La recherche expérimentale en aérodynamique à l’ONERA – L’exemple du buffet transsonique

L'article passe en revue les recherches menées à l'ONERA au cours des trente dernières années sur le buffet transsonique. Nous présentons d'abord le phénomène du buffet transsonique et nous expliquons son importance pour les applications aéronautiques. On distingue ensuite le buffet 2D produit par une aile bidimensionnelle et le buffet 3D qui caractérise les ailes en flèches d’envergure finie. Le buffet 2D se présente sous la forme d’une oscillation d’ensemble de tout l’écoulement couplant un déplacement de l’onde de choc et le décollement de la couche limite en aval de ce choc. Le buffet 3D prend quant à lui la forme d'une poche de perturbations localisées dans une portion limitée de l'aile. Nous rappelons que ces mécanismes ont d'abord été étudiés à l’ONERA dans les années 80 à travers une série de tests réalisés dans la soufflerie transsonique T2 à Toulouse et dans la grande soufflerie transsonique S2 de Modane. Ces travaux pionniers ont ensuite été approfondis dans la soufflerie S3Ch de Meudon de manière à élaborer une base de données complète du buffet 2D sur une aile 2D en régime turbulent, que nous décrivons. Cette base de données a été utilisée de façon extensive, à l’ONERA et dans d’autres institutions pour valider différents outils de simulation, ces derniers étant alors utilisés à leur tour pour étudier la physique du buffet. Nous illustrons cette collaboration entre la simulation et la physique en rappelant qu'une analyse de stabilité linéaire de solutions précises des équations de Navier-Stokes moyennées au sens de Reynolds (RANS) a permis de prouver que le buffet 2D provient d'un mécanisme d'instabilité globale. Nous passons également en revue des essais plus récents réalisés dans la soufflerie S3Ch sur le cas d'une aile 2D laminaire qui révèlent des comportements très distincts par rapport au cas turbulent. Cela illustre la sensibilité du buffet à la nature de la couche limite. Le dernier paragraphe du document donne un bref aperçu des simulations avancées de ces différents cas tests. Dans la conclusion, nous énumérons les perspectives de recherche sur le sujet, qui incluent aussi des thématiques méthodologiques plus générales telles que l'assimilation de données.