Étude de l'interaction plasma-matériau : application au foudroiement des aéronefs

Study of plasma-material interactions : application to lightning in aeronautics

• Auteur / Autrice : Fabrice Paillous
• Direction : Anouar Soufiani, Clément Zaepffel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique
• Date : Soutenance le 29/03/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux et géosciences (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'énergétique moléculaire et macroscopique, combustion (Gif-sur-Yvette, Essonne)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : CentraleSupélec (2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Sciences de l’ingénierie et des systèmes (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Gabi-Daniel Stancu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marc Bauchire, Philippe Teulet, Christine Espinosa
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Marc Bauchire, Philippe Teulet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Inversion (géophysique)

Aéronefs -- Effets de la foudre

Arc électrique

Mots clés libres

Arc électrique

Foudre

Plasma

Diagnostic optique

Problème inverse

Electric arc

Lightning

Plasma

Optical diagnostic

Inverse problem

Résumé

L’intégration des matériaux composites en fibre de carbone dans les nouvelles générations d’avions impliquent de nombreuses études en amont pour garantir le bon fonctionnement d’un appareil après un foudroiement. Pour réduire le coût d’intégration, des outils numériques sont développés afin de prévoir l’endommagement. La validation de ces outils s’effectue par comparaison avec des mesures expérimentales, cependant peu de mesures expérimentales au niveau du point d’impact foudre sont présentes dans la littérature.L’objectif de ce doctorat est la réalisation d’une base de données expérimentales dans des configurations maîtrisées, c’est-à-dire en respectant les standardsde la norme de certification et en utilisant des échantillons dont la conception est parfaitement reproductible. Ces données peuvent servir à la fois à la compréhension de la phénoménologie de l’endommagement et comme référence pour la validation d’outils de simulation.Ce mémoire s’organise selon trois axes principaux. Le premier présente le développement des échantillons utilisés pour l’étude du foudroiement, le second axe porte sur l’étude du plasma au niveau du point d’impact foudre et le troisième axe présente l’étude de l’endommagement du matériau.

The increasing use of carbon fiber composite materials in the new generations of aircraft requires many upstream studies to ensure a safety flight after a lightning strike. To reduce the cost of integration of these materials, numerical tools are being developed to predict the damage. The validation of these tools is done by comparison with experimental measurements, however only few experimental measurements at the lightning strike point are present in the literature.The aim of this PhD is to provide a database of experimental results obtained in controlled configurations, i.e. respecting the standards of thecertification norms with reproducible samples. This database can be used to understand the phenomenology of damage or to validate simulation tools.This dissertation contains three parts. The first one presents the realization of samples used to study the lightning strikes, the second one presents the study the plasma at the lightning strike point, the third one presents the study of the damage caused by the lightning strike.