Abonnez-vous Identifiez-vous

Identifiez-vous

Vos codes d'accès sont erronés, Veuillez les saisir à nouveau. Mot de passe oublié ?

Un revêtement pour calculer la pression sur une surface

Publié le

MESURE

UN REVÊTEMENT POUR CALCULER LA PRESSION SUR UNE SURFACE

Grâce à un enduit photo-luminescent mis au point dans le cadre d'un projet italo-germano-russe, la mesure sans contact des pressions sur toute une surface devient possible. Une méthode très utile pour les essais en soufflerie.



Comment mesurer, rapidement et sans aucun contact, les pressions s'exerçant sur une surface? Confrontés à ce problème, par exemple pour déterminer en soufflerie la répartition des pressions sur une maquette d'aile d'avion, les ingénieurs aérodynamiciens n'avaient jusqu'à présent d'autres ressources que de perforer le profil étudié en des endroits sciemment choisis. Puis, à l'aide de tubes pneumatiques, de "conduire" la pression jusqu'au capteur chargé de la mesurer. Une méthode fort chère et particulièrement difficile lorsqu'il faut effectuer la mesure sur des points difficiles d'accès d'une maquette à échelle réduite. Sans parler de la fragilisation engendrée par ces perforations sur la délicate surface du profil. Mais ces handicaps devraient bientôt être surmontés avec l'arrivée d'une méthode, baptisée OPMS ("Optical Pressure Measurement System"), qui détermine la pression en chaque point d'une surface entière. "Il s'agit indéniablement d'un gros progrès", estime Rolf Engler, responsable du projet au centre de recherches aéronautiques DLR (Deutsche Forschunsanstalt für Luft und Raumfahrt, l'équivalent allemand de l'Onéra), à Göttingen. "Actuellement, nous sommes précis à 10millibars près. Pour les essais à basse vitesse, cela ne suffit pas encore, mais, dans le domaine transsonique, entre 0,5 et 0,9Mach, le système est très performant", précise Christian Klein, chercheur à la DLR. Cette méthode OPMS se fonde essentiellement sur la présence à la surface du modèle d'un enduit tricouche, le Lips ("Light Intensity Pressure Sensor"), mis au point et perfectionné depuis plusieurs années par l'Institut pour l'aérodynamique de l'université de Moscou. La première couche est essentiellement adhésive. Elle est directement surmontée d'une couche intermédiaire dont l'unique rôle est de recevoir la couche supérieure, seule active. Mélangées à un polymère transparent, les molécules organiques composant cette couche active ont une particularité: elles deviennent luminescentes lorsqu'elles sont exposées au rayonnement ultraviolet d'un laser à azote, fonctionnant à une longueur d'onde de 337nanomètres. Elles émettent alors des signaux lumineux (à 440nanomètres), qui parviennent, atténués, à l'un des 262144pixels (512x512) d'une caméra CCD surplombant la maquette. Cette atténuation, que les physiciens appellent "effet quenching", est provoquée par les molécules d'oxygène rencontrées par le signal sur son chemin. Elle est d'autant plus grande que ces molécules sont nombreuses, c'est-à-dire que la pression d'oxygène est grande! Résultat? Les signaux recueillis par la caméra CCD et transmis à un ordinateur PC486 équipé d'une carte graphique livrent une véritable image de la distribution de pression à la surface du modèle. L'obtention de bons résultats dépend toutefois intimement de la maîtrise de certaines conditions. "Tout d'abord, la vaporisation de l'enduit photosensible doit être très homogène, ce qui requiert un certain savoir-faire, indique Christian Klein. Ensuite, l'essentiel est de bien étalonner le système. A la DLR, nous pouvons pressuriser directement le canal dans lequel s'effectuent les essais, et nous préférons étalonner le revêtement directement sur le modèle."

Cet étalonnage direct est valable une semaine, ce qui suffit généralement pour les essais. "Au-delà, la photodégradation qui affecte les molécules actives détruit l'enduit", ajoute Christian Klein. Lorsque les essais se font dans un canal non pressurisable, les ingénieurs étalonnent le dispositif à l'aide d'un échantillon représentatif placé sous pression dans un conteneur. Moins précis, cet étalonnage doit également être répété avant chaque essai. Avec son partenaire italien Inteco (Frosinone), la DLR réalise des essais sur demande. L'Hytex, le modèle d'un véhicule spatial projeté par la Dasa, a ainsi été testé à Göttingen. L'avionneur américain Boeing manifeste également un très grand intérêt pour le système. Mais c'est dans les essais de pales d'hélicoptères et d'hélices que cette méthode semble la plus prometteuse. L'emploi des techniques classiques y est en effet particulièrement compliqué. François SAVATIER





L'"effet quenching" : un phénomène quantique

Lorsqu'une radiation à 337nanomètres est émise par le laser à azote, elle excite l'un des niveaux moléculaires de la substance active. Les électrons se "désexcitent" progressivement en émettant une radiation d'une longueur d'onde de 440nanomètres, c'est-à-dire de moindre énergie. L'énergie transportée par cette radiation est partiellement absorbée par les molécules d'oxygène, qui la transforment en énergie de vibration interatomique : c'est l'"effet quenching" (effet d'extinction).

USINE NOUVELLE N°2513
 

 

Créez votre compte L’Usine Connect

Fermer
L'Usine Connect

Votre entreprise dispose d’un contrat
L’Usine Connect qui vous permet d’accéder librement à tous les contenus de L’Usine Nouvelle depuis ce poste et depuis l’extérieur.

Pour activer votre abonnement vous devez créer un compte

Créer votre Compte
Suivez-nous Suivre Usine Nouvelle sur Facebook Suivre Usine Nouvelle sur Twitter RSS Usine Nouvelle