Doctorat Modélisation aéroélastique nonlinéaire d’une aile très flexible pour les drones HALE

Cadre/contexte

Le projet traite de la conception de drones de type HAPS (High-Altitude Platform Station). Ces drones solaires jouent le rôle de pseudo-satellite et offrent des capacités de surveillance accrue en limitant les coûts logistiques. La grande envergure (environ 50m) de leur voilure très flexible les rend assujettis aux phénomènes d’instabilités aéroélastiques, tels que le flottement d’aile couplé ou non avec le mouvement de l’aéronef.  La maîtrise du flottement d’ailes très flexibles de drones HAPS est actuellement un verrou crucial qui bride la plage de vol possible. De plus, sur les conceptions de type aile volante, un couplage se crée entre les modes flexibles de l’aile et les modes de corps rigide de l’aéronef, diminuant la vitesse critique de flottement et augmentant la sensibilité aux rafales.

Cette thèse, intitulée « Modélisation aéroélastique nonlinéaire d’une aile très flexible pour les drones HALE», sera réalisée dans le cadre de le l’ANR FlexHALE « Prediction and prevention of aeroelastic risks for highly Flexible HALE pseudo satellites ».

L’objectif de cette thèse est d'améliorer les modèles de prédiction de la dynamique d'une aile volante très flexible en situation de flottement aéroélastique. La recherche portera sur l’intégration de la dynamique du vol dans le code aero-structurel existant (HiFlew), des phénomènes non-linéaires aérodynamiques (tels que le décrochage dynamique), et d'approches numériques de simulation plus performantes. Cette thèse vise à offrir une simulation rapide et précise de la dynamique post-flottement avec pour objectif le tissage composite de l'aile pour une meilleure maîtrise du comportement aéroélastique.

Missions

La thèse couvre les disciplines des vibrations, de l’aérodynamique, des méthodes numériques et des mathématiques appliquées. Il n'y a pas de partie expérimentale prévue dans la thèse mais d'autres personnes au sein du projet travailleront sur ces aspects (2 autres doctorants). Le projet est mené en collaboration avec l'ISAE-Supméca, l'INRIA et Sorbonne Université. La seconde partie de la thèse se concentrera davantage sur les méthodes numériques pour développer des techniques d'optimisation et sera réalisée en partenariat direct avec l'INRIA.

L’École de l’air et de l’espace est une grande école militaire (ayant le statut d’EPSCP-GE) implantée à Salon-de-Provence, habilitée à délivrer le titre d’ingénieur. Elle est membre de la Conférence des Grandes Écoles et du groupe ISAE (SUPAERO, ENSMA, ESTACA, École de l’air). Elle a notamment la charge de la formation initiale de l’ensemble des officiers de l’armée de l’Air et de l’Espace.

Le Centre de recherche de l’école de l’air et de l’espace (CREA), est l’unité de recherche pluridisciplinaire de l’École de l’air et de l’espace. Il est en lien étroit avec la Base aérienne 701, ce qui lui offre la capacité rare d’accéder à des moyens aéronautiques comme des aéronefs ou des zones de vol. Il entretient également des partenariats avec de grands acteurs de la défense et de l’aéronautique (DGA, CEA, ONERA, Dassault Aviation, pôle de compétitivité SAFE) mais aussi académiques (Aix-Marseille-Université, écoles du groupe ISAE, IRSEM…).

Le CREA est composée d’une trentaine d’enseignants chercheurs répartis dans de nombreuses disciplines : histoire, sociologie, sciences politiques, mathématiques, mécanique des fluides et des structures, sciences cognitives, informatique, traitement du signal. Ses membres conduisent des recherches académiques ayant un objet commun : les déterminants de l’évolution de l’emploi militaire des systèmes aéronautiques et spatiaux.

INFORMATIONS PRATIQUES

Restauration sur place. Crèches et écoles à proximité. Accès aux installations sportives de l’École de l’air et de l’espace. Club sportif et artistique : nombreuses activités pour cadre et famille. Comité social et des fêtes très actifs.

Niveau M2 en mécanique (idéalement école d'ingénieur) ; connaissances en aéroélasticité ou aérodynamique souhaitées ; appétences pour les approches numériques (MATLAB ou PYTHON) et les techniques de résolution.

Champ scientifique principal : Mécanique