Soufflerie MARHy

En 1962, le Centre national d'études spatiales (CNES) décide de construire une soufflerie basses densités et grandes vitesses, essentielle aux études aérodynamiques et aérothermiques dans les écoulements de gaz raréfiés. La soufflerie nommée SR3[3] est ainsi assemblée au laboratoire d'aérothermique à Meudon (Hauts-de-Seine). Le développement du moyen d'essai est confié à la SESSIA, unbureau d'études spécialisé dans les ouvrages industriels liés à l'aéronautique. La soufflerie SR3 est achevé un an plus tard, en 1963.

En 2000, à la suite de la fusion du laboratoire d'aérothermique et du laboratoire de combustion et système réactifs, la soufflerie est déplacée au laboratoire ICARE à Orléans (Loiret). SR3 change alors de nom pour devenir MARHy.

MARHy est un moyen d'essai permettant de simuler des écoulements raréfiés, super/hypersoniques en mode continu et en circuit ouvert.

Dimensions

La soufflerie est composée de trois parties:

• la chambre de stabilisation équipée d'un cône brise-jet : longueur de 2,6 m, diamètre interne de 1,2 m.
• la chambre d'expériences cylindrique : longueur de 3,5 m, diamètre de 2 m.
• le diffuseur se prolongeant jusqu'au groupe de pompage : longueur de 10 m et diamètre de 1,4 m.

Schéma de la soufflerie MARHy.

Pour permettre de générer les bonnes conditions d'écoulements et d'atteindre les niveaux de raréfactions attendus, deux types de moyens de pompage sont prévus. En effet, pour les écoulements à hautes densités, les deux pompes à palettes ou pompes primaires sont associées à un nombre maximum de 14 pompes Roots.

Une gamme complète de tuyères allant de la tuyère cylindrique à la conique équipée d'un col interchangeable permet d'obtenir un domaine opérationnel allant du subsonique à l'hypersonique. MARHy peut simuler jusqu'à 19 différents types découlements selon la tuyère installée et les conditions génératrices associées. Quand un prolongateur est ajouté au diffuseur, on peut atteindre une pression statique inférieure à 10⁻² dans la chambre d'expériences.

Photo du groupe de pompage.

Pompes primaires GP Marhy (plateforme FAST, ICARE, CNRS Orléans).

Nombre de Mach M	Nombre de Reynolds Re/cm	Pression statique P1 (Pa)	Température statique T1 (K)
0.6	3,7 × 101	27	280
0.8	5,3 × 101	27	266
2	6 × 104	6,1 × 103	163
2	2,7 × 101	2.7	163
2	8 × 101	8	163
4	1,8 × 102	2.7	70
4	5,7 × 102	8	70
4	5 × 103	71.1	70
6.8	3,55 × 102	5.02	97
12	1,19 × 103	1.38	27
14.9	4,58 × 103	3.17	22
15.1	1,10 × 103	0.72	21
15.3	4,24 × 102	0.26	21
16	11,17 × 102	0.58	20
16.5	59 × 102	3.15	20
18.4	7,52 × 103	2.98	18
20	8,38 × 102	0.21	14
20.2	2,85 × 102	0.07	13
21.1	6,68 × 103	1.73	14

Tuyères supersoniques de la soufflerie Marhy (plateforme FAST, ICARE, CNRS Orléans)

Plusieurs types de diagnostics sont associés à la soufflerie : capteurs de pression pour les mesures pariétales, thermocouples, tubes de Pitot, caméra thermique infra-rouge, caméra iCCD & technique de luminescence, balance aérodynamique, sondes électrostatiques, spectrométrie d'émission (proche infra-rouge, visible et VUV) et un canon à électrons .

La soufflerie MARHy est particulièrement adaptée à l'étude des phénomènes aérodynamiques en régime transitionnel à bas nombre de Reynolds. En effet son domaine de fonctionnement simule des altitudes atteignant 100 km avec des écoulements pouvant atteindre MACH 20. Certains travaux effectués sont listés ici :

• étude des écoulements compressibles autour de maquettes
• structure des sillages dans les écoulements supersoniques raréfiés
• contrôle d’écoulements par plasma , par décharge continue et pulsée
• rentrées atmosphériques haute altitude
• simulation expérimentale de la rentrée des débris spatiaux

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• 
  Visualisation du choc d'un disque en point d’arrêt à Mach 2, par canon à électron (ONERA).
• 
  Image de la maquette Hermès dans un écoulement raréfié hypersonique à Mach 20.
• 
  Photo d'une décharge luminescente générée par un actionneur plasma à Mach 4.