Brevet FR2584817A1 — publié le 19870116

"Veine d'expérimentation adaptative pour soufflerie transsonique" L'invention concerne une veine d'expérimentation adaptative pour soufflerie transsonique, comportant une pa- roi qui présente une surface intérieure lisse et qui est déformable dans le sens de l'écoulement au moyen d'un grand nombre d'éléments de réglage. Par soufflerie transsonique, on entend une soufflerie utilisable dans le domaine subso- nique aussi bien que dans le domaine supersonique, donc ap- proximativement entre Mach 0,5 et Mach 1,3. Par la publication "Wall interference in wind tunnel" (AGARD-CP-335), publiée à Londres le 20 Mai 1982, on connait une étude, "The status of two - and three - dimensional testing in the University of Southampton tran- sonic self - streamlining wind tunnel" (Wolf, Cook, Goodyer), qui montre une veine d'expérimentation ayant les caractéris- tiques du préambule de la revendication 1. La paroi est faite d'une tôle métallique déformable, qui présente une surface intérieure fermée et lisse. Sur la face extérieure de cette paroi sont placés un grand nombre d'éléments de réglage, sous forme de vérins, à l'aide desquels la paroi est toujours dé- formable, dans les limites de l'élasticité du métal. Il en résulte une bonne adaptation de la paroi aux conditions de l'écoulement dans le domaine subsonique. Dans le domaine supersonique, cette veine d'expérimentation, n'est pas uti- lisable. En effet, les chocs de compression qui se produisent dans le domaine supersonique ne seraient pas "éteints" en cas d'utilisation d'une veine d'expérimentation dans ce domaine, mais réfléchis, ce qui pourrait fausser le résultat des mesures. Par la même publication, on connait une étude "Development of a three-dimensional adaptative wall test section with perforated walls" (Parker et Erickson), qui présente une veine d'expérimentation adaptative déjà prévue pour un vaste domaine d'écoulement, compris entre Mach 0,6 et 1,2. Mais, on met ici en oeuvre une paroi composée de deux enveloppes, insérées l'une dans l'autre sans espace- ment. L'enveloppe extérieure est divisée en un grand nombre de segments, tandis que l'enveloppe intérieure est continue. Dans les deux enveloppes, sont prévus des évidements en forme de perforations. Si un segment de l'enveloppe extérieure est déplacé dans le sens de l'écoulement, par rapport à l'enve- loppe intérieure, les perforations des enveloppes intérieure et extérieure coïncident plus ou moins, selon la position prise. Il est ainsi possible de régler d'une manière varia- ble le rapport d'ouverture et ceci, aussi bien dans le sens de l'écoulement que perpendiculairement à ce sens. Mais il n'est pas prévu de déplacer les deux enveloppes l'une par rapport à l'autre, de manière qu'il se crée une paroi fer- mée. Même si les segments de la paroi extérieure avaient une mobilité telle que le rapport d'ouverture puisse être amené à zéro, il resterait les évidements de la paroi inté- rieure, de sorte que cette paroi offrirait, dans son ensemble et dans tous les états de mesure, une surface rugueuse. Même dans le domaine subsonique, cette veine d'expérimentation s'emploie avec un rapport d'ouverture différent de zéro, ce qui est préjudiciable. Dans le domaine d'écoulement supérieur à Mach 1, il se produit avantageusement, avec cette veine d'expérimentation, une extinction des chocs de compression par les perforations. Mais il est de nouveau gênant de ne pas pouvoir mesurer près de la paroi les composantes de l'é- coulement. C'est pourquoi, on a déjà proposé dans cette pu- blication de mesurer les caractéristiques de l'écoulement, en particulier la pression et la vitesse, avec un dispositif spécial, fait de deux tiges de mesure, qui sont continues axialement dans le sens de l'écoulement. Mais cette veine d'expÉ rimentation connue ne fournit à vrai dire des résultats satisfaisants que dans un domaine d'écoulement très étroit, autour de Mach 1. Par contre, dans le domaine subsonique, les défauts décrits sont acceptables. Cette veine d'expéri- mentation n'est pas prévue dans un domaine supérieur à Mach 1,2. Par l'annuaire de 1966 du WGLR "Der Transsonische Windkanal der Aerodynamischen Versuchsanstalt G8ttingen" (Ludwieg, Lorenz-Meyer, Schneider), on connait un banc de mesure, avec laquelle deux veines d'expérimentation sont placées l'une derrière l'autre dans le sens de l'écoulement. La première veine d'expérimentation a une paroi fermée à surface intérieure lisse, tandis que la deuxième est munie d'une série de perforations. Par "perforations", on entend, dans la présente demande, des évidements à bords fermés et de grandeur relativement faible, donc correspondant spécia- lement à la différence de fentes, dont l'axe est le plus souvent nettement plus long que la dimension qui lui est perpendiculaire. La première veine a la forme d'une tuyère, à surface réglable, pour la réalisation de différents nom- bres de Mach dans l'écoulement. Ceci est valable pour le domaine supersonique. L'autre veine, qui est donc munie d'une série de "perforations", est utilisée dans le domaine subsonique jusque dans le domaine transsonique, jusqu'à Mach 1,2. Dans le domaine transsonique, on utilise alors l'amortissement des ondes de chocs, tandis que dans le do- maine subsonique, on s'accomode des défauts des perforations. Il est alors par ailleurs gênant que, quand on réalise une large plage de mesures, la mesure doit être interrompue, parce que le modèle doit être déplacé d'une veine d'expé- rimentation dans l'autre. Les veines d'expérimentation mises en oeuvre au- jourd'hui pour l'ensemble du domaine transsonique avec une paroi ventilée et qui sont donc munies d'une série de per- forations ou de fentes ont les défauts suivants: Elles ne fournissent pas de résultats de mesures sans interférences dans le domaine subsonique. Il est partiellement impossible de corriger les résultats des mesures, ce qui tient, entre autres, à ce que les conditions marginales ne peuvent pas être déterminées avec une précision suffisante. Il en résulte un rayonnement sonore dont l'inten- sité est gênante, de sorte que de telles parois ventilées ne peuvent pas s'employer, par exemple pour le maintien d'un écoulement laminaire. Seules des dimensions de modèles relativement fai- bles sont permises, la section perpendiculaire du modèle devant être 4 0,5 % de celle de la soufflerie, ce qui entraî- ne de grandes sections transversales, étant donnée la pré- cision exigée du modèle. D'autre part, des parois adaptatives fermées, qui donc ne sont/pas ventilées et qui peuvent être employées sans interférences dans le domaine subsonique, ne conviennent pas pour l'amortissement des chocs de compression qui se produisent dans le domaine supersonique. Le but de l'invention est de créer une veine d'expérimentation adaptative pour soufflerie transsonique, qui permette des mesures continuelles, le plus possible sans interférences, sur une grande plage de mesure de l'é- coulement et en particulier approximativement de Mach 0,5 à 1,3 (0,5 ú Ma --1,3), donc sans interruption de l'arrivée d'air et seulement par réglage et/ou modification des pièces formant la paroi. Ceci est atteint, suivant l'invention, en ce que la paroi est munie de perforations et comporte un grand nombre d'évidements ainsi que des bouchons et que ces bou- chons sont réglables au moyen de dispositifs de réglage au moins en partie approximativement dans une direction normale aux évidements de la paroi, de sorte que, dans la position fermée, on obtienne une surface intérieure lisse et continue, tandis que dans les autres positions, on peut ajuster un rap- port d'ouverture différent de zéro. Il est tout d'abord es- sentielque la paroi soit munie de perforations et pas, par exemple, de fentes. Par "perforations", on entend des évi- dements relativement petits à bords fermés, qui sont répartis Z584817 la plupart du temps régulièrement sur la paroi. A chaque évidement correspond un bouchon. On peut aussi grouper plusieurs bouchons, de manière qu'ils soient finalement mobiles ensemble. Les bouchons sont adaptés aux évidements. Des dispositifs de réglage les font sortir des évidements ou les y font entrer. En position rentrée, la paroi de la soufflerie est fermée, de sorte que le rapport d'ouverture est égal à zéro, pendant que la surface intérieure des bou- chons et la surface intérieure de la paroi sont dans le même alignement, de sorte qu'on obtienne au total sur la paroi une surface intérieure continue et lisse. Par ailleurs, la paroi est déformable au moyen d'un grand nombre d'éléments de réglage, de sorte qu'elle peut s'adapter à l'allure de l'écoulement. Il est possible de cette façon de régler dans tout le domaine des nombres de Mach compris entre 0,5 et 1,3, la forme de paroi à chaque fois optimale pour chaque mesure, sans que celle-ci doive être interrompue. La mesure peut être continue, donc sans interruption de l'arrivée d'air. La paroi adaptative fermée de la veine d'expérimentation est idéale pour des essais dans le domaine Mach e 1, en raison des mesures simples et précises de la pression de paroi et de la position de celle-ci. La veine d'expérimentation peut s'employer ici aussi bien pour des mesures à deux dimensions qu'à trois. Les mesures à deux dimensions sont alors sans interférences et celles à trois dimensions comportent peu d'interférences (qui sont corrigibles). Pour des nombres de Mach Ma g 1, il faut élaborer un écoulement supersonique et les chocs de compression ou les ondes de détente doivent par ailleurs être amorties sur la paroi. Ceci est possible avec la veine d'expérimentation conforme à l'invention. Dans la partie avant, la veine d'expérimentation est déformée sous forme de tuyère de Laval à paroi fermée et, dans la partie arrière, c'est-àdire là o le modèle est positionné, les bouchons sont plus ou moins sortis hors des évidements, ce qui donne une paroi à perforations multiples. Le rapport d'ouverture dans ce domaine de la veine d'expérimentation pour amortissement des chocs de compression ou des ondes de détente dépend du nombre de Mach. Le rapport d'ouver- ture chaque fois nécessaire peut se régler facilement, à chaque occasion, par le degré de sortie des bouchons hors des évidements. Il est possible, par exemple avec une veine formée par quatre parties de paroi délimitées de ma- nière approximativement linéaire, de réaliser et d'employer suivant l'invention une seule partie de paroi ou deux ou les quatre. Une partie de la paroi est réglable à la manière d'une tuyère de Laval. Ce sera en général l'avant de la veine. Ce réglage s'emploie dans le domaine ultrasonore, le modèle étant disponible par rapport à la formation de la tuyère. Les bouchons pour la variation du rapport d'ou- verture sont réglables individuellement ou en groupes, aussi bien dans le sens de l'écoulement que perpendiculairement à ce sens. Les évidements, ainsi plus ou moins dégagés, laissent une partie de l'écoulement sortir du tunnel et, le cas échéant, y revenir. La combinaison avec un disposi- tif d'aspiration est aussi possible. Plusieurs bouchons peuvent être placés sur un support commun, mais on peut aussi prévoir des bouchons qui soient,à chaque fois, com- mandés individuellement. Dans le cas d'une réalisation groupée, le support commun des bouchons peut être une deuxième paroi, mais qui sera alors utilement divisée en sections dans le sens de l'écoulement ainsi que perpendi- culairement à ce sens. Les évidements et les bouchons ont chacun avan- tageusement une forme conique, à adaptation réciproque, pour garantir que la paroi fermée ait une surface intérieure lisse. Les dispositifs de réglage des bouchons peuvent être mécaniques, motorisés, électromécaniques, hydrauliques ou similaires. Beaucoup de possibilités s'offrent ici au spécialiste. Enfin il est possible que, suivant l'invention, une partie seulement de la paroi soit munie de perfora- tions. Ceci est valable aussi bien sur la section trans- versale que dans le sens de l'écoulement. L'invention va être expliquée plus en détails à l'aide d'exemples d'exécution représentés sur les dessins annexes; sur ces dessins: la figure 1 représente une coupe longitudinale d'une première forme d'exécution schématisée de la veine d'expérimentation, suivant la ligne II de la figure 2; la figure 2 représente une coupe transversale des parois de la soufflerie; la figure 3 représente une vue de principe d'une coupe longitudinale de la veine, réglée pour un domaine supersonique; - la figure 4 représente une vue individuelle d'un bouchon avec son dispositif de réglage et la figure 5 représente une autre possibilité de réaliser le bouchon avec son dispositif de réglage. Les figures 1 et 2 représentent des vues forte- ment schématisées d'une forme d'exécution d'une veine d'expérimentation en soufflerie, sous forme d'une coupe longitudinale (figure 1) et d'une coupe transversale (figure 2). Dans le haut des figures, la paroi est chaque fois représentée dans son état fermé. Le bas montre les évidements ouverts, c'est-à-dire avec un rapport d'ouver- ture réglé et différent de zéro. Comme le montre la figure 2, il s'agit d'un canal rectangulaire, qui est délimité par les parois 1, 2, 3, 4. Dans la paroi 2, on prévoit une fe- nêtre 5, pour qu'on puisse observer de l'extérieur l'endroit o se trouve un modèle (non représenté). La paroi 1 présen- te une plaque métallique 6, déformable et sur laquelle sont disposés un grand nombre d'éléments de réglage 7, répartis sur l'étendue de la veine, aussi bien dans le sens de la longueur (figure 1) que dans celui de la largeur (figure 2). Avec chaque élément de réglage 7, il est ainsi possible de déformer plus ou moins la plaque métallique 6 suivant les flèches 8, pour obtenir une adaptation à l'écoulement. Cette disposition est importante, spécialement dans le do- maine subsonique, mais aussi dans le domaine supersonique, afin de permettre la réalisation d'une tuyère de Laval (figure 3). La plaque métallique 6 représente un grand nombre d'évidements 9, dont les bords sont fermés et qui ont en général la forme de perforations, circulaires ou coniques. Les axes des évidements 9 sont ici normaux par rapport au sens de l'écoulement et/ou à la paroi, mais on peut aussi les prévoir obliques. Chaque évidement comporte un bouchon 10. Plusieurs bouchons 10 peuvent être placés segment par segment sur un support commun 11. Comme on le voit sur la figure 1, pour la paroi 1, plusieurs de ces supports 11, 11', 11", etc. sont disposés les uns derrière les autres sous forme de segments, dans le sens de l'écoulement, donc dans le sens de la longueur de la veine d'expérimentation. Comme on le voit sur la figure 2, dans le sens du pourtour, donc perpendiculairement au sens de l'écoulement, on pré- voit aussi plusieurs supports 11, 12, 13, divisés aussi en segments. De cette façon, la paroi 1 est divisée en un grand nombre de segments en forme de supports. Toutefois, ceci ne concerne pas la plaque métallique continue 6. Les autres parois 2, 3, 4, peuvent être réalisées et divisées de la même façon, telle qu'expliquée pour la paroi 1. Mais, pour plus de clarté, cela n'a pas été représenté avec tous les détails. Il va de soi que deux parois seulement, par exem- ple 1 et 3, d'une veine d'expérimentation peuvent être réa- lisées de cette façon, tandis que les parois 2 et 4 peuvent être rigides, sous forme de parois fermées sur toute leur longueur. Il est possible aussi de ne réaliser suivant l'invention qu'une des parois 1, 2, 3, 4. La figure 3 montre une vue encore fortement sim- plifiée d'une coupe longitudinale de laveine d'expérimenta- tion. Ici aussi, on peut prévoir de nouveau les parois 1, 2, 3, etc., qui comportent chacune une plaque métallique déformable 6. Mais on peut aussi imaginer une exécution ayant une forme de révolution et prévoir, à la place de la plaque métallique 6, une paroi en un matériau déformable dans plu- sieurs dimensions, par exemple en caoutchouc. Sur la figure 3, on voit comment la paroi fermée, c'est-à-dire avec les bouchons (qui ne sont pas représentés) dans l'état de ferme- ture, est déformée dans la zone avant, pour former une tuyère de Laval 21. Les éléments de réglage 7 servent à cela. Dans la zone arrière se trouve le modèle 22. Le sens d'écoulement est indiqué par la flèche 23. Dans la zone arrière, les bou- chons 10 sont sortis des évidements 9, ceci étant représenté- seulement pour les parois 1 et 3. A l'aide de la tuyère de Laval 21, on obtient un écoulement supersonique. Il se forme une ligne de Mach 24 ainsi que des ondes de détente 25, qui sont 'âmortied' par l' execution perforée des parois, avec le rapport d'ouverture ainsi régl/é. La figure-4 montre ute vue de détail de la paroi 1, avec un évidement individuel 9 et un bouci1on correspondant 10. On voit comment de cette fagçn chaland évidement 9 peut être muni de sn propre bouchon 1G;, de smrte qu'une commiane individuelle soit tout à fait possibie. Sur]La plaque mitai- lique 6, on a fixé, par l'inrmédi'aire d'une bague e2reto'ise 26 percée, un bottier 27, dans le c-l'idre duquel uni piston 28 coulisse d'une manière étanche et dont la tige e pliston 29 est liée au bouc>hon 10 itjou forme, à son extr.émité avant, le bouchon 10. Dans le bottier cylindrique 27 se trouve un ressort de rappel 30, qui maintient la position (de fermeture. La plaque métallique 6, les évidements 9 et le bouchon 10 sont réalisés et placés de manière que, dans la position fer- mée, se forme, comme représenté, une surface continue lisse 31 sur la face intérieure de la plaque métallique 6. Sur le bottier 27 est raccordée une conduite 32, par laquelle le dispositif de réglage 14 peut recevoir de l'air compri- mé ou un fluide hydraulique suivant la flèche 33, quand il faut sortir le bouchon 10 de l'évidement 9, suivant la flèche 19, et qu'un certain rapport d'ouverture doit donc être réglé. Avec la pression de l'air ou du fluide hydraulique, qui est accordée à la force du ressort de rap- pel 30, on peut régler et/ou faire varier le rapport d'ou- verture. Il va de soi que les dispositifs individuels de réglage représentés sur la figure 4 sont répartis en grand nombre sur les parois 1, 2, 3, 4. A côté des dispo- sitifs de réglage 14, on prévoit naturellement aussi les éléments de réglage 7, pour le réglage et/ou l'adaptation d'ensemble des parois 1, 2, 3, 4. La figure 5 montre une forme d'exécution élec- tromagnétique du dispositif de réglage 14. Dans ce cas aussi, un boîtier 34 est fixé sur la plaque métallique 6 au moyen de tiges entretoises 35, réparties sur le pourtour. Le boîtier 34 reçoit une bobine 36, dont le noyau 37 porte ou constitue le bouchon 10. Le ressort de rappel 30 com- mande ici aussi la position de fermeture. Le rapport de fermeture se règle suivant l'excitation de la bobine 36. REVENDICATIONS 1. Veine d'expérimentation adaptative pour souf- flerie transsonique, avec une paroi (1, 2, 3, 4) qui pré- sente une surface intérieure (31) lisse et qui est déformable dans le sens de l'écoulement (23) au moyen d'un grand nombre d'éléments de réglage (7), caractérisée en ce que la paroi (1, 2, 3, 4) est perforée et présente un grand nombre d'évi- dements (9) ainsi que des bouchons (10) et en ce que ces bouchons (10) sont réglables au moyen de dispositifs de ré- glage (14), au moins en partie approximativement dans une direction/aux évidements (9) de la paroi (1, 2, 3, 4), de sorte que dans la position fermée on obtienne une surface intérieure lisse (31), et continue, tandis que, dans les au- tres positions, on peut ajuster un rapport d'ouverture dif- férent de zéro. 2. Veine d'expérimentation suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'une partie de la paroi (1, 3) est réglable pour former une tuyère de Laval (21). 3. Veine d'expérimentation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les bouchons (10) destinés à faire varier le rapport d'ouverture sont réglables individuellement ou en groupes, aussi bien dans le sens de l'écoulement (23) que perpendiculairement à ce sens. 4. Veine d'expérimentation suivant les revendica- tions 1 et 3, caractérisée en ce que plusieurs bouchons (10) sont placés sur un support commun (11, 11', etc., 12, 12', etc.) 5. Veine d'expérimentation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le support commun (11, 12, 13, etc.) est une paroi commune. 6. Veine d'expérimentation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les évidements (9) et les bouchons (10) ont chacun une forme conique à adaptation reciproque. 7. Veine d'expérimentation suivant la revendica- tion 1, caractérisée en ce que les dispositifs de réglage (14) pour les bouchons (10) sont mécaniques, motorisés, élec- tromécaniques, hydrauliques ou similaires. 8. Veine d'expérimentation suivant la revendica- tion 1, caractérisée en ce que seulement une partie de la paroi est munie de perforations.