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AVIRAD

Fonctionnalités

AVIRAD est un ensemble d’instruments de mesures installés derrière une veine de prélèvement isocinétique. Il s’agit d’une des charges scientifiques importantes qui est montée dans le nouvel avion de recherche atmosphérique ATR-42 mis en oeuvre par l’Unité SAFIRE (Service des Avions Français Instrumentés pour la Recherche en Environnement).

Les différentes parties d’AVIRAD sont les suivantes :

  • Prélévement de l’air
  • Piquages de prélèvement pour les instruments
  • Les instruments :
    • Impacteurs (Dekati)
    • Filtres
    • Aethalomètre (Magee Scientific)
    • Néphélomètre (TSI Incorporated)
    • Granulomètre optique (Grimm)
  • Asservissement de la veine et des instruments
  • Acquisition des données

Cet ensemble instrumental est conçu pour la caractérisation physico-chimique et optique de l’aérosol atmosphérique. Il est développé sous la responsabilité scientifique du LISA (Laboratoire Inter-Universitaire des Systèmes Atmosphériques). La Division Technique de l’INSU intervient pour la conception, le montage mécanique et électrique, les tests et l’intégration à l’avion.

Principe de fonctionnement

L’ensemble instrumental AVIRAD prélève l’aérosol de l’air libre en condition d’isocinétisme. Les particules sont transportées par pompage dans une chambre d’air dans laquelle de multiples piquages (7) sont effectués. Ces piquages correspondent à différents instruments permettant à la fois la caractérisation physico-chimique et optique de l’aérosol.

Ci-contre, la veine AVIRAD de prélèvement avec sa plaque de montage à l’avion (conception mécanique R.Caillou - SAFIRE).

Ci-dessous, la veine montée sur la peau de l’avion.

Les instruments sont des capteurs en ligne (aethalomètre, néphélomètre, granulomètre optique) et des préleveurs par impaction et / ou filtration (impacteurs, filtres).

Deux impacteurs et deux lignes de filtration sont utilisés en parallèle et dédiés à la détermination de la composition chimique et minéralogique de l’aérosol.

L’aethalomètre permet la détermination du coefficient d’absorption spectral sur 7 longueurs d’onde, le néphélomètre la détermination du coefficient de diffusion spectral sur 3 longueurs d’onde, le granulomètre optique la détermination de la granulométrie en nombre sur 15 classes de taille comprises entre 0,3 et 15 µm.

Châssis AVIRAD contenant les instruments dont l’aethalomètre (boîtier bleu) à gauche et le néphélomètre en haut à droite (janvier 2006 dans l’atelier de la DT/INSU)

Dans l’ATR-42, le châssis instrumenté se trouve à l’emplacement de la fosse avant. L’acquisition des données instrumentales et le contrôle du débit s’effectuent sous environnement Windows à partir du poste opérateur situé au milieu de l’avion.

Calculs de structures & mécanique des fluides

La veine AVIRAD de prélèvement extérieur a été étudiée du point de vue de la mécanique des fluides pour optimiser l’écoulement des particules vers la chambre d’air (calculs P.Nacass - SAFIRE). Quant au châssis AVIRAD en aluminium, il a fait l’objet de simulations numériques par éléments finis afin de déterminer son comportement mécanique sous l’effet de divers facteurs de charge (calculs C.Berthod - DT/INSU).

Intégration à l’avion

Photos prises dans les locaux de SAFIRE (janvier 2006).
Voir aussi les avions de recherche atmosphérique de SAFIRE.

Entrée du châssis AVIRAD dans l’ATR-42 par la porte cargo latérale
Vue plongeante sur la fosse et la partie intérieure de la veine de prélèvement
Partie avant du châssis
Partie centrale du châssis et connexion à la veine