Département Aérodynamique et Propulsion (DAEP)

Le département Aérodynamique et Propulsion c’est 62 personnes, 30 projets de recherche dont 5 à échelle européenne, un parc exceptionnel de moyens d’essais à vocation pédagogique et de recherche, trois groupes de recherche contribuant à une stratégie de croissance tournée vers 4 thèmes aux enjeux scientifiques et sociaux-économiques d’actualité en s’appuyant sur 2 projets structurants : la soufflerie SAA et le code de simulation aux grandes échelles IC3.

Présentation du DAEP

Le DAEP est fort d’un effectif de 18 Enseignants-Chercheurs permanents, de 4 Ingénieurs-Chercheurs, 20 doctorants et de 10 post-doctorants. Il publie entre 15 et 20 articles par an dans les meilleures revues internationales. Il participe ou est invité aux meilleures conférences internationales sur ses thèmes de recherche (APS-DFD, TSFP, Turbo-Expo etc.).

Groupes de recherche

  • La recherche menée au département est structurée en 3 groupes :

- D2F : Dynamique des Fluides Fondamentale
- AEX : Aérodynamique Externe
- TMP : Turbomachines et Propulsion

Le département entretient des liens forts avec la communauté scientifique du site Toulousain. Au delà, les collaborations de recherche se déploient sur le plan national et à l’international par opportunité de projets communs ou plus durablement sur la base de liens de chercheur à chercheur. Des conventions et des contrats de recherche sont également passés avec les grands donneurs d’ordre du secteur aéronautique ainsi qu’avec les équipementiers et les sous-traitants.

Thèmes scientifiques

  • MSE Modélisation et Simulation des Écoulements
  • 4AC Aéroacoustique expérimentale et numérique pour l’application aéronautique
  • Aérodynamique et propulsion de drones endurants, silencieux et convertibles
  • Innovation en architectures intégrées d’aéronefs et systèmes propulsifs

Équipements de recherche

Découvrez... la soufflerie de visualisation de l'ISAE-SUPAERO !
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Découvrez la soufflerie de visualisation de l'ISAE-SUPAERO !

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Découvrez la soufflerie de visualisation de l'ISAE-SUPAERO ! ISAE-SUPAERO / SapienSapienS

29 novembre 2022

La soufflerie de visualisations est la seule soufflerie à conduit ouvert du département. Contrairement aux souffleries à conduit de retour, dans lesquelles l’air recircule dans le conduit, ici l’air est capté à l’extérieur du bâtiment, circule dans la soufflerie puis est évacué à l’extérieur grâce à un compresseur centrifuge à aspiration placé en sortie de la soufflerie.
Cette soufflerie est ainsi particulièrement adaptée à l’étude des pertubations d’écoulement : les pertubations maitrisées et bien qualifiées générées dans la veine d’essais sont ensuite évacuées sans venir modifier les conditions entrantes dans la soufflerie.
La veine d’essais de la soufflerie mesure 45 cm de côté et 3 m de long. Les vitesses peuvent atteindre 35 m/s. Sans aucune pertubation, la géométrie et traitement du conduit (filtres, nid d’abeilles et grilles fines) garantissent une bonne homogénéité spatiale et temporelle de l’écoulement qui présente un taux de turbulence voisin de 0.3%.
Ici, des volets oscillants sont placés en extrémité de veine d’essai pour générer des variations temporelles quasi-sinusoïdales maîtrisées de la vitesse de l’écoulement. Les pertes de charges associées à la fermeture des volets peuvent assurer une perte violente de plus de 50% de la vitesse longitudinale.
De telles perturbations aérologiques peuvent être enregistrées au cours d’un vol de faible altitude, particulièrement en environnement urbain pour lequel la présence de bâtiments accentue l’intensité des fluctuations du vent apparent. Ainsi, un drone évoluant à une dizaine de m/s est susceptible de rencontrer des rafales de vent de grande extension spatiale et d’amplitude similaire à sa propre vitesse d’avancement. Les propriétés et les effets de la turbulence atmosphérique sur les performances en vol de ces aeronefs légers, de petites tailles et de faible vitesse d’avancement sont donc très différents de ce qui est classiquement connu pour des avions de lignes. L’enjeu est de concevoir des drones, microdrones, nanodrones robustes aux rafales de vent.
Nous étudions actuellement la réponse aérodynamique instationnaire d’une aile soumise à une variation sinusoïdale du vent incident. Les dimensions de l’aile et vitesses étudiées sont représentatives d’un vol de microdrone en environnement urbain.
Les propriétés désirées de la rafale de vent sont assurés par un pilotage adapté des volets oscillants. L’écoulement instationnaire est caractérisé finement à l’aide d’une sonde fil chaud placée en entrée de veine d’essai. La rafale retenue présente une vitesse moyenne de 10m/s avec des variations de +/- 4m/s sur une période de 0.8 s.
Nous mesurons les performances globales aérodynamiques en relevant les évolutions temporelles des efforts de portance, traînée et moment de tangage pour différents angles d’incidence de vol.
Pour analyser l’origine de ces performances, il faut bien qualifier et comprendre la physique de l’écoulement autour de la maquette et sa réponse face aux variations de vitesse incidente. La Vélocimétrie par Images de Particules (PIV), fournit les champs de vitesses instantanés de l’écoulement. Par un post-traitement adapté, nous pouvons en extraire la dynamique de l’écoulement lors des rafales de vent.

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