Magnétohydrodynamique et vol supersonique sans bang
Au coeur des recherches sur la MHD dans les gaz, il y a une idée passionnante :
Est-il possible de faire évoluer un aéronef à vitesse supersonique, et même hypersonique, en air dense, sans créer de “bang”, d’onde de choc ?
Une expérience préliminaire est l’analogie hydraulique, qui démontre la possibilité de contrôler un écoulement par la MHD : un champ de forces de Lorentz agit sur l’écoulement liquide autour d’une maquette cylindrique immergée dans un courant d’eau acidulée. Cette idée à été imaginée et testée expérimentalement avec succès pour la première fois en 1976 par Jean-Pierre Petit et Maurice Viton : suppression de l’onde de culot et de la turbulence de sillage en aval, puis annihilation de la vague d’étrave en amont (analogue à l’onde de choc frontale supersonique). Ces résultats positifs furent communiqués au VIIIe colloque international de MHD à Moscou en 1983.
Cette expérience de contrôle de la turbulence de sillage par la MHD, rendant l’écoulement aval laminaire à vitesse supersonique, peut être étendue dans les gaz à l’aide d’une soufflerie supersonique à rafale froide sous basse pression (équivalente à de la haute altitude). L’air froid, isolant à ces conditions de température et de pression, devient conducteur de l’électricité lorsqu’il est ionisé par des micro-ondes en 3 GHz. Un simple microphone collé sur la maquette cylindrique peut alors enregistrer la forte réduction du bruit ambiant dès que la turbulence est supprimée.
Jean-Pierre Petit proposa au CNES de réaliser cette expérience. En 1983, l’établissement accepte le dossier, choisit un laboratoire de Toulouse, mais pour des raisons politiques (pressions de l’armée et pistons divers) écarte Petit et confie la direction des recherches à un spécialiste en mécanique des fluides classiques et un spécialiste en… optique. Par manque de compétences dans le domaine des plasmas froids, disposant d’un système HF surdimensionné mais inadapté, cette équipe ne parvient pas à ioniser l’air autour de la maquette. L’expérience fut un échec pour le CNES qui coupa court à tout ce champ de recherches.
En 1987, Bertrand Lebrun, ingénieur issu de l’ENSAM, passe une thèse de doctorat sous la direction de Jean-Pierre Petit : “Annihilation MHD des ondes de choc autour d’un profil lenticulaire immergé dans un courant d’argon chaud supersonique”. Dans cette thèse, Lebrun développe une méthode de résolution des équations de Navier-Stokes en présence d’un champ de forces MHD, par la méthode des caractéristiques. Ces travaux théoriques novateurs furent accompagnés de publications scientifiques dans des revues spécialisées et de communications dans des congrès internationaux.
À la même époque, Jean-Pierre Petit convainc le directeur général du CNRS de monter une expérience de suppression des ondes de choc en écoulement gazeux supersonique, sur les bases théoriques de cette thèse dont tous les aspects étaient déjà calculés. Des crédits furent débloqués. L’idée était cette fois de travailler à la pression atmosphérique standard mais sur une brève durée (un millionième de seconde) en utilisant un “tube à choc” comme soufflerie supersonique impulsionnelle à rafale chaude (jet d’argon sous un bar à 10.000 °C, naturellement ionisé à cette température) autour d’un profil d’aile effilé. Un laboratoire de Rouen fut choisi pour accueillir le montage. Malheureusement, cette expérience de MHD-gaz fut également démantelée comme la première, suite à des “cafouillages” politiques (pressions de l’armée qui souhaitait y apposer le “secret défense” et perte des appuis internes à cause du recyclage de la DG du CNRS suite aux élections).
L’étape suivante consisterait à réaliser la suppression des ondes de choc par MHD dans un gaz froid supersonique ionisé par HF à la pression atmosphérique, autour de maquettes ovoïdales puis discoïdales, avec un temps de rafale d’une seconde.
En trente ans ces idées n’ont jamais été officiellement concrétisées, nul part. Le but principal d’UFO-SCIENCE est enfin de les réaliser, au sein de son propre laboratoire et sous la direction de Jean-Pierre Petit.
À ce titre nous suivrons le contenu de son dossier mis en ligne il y a maintenant plus de sept ans, qui décrit de manière vulgarisée ces expériences de contrôle MHD de l’écoulement supersonique.