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Accueil > Thèses et HDR > Thèses en 2024

29/11/2024 - Gabriel de CARVALHO

par Arnaud Lelevé - publié le

Gabriel de CARVALHO soutiendra sa thèse le 29/11/2024 à 14h.
Lieu : amphithéâtre Marc Seguin de l’INSA Lyon, 27 Av. Jean Capelle O, 69100 Villeurbanne

Méthodologie d’aide à la conception robuste des systèmes de prélèvement d’air pour l’aéronautique

Jury :
Rapporteurs :
- M. Jean-Charles MARE, Professeur des Universités, INSA Toulouse
- M. Victor DE NEGRI, Professeur des Universités, UFSC Brésil, LASHIP/EMC

Examinateur :
- M. Guillaume SANDOU, Professeur des Universités, CentraleSupélec, L2S

Encadrement :
- M. Eric BIDEAUX, Professeur des Universités, Ampère INSA Lyon, directeur de thèse
- M. Paolo MASSIONI, Maître de Conférences, Ampère INSA Lyon, co-encadrant
- Mme. Sylvie SESMAT, Dr. Ingénieure de Recherche, Ampère INSA Lyon, co-encadrante

Résumé :
Au stade de la conception, les ingénieurs produits tentent de trouver l’équilibre parfait entre les paramètres physiques des composants et les performances requises pour concevoir correctement un système. Il est donc très important de comprendre comment le choix des paramètres physiques au stade de la conception aura un impact sur le comportement dynamique du produit final. Le problème nécessite des compétences en modélisation de systèmes multi-physiques complexes et en automatique. Ce travail étudie le système de prélèvement d’air des avions en collaboration avec Liebherr Aerospace Toulouse. Même si la structure de chaque vanne et la disposition des vannes dans le système de prélèvement d’air sont bien connues, les paramètres qui ont un impact critique sur les performances sont difficiles à identifier. En raison de la complexité du modèle nécessaire pour reproduire le comportement des vannes, de sa non-linéarité et du haut degré de couplage entre les paramètres, les outils existants montrent rapidement leurs limites. C’est pourquoi l’objectif des travaux présentés dans cette thèse est de proposer une nouvelle méthodologie abordant de près les aspects dynamiques de ces vannes dès la phase de conception et de fournir une évaluation pertinente de leurs performances dynamiques en relation avec les exigences de conception. Cette nouvelle méthodologie est présentée et décrite depuis ses concepts théoriques jusqu’à son application à des problèmes pratiques ; elle repose sur une étape de modélisation spécifique suivie d’une condition de stabilité résolue numériquement, qui se formule comme une optimisation sous contraintes basée sur des inégalités matricielles linéaires (LMI). La principale originalité de ce travail repose sur l’utilisation d’outils d’optimisation pour trouver, non pas une valeur optimale de paramètre, mais la plage admissible pour un ensemble de paramètres qui garantit le comportement dynamique requis. Tout d’abord, le système de prélèvement d’air est présenté et un accent est mis sur chaque vanne qui le compose. Sur la base d’un ensemble d’hypothèses, un modèle de simulation ainsi qu’un modèle non linéaire d’ordre réduit du système est proposé, il est ensuite validé grâce à une vaste campagne expérimentale. La méthodologie proposée est introduite d’abord dans un cas où la matrice d’état du système dépend linéairement des paramètres de conception. Ensuite, une extension à des modèles non linéaires génériques est proposée. Cette méthodologie est appliquée à plusieurs exemples liés à la conception des différentes vannes du système permettant ainsi de valider la démarche et d’évaluer l’influence de ces paramètres de conception sur les performances dynamiques du système de prélèvement d’air. Bien entendu, cette approche est applicable à d’autres systèmes industriels, démontrant l’applicabilité plus large et l’originalité de ce travail.

Mots-clés :
Conception de systèmes, Modélisation, Automatique, LMI, Optimisation, Aéronautique, Pneumatique