L’ONERA fête son 70^ème anniversaire en 2016. Cet évènement est l’occasion de s’interroger sur la place et l’évolution de la recherche dans le domaine aérospatial, notamment en termes de besoins et de moyens. Un sujet central de ces réflexions concerne naturellement l’apport des activités expérimentales.

Ce papier présente les travaux menés à l’ONERA dans le domaine de la simulation de systèmes. Celle-ci est utilisée pour différentes finalités allant de l’évaluation de performance d’algorithmes à l’émulation du monde réel en incluant des éléments réels tels que l’humain. Pour concevoir des logiciels de simulation génériques et évolutifs, une architecture flexible doit être adoptée.

L'utilisation de modèles de substitution est désormais répandue dans de nombreuses applications, en remplacement de modèles haute-fidélité, de codes de calcul ou de simulateurs lorsque ceux-ci sont trop complexes ou trop gourmands en temps calcul. C'est le cas en particulier dans le domaine aérospatial où des modèles physiques sont disponibles, issus de l'aérodynamique, des structures et de la mécanique du vol, mais qui s'avèrent peu exploitables en l'état pour certaines applications.

Le contrôle des systèmes dynamiques complexes (comportement et mission) passe par la mise en œuvre d'architectures de contrôle à boucles multiples, basées sur l'état du système, sur son environnement, ainsi que sur le plan de la mission.
Il en résulte des systèmes dont l'autonomie est accrue et  pour lesquels les exigences en termes de sécurité, fiabilité et performance sont de plus en plus élevées.

En orbite, les systèmes embarqués sont exposés à des conditions environnementales sévères et diverses (radiations, température, vide, …). Elles induisent des effets nuisibles à court ou long terme soit séparément, soit en interagissant de manière combinée. Les enjeux de fiabilité sont multiples car ils concernent des électroniques ou matériaux souvent critiques.

Depuis les années 2000, trois missions spatiales, CHAMP, GRACE et GOCE, ont changé notre façon d’aborder le champ de gravité terrestre et sa mesure, en exploitant des instruments dédiés et des traitements de données adéquates, considérant que les changements mesurés du champ de la Terre sont bien des signaux pertinent et non des termes d’erreur ajoutés au champ de référence géostatique.

La spectroscopie ro-vibrationnelle de la branche Q de N2 obtenue par diffusion Raman anti-Stokes cohérente (DRASC) est présentée en régime hybride fs/ps. Un nouveau dispositif expérimental, qui utilise une source laser unique et un filtre optique étroit combinant les effets d'un réseau volumique de Bragg et d'un étalon Fabry-Perot, a été assemblé afin d'obtenir une bonne résolution spectrale.

Nous présentons les résultats récents concernant la mesure volumique 3D par imagerie en mécanique des fluides expérimentale, issus de développements menés entre les trois départements DTIM, DAFE et DMAE de l’ONERA. Nous discutons d’abord de la mesure 3D de vitesse par imagerie de particules (3D PIV). Nos contributions originales concernent le modèle d’imagerie lui-même, la méthode de reconstruction 3D du volume de particules et l’estimation du champ de déplacements 3D.

La détection des dangers atmosphériques tels que les tourbillons de sillage, les cisaillements de vent ou les rafales améliorerait la sécurité du vol et du trafic aéroportuaire. De plus, pour faire face aux défis actuels et futurs de la croissance du trafic aérien en terme d’environnement, de sécurité et de coûts, un des principaux objectifs est d’accroître la cadence des atterrissages et des décollages en optimisant la distance de séparation entre avions.

Cet article propose un panorama partiel de quelques techniques et résultats émanant de la thématique des problèmes inverses et du traitement du signal pour ses applications à l’exploitation des données issus de l’expérimentation sur les systèmes physiques du domaine aéronautique, voire le développement de celle-ci.