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Diffusion radar d'une coque de bateau calculée avec l'optique physique itérée
No full textInternational audienceComputing the electromagnetic signature of a boat at sea is very useful for interpreting or simulating SAR images in a maritime environment. However, interactions between the boat and sea are impossible to obtain with a full-wave approach such as the Method of Moments (MoM). A precise mesh of the moving sea would be too difficult to manage because of the size of the 3D-scene. Asymptotic methods offer a good compromise between the computation time and the results accuracy. In this article, the scattered field of a tilted plate above the sea is calculated using the physical optics approximation. This allows an analytical computation of the coherent component. This approach is compared to the MoM thanks to a Monte Carlo process. First results for the incoherent component are also shown.Afin d'interpréter ou de modéliser des images SAR observant un environnement maritime, le calcul de la signature électromagnétique d'un objet situé sur la mer, tel qu'une coque de bateau, s'avère très utile. La modélisation de ces interactions par une approche "full wave", comme la méthode des moments (MdM), s'avère impossible en 3D compte tenu de la taille de la scène à mailler. Les méthodes asymptotiques sont alors un bon compromis entre temps de calcul et précision des résultats. Dans cet article, nous proposons de calculer le champ diffracté par une plaque inclinée au voisinage de la surface de mer en appliquant l'approximation de l'optique physique. De plus, la formulation obtenue permettra de calculer la composante cohérente analytiquement et elle sera validée par comparaison avec la MdM en 2D par un processus de Monte Carlo. Des premiers résultats de la composante incohérente sont également montrés
A New Generation of HF Surface Wave Radar
No full textInternational audienceA primary function of a radar is to monitor a given area. For surface radars, the monitored area is limited by the horizon due to the Earth's curvature. To overcome this limitation, several concepts of HF Over The Horizon Radar (OTH-R) have been studied and some of them are now integrated in operational air and sea surveillance layers. Two designs are particularly of interest: sky wave radars and surface wave radars. Sky wave OTH-R use the ionosphere as a mirror to monitor regions at thousands of kilometers distant from the transmitter, while surface wave OTH-R use HF surface-wave propagation properties to extend their coverage. This paper focuses on High Frequency Surface Wave Radar (HFSWR) and aims to showcase the latest developments carried out by ONERA in that field
Experimental and Numerical Investigation of the Acoustic Response of a Hollow-cone Fuel Spray in a Swirling Air Flow
No full textInternational audienceThe response of a hollow-cone n-heptane spray in a swirling airflow to forced acoustic disturbances is investigated using compressible Large-Eddy Simulations (LES) of the twophase flow, with the dispersed fuel phase described in a Lagrangian framework. Phaseaveraged numerical simulations with respect to the acoustic forcing are compared against phase-averaged phase-Doppler velocimetry (PDV) measurements of gaseous and droplet velocities, as well as phase-averaged measurements of droplet diameters over a forcing cycle. Liquid injection is modeled using the semi-empirical FIM-UR approach, a wellestablished framework for simulating fuel spray injection in gas turbines. Under steady injection conditions for both the gaseous and dispersed phases, simulations and experiments show excellent agreement in terms of gaseous velocity fields, droplet velocities, and droplet diameter distributions. In the acoustically forced regime, simulations also reproduce the gaseous-phase velocity response with good accuracy. Minor differences in negative velocity fluctuations at the burner outlet, attributed to pressure-drop mismatches across the air swirler, vanish downstream and can be mitigated by refining the mesh resolution in the air injection channels. For the dispersed fuel phase, however, droplet velocities are significantly overpredicted in the acoustically forced simulations. The difference arises because the simulations cannot fully reproduce the acoustically forced swirling flow, particularly in the internal recirculation zone, which is narrower than observed in experiments. Acoustic disturbances induce oscillations of the angle of hollow cone but also spatial and temporal fluctuations of the particle diameter and velocity distributions that are not accurately reproduced by the model. These findings highlight the critical importance of accurately modeling the unsteady response of the fuel injector in order to capture the complex swirling flow-spray-acoustic coupling. This coupling is shown to strongly influence the spray cone angle, as well as the distributions of droplet diameter and velocity
Expérience sur l'interaction jet/tourbillon marginal pendant la phase d'enroulement du sillage
No full textInternational audienceA wind tunnel experiment explores the interaction between a parallel jet and the tip vortex from a rectangular wing with jet nozzles beneath, designed to mimic a cruising aircraft in terms of the propulsive-to-lift force ratio. The wake is investigated over the full roll-up phase of the trailing vortex sheet—about 20 wingspans—enabled by the tunnel's long test section. A parametric study of the jet-to-wing-tip distance evaluates (i) the vortex influence on jet mixing, and (ii) the vortex response to the jet disturbance. Half of the symmetric wake is measured via stereo particle image velocimetry (PIV) in several transverse planes. Sufficiently downstream, the tip vortex dynamics appear largely unaffected by the jet, exhibiting growing oscillations (meandering) regardless of jet presence. The midwake region, associated with separated flow at the wing/mast junction, is found to promote transient horizontal oscillations. At the last measurement plane, the displacement mode aligns near 50∘, possibly indicating the onset of long-wave vortex instability, whose presence has yet to be fully ensured. Jet mixing is tracked using seeding in the same PIV planes. The jet is entrained by the rolling tip vortex, especially when positioned outboard near the vortex, producing a spiraling plume that enhances mixing. For very short jet-to-vortex distances, the jet becomes trapped in the vortex core. A model-based analysis of particle motion shows that tip vortex meandering has little effect on jet spreading.Une expérience en soufflerie est menée pour explorer l'interaction jets/tourbillons de bout d'aile provenant d'une aile rectangulaire avec des injecteurs en dessous qui imite un avion de croisière en termes de rapport entre les forces propulsives et les forces de sustentation. Le sillage de cette configuration d'essai générique est exploré sur toute la phase d'enroulement de la nappe tourbillonnaire qui dure environ vingt envergures d'aile, grâce à la section d'essai particulièrement longue de la soufflerie. Une étude paramétrique sur la distance entre le jet et l'extrémité de l'aile est réalisée dans le but d'évaluer l'influence du tourbillon sur le mélange du jet et la réponse du tourbillon, en particulier en raison des perturbations du jet, en fonction de la position du jet. La moitié du sillage est mesurée par Vélocimétrie par Images de Particules (PIV) dans plusieurs plans transversaux. Les jets sont également suivis en les ensemençant de manière isolée et en observant le panache ensemencé dans les mêmes plans transversaux de PIV. Ces images montrent que le jet est entraîné par le tourbillon d'extrémité, d'autant plus rapidement que le jet est proche du bout de l'aile, en raison de sa proximité avec le tourbillon marginal. Il en résulte un enroulement du panache en forme de spirale qui favorise un mélange plus intense comparé au jet seul, et notamment, pour une très courte distance entre le jet et le tourbillon, le jet est piégé dans le cœur du tourbillon. L'écoulement moyen du tourbillon marginal concorde bien avec le modèle de tourbillon à deux échelles introduit par [Fabre, D. et Jacquin, L., Physics of Fluids 2004] et n'est modifié que lorsque le jet est colocalisé avec le tourbillon. Ce cas particulier conduit à un élargissement rapide du coeur tourbillonnaire. La dynamique du tourbillon de bout d'aile n'est pas influencée par la présence du jet. Le tourbillon présente des oscillations d'amplitudes croissantes sous forme de "flottement tourbillonnaire", qu'une Décomposition Orthogonale Propre (POD) associe clairement à un mode de déplacement. La partie centrale du sillage de l'aile, liée à une zone d'écoulement séparé autour de la jonction aile/mât, est à l'origine d'une partie des perturbations du tourbillon sous la forme d'oscillations horizontales. Vers le dernier plan de mesure, correspondant à 20,5 envergures, le mode de déplacement semble prendre une orientation constante proche de 45°, rappelant l’instabilité à grande longueur d’onde d'une paire de tourbillons
Resolvent and sensitivity analysis for investigating and delaying linear instabilities in quiet hypersonic wind tunnel nozzles
No full textInternational audienceBase-flow computations, resolvent, and sensitivity analyses are performed for a hypersonic wind tunnel nozzle at Mach 6. This research precisely identifies, through resolvent analysis, the locations and mechanisms governing the development of the Görtler instability, as well as the first and second Mack modes, within a hypersonic wind tunnel nozzle. Additionally, sensitivity analysis of the resolvent optimal gain provides a pathway to mitigate instability growth, and consequently delay the transition, through wall temperature variation. This methodology can be extended to other forms of control, such as nozzle wall displacement and other key control parameters. Using the sensitivity results, an optimal profile is also designed to simultaneously control several unstable modes. These findings contribute to the advancement of quiet wind tunnels and ground testing facilities for hypersonic flows
Synthesis of pyridine-containing 1D and 2D conjugated polymers via Ru-catalyzed direct arylation polymerization for applications as large-band-gap photoelectrocatalysts
No full textInternational audienceThis report investigates the untapped potential of ruthenium catalysis to prepare nanoscale, extended Covalent Organic Polymer (COP) networks. We designed and synthesized three distinct nitrogen-doped COP nanostructures via Rucatalyzed direct arylation polymerization. These nanoscale COPs, termed M1-COP, M2-COP, and M3-COP, were fully characterized using optical microscopy, transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and powder X-ray diffraction (PXRD). The resulting nanomaterials consist of large, nanometer-thin, crystalline flakes with low defect densities, confirming the high structural order achieved through the Ru-catalyzed polymerization route. These developed twodimensional COPs represent a promising class of high-band-gap supports for photoelectrocatalytic applications
Modélisation de l'effet des défauts d'ondulation hors-plan sur l'endommagement et la rupture des stratifiés thermodurcissables
No full textInternational audienceModélisation de l'effet des défauts d'ondulation hors-plan sur l'endommagement et la rupture des stratifiés thermodurcissable
Caractérisation et modélisation du comportement en compression de composites tissés 3D
No full textInternational audienceCaractérisation et modélisation du comportement en compression de composites tissés 3
Advancing European High-Contrast Imaging R&D Towards the Habitable Worlds Observatory
No full textInternational audienceThe Habitable Worlds Observatory (HWO) will enable a transformative leap in the direct imaging and characterization of Earth-like exoplanets. For this, NASA is focusing on early investment in technology development prior to mission definition and actively seeking international partnerships earlier than for previous missions. The "R&D for Space-Based HCI in Europe" workshop, held in March 2024 at Paris Observatory, convened leading experts in high-contrast imaging (HCI) to discuss European expertise and explore potential strategies for European contributions to HWO. This paper synthesizes the discussions and outcomes of the workshop, highlighting Europe's critical contributions to past and current HCI efforts, the synergies between ground-and space-based technologies, and the importance of laboratory testbeds and collaborative funding mechanisms. Key conclusions include the need for Europe to invest in technology development for areas such as deformable mirrors and advanced detectors, and establish or enhance laboratory facilities for system-level testing. Putting emphasis on the urgency of aligning with the timeline of the HWO, the participants called on an open affirmation by the European Space Agency (ESA) that a European contribution to HWO is clearly anticipated, to signal national agencies and unlock funding opportunities at the national level. Based on the expertise demonstrated through R&D, Europe is poised to play a pivotal role in advancing global HCI capabilities, contributing to the characterization of temperate exoplanets and fostering innovation across domains.</div
Relier le texte et le radar à synthèse d'ouverture à l'aide de modèles vision-langage multimodaux
No full textInternational audienceRather than light, Synthetic Aperture Radar (SAR) systems rely on active microwave sensors capturing backscatter radar signals to construct images. Thus, unlike natural optical images, SAR images encode the geometric and dielectric properties of the Earth's surface. This capability enables SAR to operate effectively in all weather conditions and capture imagery regardless of day or night. That’s why SAR has emerged as a key asset in addressing various complex monitoring tasks like detection of changes, soil moisture monitoring, infrastructure development tracking, deforestation and biomass monitoring, ice and glacier mapping, flood mapping, etc. The richness of detail in SAR imagery provides a strong foundation for deep learning applications. However, the unique statistical properties of SAR imagery (speckle noise, high dynamic range, and geometric distortions) present significant challenges for traditional vision models primarily designed for optical images. In that context, our study aims at exploiting open-source pre-trained Vision-Language Models (VLMs) to bridge the gap between complex SAR data and user understanding. By combining SAR's robust sensing capabilities with the analytical power of the pre-trained CLIP model (Contrastive Language–Image Pretraining)[1] , we want to leverage natural language as a flexible prediction space to enable generalization and transfer. CLIP maximizes the cosine similarity between embeddings of matching text-image pairs and minimizes it for mismatched pairs. Apart from the use of CLIP as a quantitative metric, our CLIP fine-tuned SAR model can be adapted to perform various visual tasks without needing additional training examples. To apply CLIP to a specific visual task, the user can interact with the CLIP’s text encoder. For example, “Can you describe the content of the radar image” to label new radar images or “Find an image of flooding in a tropical forest” to search in a database. More broadly, this enables us to create labeled datasets to train object detection, classification, or text-to-image models. These text-image pairs of embeddings can also be used to help in segmentation tasks to detect specific structures or terrain (such as buildings, roads, or agricultural areas) in SAR images. Eventually, this study has been a premise for generating synthetic SAR images from textual descriptions. Trouvé et al. (2024)[2] recent work has demonstrated the feasibility of generating radar-style images by conditioning the Stable Diffusion model on textual prompts. There, the CLIP embeddings are a critical component to generate SAR images that match the prompt. This approach, rooted in pre-trained architectures, shows promise in simulating radar data with realistic features. However, generating large-scale radar imagery with appropriate conditioning remains a key challenge, as discussed by Debuysère et al. (2024). SAR's large scenes, complex noise characteristics, and the lack of text-SAR datasets create hurdles for existing deep learning and foundation models.Plutôt que de s'appuyer sur la lumière, les systèmes radar à ouverture synthétique (SAR) utilisent des capteurs micro-ondes actifs qui capturent les signaux de rétrodiffusion radar pour construire des images. Ainsi, contrairement aux images optiques naturelles, les images SAR encodent les propriétés géométriques et diélectriques de la surface terrestre. Cette capacité permet au SAR de fonctionner efficacement par tous les temps et de capturer des images de jour comme de nuit. C’est pourquoi le SAR s’est imposé comme un atout majeur pour répondre à diverses tâches de surveillance complexes, telles que la détection de changements, le suivi de l’humidité du sol, la surveillance du développement des infrastructures, la déforestation et le suivi de la biomasse, la cartographie des glaces et des glaciers, la cartographie des inondations, etc. La richesse des détails dans les images SAR constitue une base solide pour les applications d’apprentissage profond. Cependant, les propriétés statistiques uniques des images SAR (bruit de speckle, large gamme dynamique et distorsions géométriques) posent d’importants défis pour les modèles de vision traditionnels conçus principalement pour les images optiques. Dans ce contexte, notre étude vise à exploiter des modèles Vision-Langage (VLMs) open-source pré-entraînés pour combler le fossé entre les données SAR complexes et la compréhension des utilisateurs. En combinant les capacités de détection robustes du SAR avec la puissance analytique du modèle pré-entraîné CLIP (Contrastive Language–Image Pretraining)[1], nous souhaitons utiliser le langage naturel comme un espace de prédiction flexible afin de permettre la généralisation et le transfert. CLIP maximise la similarité cosinus entre les représentations d’images et de textes correspondants, et la minimise pour les paires non correspondantes. Au-delà de son utilisation comme métrique quantitative, notre modèle SAR affiné avec CLIP peut être adapté à diverses tâches visuelles sans nécessiter d’exemples d’apprentissage supplémentaires. Pour appliquer CLIP à une tâche visuelle spécifique, l’utilisateur peut interagir avec l’encodeur de texte de CLIP. Par exemple, il peut poser la question : « Peux-tu décrire le contenu de l’image radar ? » pour étiqueter de nouvelles images radar, ou « Trouve une image d’inondation dans une forêt tropicale » pour effectuer une recherche dans une base de données. Plus largement, cela nous permet de créer des jeux de données étiquetés pour entraîner des modèles de détection d’objets, de classification ou de génération texte-vers-image. Ces paires texte-image d’embeddings peuvent également être utilisées pour aider à des tâches de segmentation visant à détecter des structures ou des terrains spécifiques (tels que des bâtiments, des routes ou des zones agricoles) dans les images SAR. Finalement, cette étude constitue une première étape vers la génération d’images SAR synthétiques à partir de descriptions textuelles. Des travaux récents de Trouvé et al. (2024)[2] ont démontré la faisabilité de générer des images de type radar en conditionnant le modèle Stable Diffusion sur des instructions textuelles. Dans ce cas, les embeddings de CLIP sont un composant essentiel pour générer des images SAR correspondant à la consigne. Cette approche, fondée sur des architectures pré-entraînées, semble prometteuse pour simuler des données radar aux caractéristiques réalistes. Cependant, la génération à grande échelle d’images radar avec un conditionnement approprié reste un défi majeur, comme l’ont souligné Debuysère et al. (2024). L’étendue des scènes SAR, la complexité du bruit et l’absence de jeux de données texte-SAR créent des obstacles pour les modèles d’apprentissage profond et les modèles fondamentaux existants