Modélisation électromagnétique d'un choc de foudre en aéronautique

Autor: Jazzar, Ali
Jazyk: francouzština
Rok vydání: 2012
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Popis: Dans une vision de transports plus économiques, l’apport des matériaux composites est une solution technologique importante pour l'industrie aéronautique, même si cela ouvre de nouvelles questions de compatibilité électromagnétique sur l’ensemble du système et nécessite l’utilisation d’outils de simulation adaptés. Cette thèse présente l’évaluation de cette mutation technologique vis-à-vis de la problématique foudre. Les méthodes conventionnellement utiliséesdans le cadre de la modélisation électromagnétique en 3D des effets indirects de foudre sur les aéronefs s’avèrent limitées car la prise en compte de toutes les particularités géométriques ouphysiques des dispositifs étudiés est difficile. Dans le cadre du Projet PREFACE (PRojet d’ÉtudeFoudre sur Avion Composite plus Électrique), ces travaux de thèse proposent d’évaluer desméthodes de modélisation non conventionnelles dans le domaine de l’aéronautique et enparticulier la méthode intégrale de recherche de schémas électriques équivalents localisés (PEEC).Une maquette composite de type caisson a été conçue et réalisée afin de représenter la structureminimale d’une section de fuselage, incluant du câblage intérieur. Des mesures ont été effectuéespour étudier et évaluer les mécanismes de couplages électromagnétiques entre les structurescomposites et les dispositifs internes après injection d’un courant, en particulier dans le cadre dela problématique de l’agression foudre. Une comparaison avec des modélisations PEEC (codeInCa3D) dans différentes configurations a permis avec succès de comprendre les phénomènesphysiques mis en jeu. Les avantages de cette approche apparaissent très nettement quand il s’agitde prendre en compte les différents paramètres dimensionnant pour déterminer la répartition descourants sur la structure et sur les câbles connectés à l’intérieur. Ceci permet de formuler desrègles générales de conception des protections des équipements internes qui peuvent êtreappliquées sur les avions à moindre coût.
For economic reasons, the use of composite materials seems to be a valuable solution foraeronautic industries, even if their efficiency concerning the electromagnetic compatibility of on-board systems requires some studies. For that, the use of adapted simulations tools isunavoidable. This thesis presents the evaluation of this technological mutation towards lightningissue. The methods conventionally used in the context of 3D electromagnetic modeling oflightning’s indirect effects on aircrafts prove to be restricted because it is difficult to take intoaccount all geometric or physical particularities of devices. In the framework of the PREFACEproject (a national project devoted to the study of Lightning Indirect Effects (LIE) on moreelectric and composite aircrafts), this thesis proposes to evaluate unconventional modellingmethods in aeronautics, in particular, the integral method PEEC (Partial Element EquivalentCircuit). A composite model like caisson has been designed and constructed to represent theminimal structure of fuselage section, including inside wiring. Measurements were performed inorder to study and evaluate the electromagnetic coupling mechanisms between compositestructures and internal devices after a current injection, particularly, in the context of lightningaggression problem. A comparison with PEEC modelling (code InCa3D) in differentconfigurations has enabled successfully to understand the physical phenomena involved. Theadvantages of this approach appear very clearly when it comes to taking into account thedifferent sizing parameters in order to determine the current distribution on the structure and thecables connected to the interior. This will allow formulating general rules to concept theprotections of the internal equipments, which can be applied on aircrafts at a low
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