions choc-choc.