Optical Metrology in high enthalpy hypersonics for atmospheric reentry
Métrologie optique en hypersonique à haute enthalpie pour la rentrée atmosphérique
Résumé
This document is a review of my research work in optical metrology to probe high enthalpy hypersonic flows encountered during atmospheric reentry. I first relate the critical issues of atmospheric reentry which must be well understood and mastered for safe return of human flight from space or successful planetary probing and sample return. I then describe different measurement techniques to characterize gas flows around reentry vehicles in test in ground facilities or in flight. Particularly, linear optical methods like Electron Beam Fluorescence (EBF), laser induced fluorescence, laser absorption spectroscopy (TDLAS), emission spectroscopy and Rayleigh Lidar.
Ce document synthétise mes actions de recherches dans la métrologie optique pour l'hypersonique à haute enthalpie rencontré lors d'une rentrée atmosphérique. Je présente en début de ce document la problématique de la rentrée atmosphérique dont la maîtrise est primordiale pour le retour sur Terre d'un vol habité ou d'une sonde de retour d'échantillons. Je décris ensuite les moyens de mesures servant à caractériser le gaz en écoulement autour d'un véhicule de rentrée en test dans une soufflerie ou en vol de démonstration. En particulier les moyens d'optique linéaire que sont la fluorescence induite par faisceau d'électrons (FFE) ou par laser, la spectroscopie d'absorption ou d'émission et le LIDAR à diffusion Rayleigh.
Mots clés
ELECTRON BEAM FLUORESCENCE
EBF
HYPERSONICS
HIGH ENTHALPIE FLOWS
ATMOSPHERIQUE REENTRY
REENTRY DEMONSTRATOR
OPTICAL METROLOGY
OPTICAL DIAGNOSTICS
IN-FLIGHT MEASUREMENTS
HYPERSONIC VELOCITY
ROTATIONAL TEMPERATURE
VIBRATIONAL TEMPERATURE
ATMOSPHERIC DENSITY
MOLECULAR NITROGEN
N2
NIROGEN OXIDE
NO
CARBON DIOXIDE
MARTIAN ATMOSPHERE
DIODE LASER ABSORPTION SPECTROSCOPY
CARS
F4 ARC JET WIND TUNNEL
HEG SHOCK TUBE
R5 WIND TUNNEL
SIMOUN WIND TUNNEL
RAYLEIGH LIDAR
FLUORESCENCE PAR FAISCEAU D'ELECTRONS
FFE
HYPERSONIQUE
ECOULEMENT A HAUTE ENTHALPIE
RENTREE ATMOSPHERIQUE
DEMONSTRATEURS DE RENTREE
METROLOGIE OPTIQUE
DIAGNOSTICS OPTIQUES
MESURES EN VOL
VITESSE HYPERSONIQUE
TEMPERATURE DE ROTATION
TEMPERATURE DE VIBRATION
DENSITE ATMOSPHERIQUE
AZOTE MOLECULAIRE N2
MONOXYDE D'AZOTE NO
DIOXIDE DE CARBONE
CO
CO2
SPECTROSCOPIE PAR ABSORPTION DIODE LASER
SDLA
TDLAS
QCL
LIF
DRASC
MONOXIDE DE CARBONE
SOUFFLERIE A ARC F4
TUBE A CHOC HEG
SOUFFLERIE R5
SOUFFLERIE SIMOUN
ATMOSPHERE MARTIENNE
LIDAR RAYLEIGH
Domaines
Optique / photonique Mécanique des fluides [physics.class-ph] Mécanique des fluides [physics.class-ph] Instrumentations et Détecteurs [physics.ins-det] Plasmas Dynamique des Fluides [physics.flu-dyn] Optique [physics.optics] Planétologie et astrophysique de la terre [astro-ph.EP] Planétologie et astrophysique de la terre [astro-ph.EP]
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