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Pascal Hémon - ingénieur de recherche du CNRS

Laboratoire d'Hydrodynamique (LadHyX) Ecole Polytechnique - CNRS   F-91128 PALAISEAU
Bureau +33 (0)1 69 33 52 76
pascal.hemon (arobas) ladhyx.polytechnique.fr

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Qu’est ce que l’aéroélasticité ?

L'aéroélasticité étudie les vibrations des structures souples telles une aile d'avion ou un grand pont à haubans dans un écoulement d'air. Les causes de ces vibrations se séparent en deux grandes familles :

Les vibrations induites par la turbulence résultent du fait que la vitesse du vent n'est jamais constante et qu'elle évolue aussi bien dans le temps que dans l'espace. Il s'ensuit des efforts aérodynamiques non constants qui peuvent faire vibrer une structure. Pour un avion la variation de la densité de l'atmosphère traversée par l'engin engendre une problématique similaire. Les vibrations induites par la turbulence sont un problème important pour les constructeurs de grands ponts ou de grands bâtiments car ces structures sont très souples pendant les phases de construction.


Les vibrations induites par vortex concernent essentiellement les cylindres allongés et ont été étudiées particulièrement sur le cylindre circulaire. En aéroélasticité les vibrations engendrées par le détachement de tourbillons alternés (les tourbillons de Bénard - Von Karman du nom de leurs premiers découvreurs), sont rarement dommageables même en cas de résonance. Elles peuvent en revanche accélérer la fatigue de la structure. Ce n'est pas le cas des structures offshore soumises aux courants marins, pour lesquelles les vibrations induites par vortex constituent un problème majeur.


Les vibrations induites par le mouvement sont dues à des instabilités aéroélastiques qui se déclenchent lorsque la vitesse moyenne du vent est supérieure à la vitesse critique. L'enjeu des études et recherches porte sur la détermination de cette vitesse critique, lorsqu'elle existe, et de faire en sorte qu'elle ne soit jamais atteinte. Par exemple pour un avion on s'arrange pour que cette vitesse critique soit supérieure à la vitesse atteignable par l'engin. De même pour une structure de génie civil on vérifie que la vitesse maximale du vent donnée par la météo reste inférieure à la vitesse critique.

Il existe plusieurs sortes d'instabilités aéroélastiques, souvent qualifiées de flottement :