Prise en compte de la cascade des incertitudes climatiques et moteurs dans la modélisation de la phase de décollage des avions : vers l'adaptation du trafic aérien au changement climatique.

Inclusion of the uncertainty cascade of climate and propulsion in the modeling of the take-off phase of an airplane: towards the adaptation of air traffic to climate change.

• Auteur / Autrice : Suzanne Salles
• Direction : Nicolas Gourdain, Sophie Ricci
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Dynamique des fluides
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2021
• Etablissement(s) : Toulouse, ISAE
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Aéronautique-Astronautique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ISAE-ONERA EDyF Energétique et Dynamique des Fluides

Mots clés

Mots clés libres

Mécanique des fuides numérique

Modélisation du climat

Cascade d'incertitudes

Changement climatique

Aviation

Environnement

Computational Fluid Dynamics

Climat modeling

Uncertainty cascade

Climate Change

Aviation

Environment

Résumé

L'objectif du projet doctoral ClimateFly est de traduire les incertitudes sur les variables atmosphériques impactées par le changement climatique et sur les caractéristiques moteur et aérodynamiques de l'avion en une estimation quantifiée de la réduction de la charge maximale autorisée de l'avion pour satisfaire à la phase de décollage. La configuration étudiée pendant la thèse sera représentative d'un avion civil actuel (compte tenu de la durée de vie d'un avion, environ 25 ans, la plupart des avions qui voleront en 2040 sont déjà sortis ou vont sortir prochainement des chaines d'assemblage). La propagation ensembliste des incertitudes permettra de quantifier, par exemple, un nombre de jour de restriction de poids dans différentes régions du monde et pour différents niveaux de réchauffement global : 1,5 et 2°C (cible fixée dans les accords de Paris), 3 ou 4°C pour des scénarios plus pessimistes (qu'il faut néanmoins considérer dans une approche d'estimation des risques). Cette approche à l'avantage de présenter un résultat synthétique pour les différents scénarios d'émission et sur les décennies jusqu'à 2100. Cette stratégie dite “directe” sera complétée par une stratégie “inverse” qui consiste à identifier les valeurs et les incertitudes des variables en entrée pour respecter une contrainte sur les variables de sortie.

The objective of the ClimateFly doctoral project is to translate the uncertainties on atmospheric variables impacted by Climate Change and on engine and aerodynamic characteristics of an airplane into a quantified estimation of the reduction of the maximum load allowed during take-off. The configuration used for the project will be of a current airplane (considering the average lifespan of an airplane is 25 years, most of the airplanes that will be flying in 2040 have already been commercialized or will soon be). The global uncertainty propagation will allow to quantify for example the number of days for which restrictions on take-off maximum load need to be implemented in different regions of the world for different levels of global warming: 1.5 to 2°C as fixed by the Paris accords, 3 to 4°C for more pessimistic scenarios that need to be considered nevertheless for a risk assessment approach. This approach has the advantage of presenting synthetic results for different scenarios of emissions over decades until 2100. This “direct” strategy will be supplemented by an “inverse” strategy that will allow to identify the values and uncertainties of input variables necessary to respect constraints on the output variables.