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École doctorale Aéronautique-Astronautique (Toulouse)

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Most widely held works by École doctorale Aéronautique-Astronautique (Toulouse)
Adaptation du design des visualisations de type supervisions pour optimiser la transmission des notifications classées par niveau d'intérêt by Jean-Paul Imbert( Book )

2 editions published in 2014 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

Le contrôle aérien rentre dans une phase de profondes mutations liées à l'augmentation du trafic età l'évolution des outils permettant d'assurer le service. L'augmentation du nombre d'avions gérés parle contrôleur implique un nombre beaucoup plus important qu'auparavant d'informations à traiter etmémoriser ; or une part importante des causes d'incidents est déjà due à des problèmes de perception et demémorisation des informations amplifiées par la taille des écrans de contrôle. Ceux-ci sont particulièrementcritiques dans le cas de la perception des alarmes et des avertissements donnés par le système surla visualisation radar. Le design actuel de ce type d'alertes en France qui n'utilise que la couleur, faitaujourd'hui débat et il a été recommandé dans un bulletin de sécurité aérienne de le faire évoluer. Laperception des informations nécessaires à l'établissement d'une bonne conscience de la situation aériennedes contrôleurs est au centre de cette thèse. L'objet principal de ce travail est d'améliorer la conscience dela situation des contrôleurs en s'assurant que les éléments pertinents à leur disposition dont les alarmessont perçus dans des délais conformes à leur importance et que les actions nécessaires qui en découlentsont bien réalisées. Pour répondre à cette problématique, notre travail s'est porté sur deux axes. Le premierconsiste à étudier la tâche des contrôleurs de façon à analyser les informations nécessaires à la réalisationde certains objectifs et proposer un agent de suivi de la tâche qui pourrait les épauler. Le second porte surla perception des notifications, plus particulièrement en vision périphérique, et la conception de designspropres à améliorer leur perception ainsi que l'étude de leur impact sur la réalisation de la tâche. Grâceà une approche holistique basée sur l'utilisation d'un micro-monde ATC (Laby) et l'utilisation de capteursphysiologiques, nous avons pu évaluer plusieurs designs de notifications. Deux expérimentations ont étéconduites, la première utilisant de l'oculométrie, visait à mesurer le pouvoir attentionnel de cinq designs etleur impact sur la réalisation de la tâche. La seconde, en utilisant des données neurophysiologiques, visaità mesurer l'impact de deux designs sur la charge de travail. Les designs évalués ont servi à concevoir unsystème de notification intégré dans une nouvelle supervision radar qui a été couplé à l'agent de suivi dela tâche. La dernière expérimentation conduite durant ces travaux avait pour objectif d'évaluer l'impact decette nouvelle position de contrôle dont le design est orienté conscience de la situation sur la détection deproblèmes critiques. Les résultats obtenus montrent l'intérêt de ces nouveaux outils et leur impact positifsur la réalisation de la tâche des contrôleurs ainsi que la nécessité d'évaluer dans un contexte expérimentalcontrôlé les caractéristiques des designs de notifications pour les visualisations de supervision
Le contrôle des exportations des biens et technologies à double usage dans le secteur aéronautique et spatial by Anne-Laure Debezy( Book )

2 editions published in 2010 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

Motivés par des exigences de sécurité internationale, les Etats fournisseurs de hautes technologies élaborent au sein de l'Arrangement de Wassenaar un contrôle des exportations des produits duaux, dont les principes sont repris aux niveaux nationaux. L'analyse des règlementations de l'Union Européenne et des Etats-Unis révèle l'impact que les contrôles ont sur la sécurité et le commerce : ils ne cessent d'osciller entre préservation des intérêts étatiques et protection des intérêts commerciaux. Ces contrôles sont en effet perçus comme une contrainte par les exportateurs aérospatiaux mondiaux en tant qu'entrave au principe de libre-circulation. Face à une compétitivité internationale accrue, les industriels aspirent à une facilitation de leurs échanges par le biais d'un allègement des modalités de contrôle et par la mise en place d'une certification des entreprises destinataires de produits duaux. Cette tentative de responsabilisation industrielle risque toutefois de porter atteinte à l'objectif de sécurité des contrôles du fait de la déresponsabilisation étatique qu'elle entraîne dans un domaine régalien. Dès lors, il est essentiel de s'interroger sur l'orientation que vont prendre ces régimes encore en cours d'élaboration: alors que la liberté de circulation semble avoir été privilégiée jusqu'à ce jour, le nouveau contexte conjoncturel lié à la crise économique pourrait changer la donne. Les principes libéraux semblant laisser place à des considérations plus protectionnistes, il est plausible que les Etats s'investissent désormais davantage dans le contrôle d'exportation des biens duaux et utilisent cet instrument pour relancer leur économie
La voie sol-gel pour la mise en oeuvre de barrières thermiques aéronautiques : optimisation du procédé et étude de leur comportement mécanique by Fabien Blas( Book )

2 editions published in 2016 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

The main objectives of this PhD are first to improve and optimise the elaboration protocol of thermal barrier coatings (TBC) manufactured by the sol-gel route and then to characterise their adhesion and investigate the possibility to enhance their lifetime. A preliminary study is focused on the selection and validation of a new dispersing agent to optimise the composite sol formulation before shaping TBC. Indeed, the new dispersant induced a microstructure allowing to significantly increase the cyclic oxidation lifetime of the system but also to simplify the elaboration process as the reinforcement step was suppressed. The parametric study of TBC surface microstructure proved that the initial micro-cracks network remained stable during ageing including the formation of a crack sub-network. To understand the damage mechanisms of sol-gel TBC and to compare them to those corresponding to industrial EB-PVD TBC, the method of interfacial indentation was developed to investigate the subtrate/top-coat interface. The apparent toughness values were determined to compare both BTSG and BTEB-PVD adhesions. From these results, phenomenological models for damage mechanisms were proposed. For BTEB-PVD, crack initiation and propagation are located at the top-coat/bond-coat interface, either on one side or the other side of the thermally grown oxide (TGO) depending of the conditions. For BTSG, the damage is a consequence of the release of the elastic strain energy stored in the system, increasing with the ageing temperature
Etude de la contribution de la technique spark plasma sintering à l'optimisation des propriétés mécaniques de l'alliage de titane TA6V by Ugras Kus( Book )

2 editions published in 2017 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

Les coûts de revient des alliages de titane limitent leurs applications à des domaines de forte valeur ajoutée. La diminution des coûts de mise en forme des pièces tout en maitrisant les microstructures et les propriétés mécaniques est donc un enjeu important. Les procédés de mise en forme issus de la métallurgie des poudres comme le Spark Plasma Sintering (SPS) peuvent permettre d'atteindre ces objectifs. Les premiers instants du frittage ont été étudiés selon la compacité initiale du corps granulaire. Lorsque cette dernière est faible, les surfaces des cous entre les granules, mises en évidences par microtomographie, sont plus importantes. Ces observations peuvent être expliquées par le fait que les densités de courant au niveau des points de contacts sont plus importantes quand les surfaces de contacts sont plus faibles. De plus, les densités finales très proches malgré les compacités initiales différentes laissent penser que les mécanismes de frittage en action sont différents. Une modélisation Electro-Thermique et Mécanique par éléments finis a permis de décrire de façon très réaliste la densification du TA6V. La loi de densification du matériau a été paramétrée par le biais de campagnes d'essais en fluage menés dans le SPS ainsi que d'essais de compaction du corps granulaire. Des voies d'amélioration du modèle ont également été proposées. Dans la dernière partie de l'ouvrage, un panel des microstructures obtenues par frittage SPS du TA6V ainsi qu'un transfert d'échelle des échantillons modèles cylindriques de petites tailles vers des formes plus complexes et massives ont été étudiés. De plus, les propriétés mécaniques en traction sur pièces près des cotes ont été caractérisées. Les domaines (température et pressions) d'obtention de microstructures denses, homogènes et répétables ont été identifiés. Le transfert d'échelle révèle que la répétabilité du SPS est validée tant en termes de microstructures que de propriétés mécaniques des pièces densifiées. De plus, les propriétés en traction sont au niveau des matériaux forgés, notamment avec des allongements à rupture de près de 13%
Optimisation de trajectoires d'outil pour l'usinage de surfaces gauches by Mahfoud Herraz( Book )

2 editions published in 2021 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

The objective of this thesis is to define efficient methods for optimization of free-form surfaces machining time. Specifically, 3-axis and 3+2-axis by zone end-milling, using parallel-planes strategy are considered under quality constraints (maximum scallop height). The first chapter presents the prerequisites to know about the machining problem, as well as the basic notions necessary to understand the rest of this work.The second chapter is devoted to a new methodology of approximation of free-form surfaces by planes, using Principal Component Analysis (PCA). In the third chapter, the clustering of free-form surfaces is treated. A new metric is introduced to take into account the kinematic behavior of the machine, also, different clustering algorithms are tested and compared. In the last chapter, the machining of free-form surfaces is formulated as an optimization problem where we seek to minimize the machining time under the scallop height constraint. An original formulation integrating the clustering and machining steps is proposed. The resulting optimization problem is a black-box problem solved by the NOMAD software. A heuristic approach combining PCA and optimization is also proposed, this approach allows to obtainconsiderable gains compared to the results we have obtained so far and those from the literature
Analyse et détection des trajectoires d'approches atypiques des aéronefs à l'aide de l'analyse de données fonctionnelles et de l'apprentissage automatique by Gabriel Jarry( Book )

2 editions published in 2020 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

L'amélioration de la sécurité aérienne implique généralement l'identification, la détection et la gestion des événements indésirables qui peuvent conduire à des événements finaux mortels. De précédentes études menées par la DSAC, l'autorité de surveillance française, ont permis d'identifier les approches non-conformes présentant des déviations par rapport aux procédures standards comme des événements indésirables. Cette thèse vise à explorer les techniques de l'analyse de données fonctionnelles et d'apprentissage automatique afin de fournir des algorithmes permettant la détection et l'analyse de trajectoires atypiques en approche à partir de données sol. Quatre axes de recherche sont abordés. Le premier axe vise à développer un algorithme d'analyse post-opérationnel basé sur des techniques d'analyse de données fonctionnelles et d'apprentissage non-supervisé pour la détection de comportements atypiques en approche. Le modèle sera confronté à l'analyse des bureaux de sécurité des vols des compagnies aériennes, et sera appliqué dans le contexte particulier de la période COVID-19 pour illustrer son utilisation potentielle alors que le système global ATM est confronté à une crise. Le deuxième axe de recherche s'intéresse plus particulièrement à la génération et à l'extraction d'informations à partir de données radar à l'aide de nouvelles techniques telles que l'apprentissage automatique. Ces méthodologies permettent d'améliorer la compréhension et l'analyse des trajectoires, par exemple dans le cas de l'estimation des paramètres embarqués à partir des paramètres radar. Le troisième axe, propose de nouvelles techniques de manipulation et de génération de données en utilisant le cadre de l'analyse de données fonctionnelles. Enfin, le quatrième axe se concentre sur l'extension en temps réel de l'algorithme post-opérationnel grâce à l'utilisation de techniques de contrôle optimal, donnant des pistes vers de nouveaux systèmes d'alerte permettant une meilleure conscience de la situation
Distance entre distributions : application à l'imagerie médicale et à l'aéronautique by Sana Rebbah( Book )

2 editions published in 2019 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

In the medical field, over the past two decades, a growing number of quantitative image analysis have been developed including regions of interest analysis, voxel-by-voxel analysis and histogram analysis. The latter is widely use in Multiple Sclerosis research to quantify the diffuse pathological prominent in this disease. A disadvantage of this approach is that all the information included in the histogram is not exploited; only arbitrary measures are chosen to describe the histogram; including the average, the median, the percentiles... Thus, first, we proposed to integrate in a classifier all the information included in the histogram and not just some local descriptors, in order to improve the classification performance of the Multiple Sclerosis populations (i.e. groups in therapeutic trials and in fine groups at different prognosis). Thereafter, given that the histogram is an overly simplistic estimate of a probability distribution, we present one of the possible applications of information geometry on probability distributions and we demonstrate the interest of using non-Euclidean geometry in the context of the Alzheimer's disease population classification. Furthermore, we have made the analogy with the field of aeronautics, specifically in the study of flight delays. Indeed, the analysis currently carried out is at a macroscopic level and provides an indicator of average delay, without considering the intermediate mechanisms that may lead to the final delays. Thus, in the clustering of airport delays, we have replaced the average indicator with a more complete parametric statistical model: Distributions
Etude du comportement à hautes températures d'un alliage TiAl performant densifié par frittage flash by Soumaya Naanani( Book )

2 editions published in 2018 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

One of the major challenges of the aircraft industries is to develop more effective and lighter systems. This will fits, among others, in a process of reducing fuel consumption by airplanes. Titane aluminum based alloys present a remarkable creep resistance and a high level of resistance to oxidation and low density. These properties are conductive to industrial manufacturing parts, as low pressure turbine for aircraft engines and turbocharger wheels for automotive engines. IRIS alloy (Ti49.92-Al48-W2-B0.08) has been developed by a CEMES team in 2013 in order to meet these industrial expectations. It is processed by Spark Plasma Sintering, a powder metallurgy technique which allows a fast processing with parts near to the final dimensions and a precise control of the microstructure. First tensile and creep tests on IRIS show interesting results which lead us in this work to explore more mechanical properties at a considerable service temperature of 800°C, which is considered as the ultimate operating temperature of TiAl alloys. For this purpose, we explored a new chapter in IRIS' life: the low cycle fatigue behavior. These studies have been supplemented by tensile and creep tests at the same level of temperature. In order to understand and explain these mechanical behaviors, plasticity studies have been performed on each type of solicitation. Finally, we achieve a final study on aged microstructures, to complete our understanding of the impact of the temperature on the alloy
Détection & diagnostic de pannes pour les drones utilisant la machine learning by Elgiz Baskaya( Book )

2 editions published in 2019 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

This new era of small UAVs currently populating the airspace introduces many safety concerns, due to the absence of a pilot onboard and the less accurate nature of the sensors. This necessitates intelligent approaches to address the emergency situations that will inevitably arise for all classes of UAV operations as defined by EASA (European Aviation Safety Agency). Hardware limitations for these small vehicles point to the utilization of analytical redundancy, rather than to the usual practice of hardware redundancy in manned aviation. In the course of this study, machine learning practices are implemented in order to diagnose faults on a small fixed-wing UAV to avoid the burden of accurate modeling needed in model-based fault diagnosis. A supervised classification method, SVM (Support Vector Machines) is used to classify the faults. The data used to diagnose the faults are gyro and accelerometer measurements. The idea to restrict the data set to accelerometer and gyro measurements is to check the method's classification ability, with a small and inexpensive chip set and without the need to access the data from the autopilot, such as the control input information. This work addresses the faults in the control surfaces of a UAV. More specifically, the faults considered are the control surface stuck at an angle and the loss of effectiveness.First, a model of an aircraft is simulated. This model is not used for the design of Fault Detection and Diagnosis (FDD) algorithms, but is instead utilized to generate data. Simulated data are used instead of flight data in order to isolate the probable effects of the controller on the diagnosis, which may complicate a preliminary study on FDD for drones. The results show that for simulated measurements, SVM gives very accurate results on the classification of the loss of effectiveness faults on the control surfaces. These promising results call for further investigation so as to assess SVM performance on fault classification with flight data. Real flights were arranged to generate faulty flight data by manipulating the open source autopilot, Paparazzi. All data and the code are available in the code sharing and versioning system, Github. Training is held offline due to the need for labeled data and the computational burden of the tuning phase of the classifiers. Results show that from the flight data, SVM yields an F1 score of 0.98 for the classification of control surface stuck faults. For the loss of efficiency faults, some feature engineering, involving the addition of past measurements is needed in order to attain the same classification performance. A promising result is discovered when spinors are used as features instead of angular velocities. Results show that by using spinors for classification, there is a vast improvement in classification accuracy, especially when the classifiers are untuned. Using spinors and a Gaussian Kernel, an untuned classifier gives an F1 score of 0.9555, which was 0.2712 when gyro measurements were used as features. In summary, this work shows that SVM gives a satisfactory performance for the classification of faults on the control surfaces of a drone using flight data
Traitement de situations inattendues d'extrême urgence en vol : test d'un modèle cognitif auprès de pilotes experts by Jean Pinet( Book )

2 editions published in 2011 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

During the exercise of their profession, frequently pilots have to face sudden, unexpected, and often potentially dangerous, situations. They are trained to deal with these effectively, but the very short length of time available before the situation degenerates - in the order of a few seconds, a minute at most - means that the cognitive sequence of perception-diagnosis-decision-action can sometimes be carried out incorrectly due to stress and lead to a serious incident or even to an accident.An analysis of basic cognitive behaviour patterns during a critical situation in five cases of incidents and accidents, reveals common denominators within pilots' reactions which make it possible to explain the failures observed and establish recommendations. The crucial role under stress played by a specific cognitive function associated with short-term memory is highlighted. In order to carry out this analysis it was necessary to create a dynamic model of the cognitive behaviour of pilots, bringing out the time factor, so as to make it possible to study very short sequences of a few seconds. This model can also be applied to cases other than those generating accidents, for instance to the studying and defining of systems requiring human-machine interface.The complexity and specificity of operational actions when combined into very rapid sequences led naturally to carrying out analyses making use of pilots' expertise, according to a method which enabled validation of the hypotheses employed
Effet de la variation des paramètres ergonomiques du siège d'avion sur les phénomènes biomécaniques et les actions musculaires associés au transfert assis-debout by Nadège Tebbache( Book )

2 editions published between 2018 and 2021 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Sit-to-stand transfer (STS) is a task executed multiple times a day. It is a prerequisite for walking and is fundamental for independence. This task requires fine coordination between the linked body segments and a precise muscular pattern. Although it has been studied by different means (dynamics, kinematics, EMG), there is still a lack of standardization regarding its determinants. STS transfer can be separated into two main phases, a postural phase where trunk flexion occurs and a focal phase when lower limb extension takes place. STS is affected by seat parameters, some of which (e. g. height and armrests) have been studied, but most of them have to our knowledge not been given attention. In particular, ergonomic parameters related to sitting seem to enter into duality with STS. The aim of this thesis was to evaluate the influence of backrest reclination, covering foam density and the presence of a row of seats at the front on STS biomechanical (ground reaction forces) and electromyographic parameters. Reclining the backrest led to modifications in the muscular activity in the postural phase, mainly trunk muscles, with limited effect on the focal phase. Higher cushion foam density shortened the postural phase duration and modified the activity levels of the upper trunk muscles and knee extensor during this phase. It also allowed for a higher vertical velocity peak in the focal phase. Adding a row of seats which limited the free space at the front caused a modification of the STS strategy, with lower leg muscles and thoracic extensors more active in the postural phase, suggesting a more controlled movement, and anterior muscles of the lower limbs more active in the focal phase. This costly strategy allowed for a higher vertical velocity at seat-off, to compensate for the weaker forward velocity reached. Those results highlight the adaptations to various constraints of the postural phase parameters for a successful STS transfer. The ergonomic parameters studied are mostly associated with known static considerations while maintaining a sitting posture. Thus, optimal characteristics considering the dynamic aspect of STS as well and allowing for a balance between those 2 aspects can be deducted. This work sheds a new light on STS control and has direct implications for seat design, in particular for air travel
Calcul du profil optimal d'un aéronef dans les phases de descente et d'approche by Ramon Andreu Altava( Book )

2 editions published in 2020 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

The continued increase of air traffic, which doubles every 15 years, produces large economic benefits but poses environmental issues that put at risk the sustainable development of air transport. Other factors such as jet fuel prices volatility, the introduction of new environmental regulations and intense competition in the airline industry, have stimulated in the last years research on trajectory optimization and flight efficiency topics. The Flight Management System (FMS) is an onboard avionic system, standard in all transport aircraft, which is used by flight crews to manage the lateral and vertical flight-plan. Since current avionic systems are limited in terms of computational capacity, the computations performed by their algorithms are usually done on the basis of conservative hypotheses. Thus, notorious deviations may occur between FMS computations and the actual flight profile flown by the aircraft. The goal of this thesis is to develop an onboard function, which could be integrated in future Airbus cockpits, that computes optimal trajectories, readjusts the flight strategy according to the dynamic aircraft condition and minimizes operating costs. Flight energy management principles has been used for optimizing aircraft trajectories in descent and approach phases with respect to fuel consumption, greenhouse gas and noise emissions. The proposed function has been developed on the basis of dynamic programming techniques, in particular the A* algorithm. The algorithm minimizes a certain objective function by generating incrementally the search space. The exploration of the search space gives the optimal profile that links the aircraft current position to the runway threshold, independently of the current flight mode and aircraft energy condition. Results show 13% fuel savings and a decrease of 12% in gas emissions compared with a best-in-class FMS. Furthermore, the algorithm proposes the flight strategy to dissipate the excess of energy in situations where aircraft fly too high and/or too fast close to the destination runway. A preliminary operational evaluation of the computed trajectories has been conducted in the flight simulators. These tests demonstrate that the computed trajectories can be tracked with current guidance modes, although new modes should be required to decrease the workload of flight crews. In conclusion, this paper constitutes a solid background for the generation of real-time optimal trajectories in light of the automation of descent and approach flight phases
Système multi-agents pour l'auto-structuration du trafic aérien by Romaric Breil( Book )

2 editions published in 2017 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

La gestion des flux de trafic aérien (ATFM) cherche à structurer le trafic de manière à réduire la congestion dans l'espace aérien. La congestion étant causée par les avions volant dans les mêmes portions de l'espace aérien en même temps, l'ATFM organise le trafic dans les dimensions spatiales (ex. le réseau de routes) et dans la dimension temporelle (ex. séquencement et fusion de flux d'avions atterrissant ou décollant aux aéroports). L'objectif de cette thèse est de développer une méthodologie qui permet au trafic aérien de s'auto-structurer dans les dimensions spatiales et temporelle quand la demande est élevée. Cette structuration disparait quand la demande diminue. Pour remplir cet objectif, un système multi-agents a été développé, dans lequel les avions coopèrent pour structurer le trafic. Les systèmes multi-agents possèdent plusieurs avantages, incluant une bonne résilience aux perturbations, la résilience étant la capacité du système à modifier ses décisions de manière à retrouver un état stable après l'occurrence d'une perturbation dans son environnement. Dans ce système, trois algorithmes sont implémentés, visant à réduire la com- plexité du trafic de trois manières différentes. Le premier algorithme permet aux agents avions volant sur un réseau de route de réguler leur vitesse de manière à ré- duire le nombre de conflits, un conflit se produisant quand deux avions ne respectent pas les normes de séparation. Le deuxième algorithme permet aux avions de résoudre les conflits quand le trafic n'est pas structuré par un réseau de routes. Le troisième algorithme crée des réseaux de routes locaux temporaires pour structurer le trafic. Les trois algorithmes implémentés dans ce système multi-agents permet de réduire la complexité globale du trafic, qui devient plus simple à gérer pour les contrôleurs aériens. Ces algorithmes sont appliqués à des exemples réalistes et sont capables de structurer le trafic de manière résiliente
Correction and Optimization of 4D aircraft trajectories by sharing wind and temperature information by Karim Legrand( Book )

2 editions published in 2019 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

This thesis is related to air traffic management systems current changes. On the ground and in flight, trajectory calculation methods and available data differ. Wind and temperature are two ubiquitous parameters that are subject to and cause prediction bias. We propose a concept to limit this bias. Our "Wind and Temperature Networking" concept improves trajectory prediction, using wind and temperature information from neighboring aircraft. We detail the effects of temperature on the aircraft performances, allowing for temperature to be taken into account. The concept evaluation is done on 8000 flights. We discuss the calculation of optimal trajectories in the presence of predicted winds, to replace the current North Atlantic Tracks, and to provide optimized and robust groups of trajectories. The conclusion of this thesis presents other fields of wind sharing applications, and addresses the need for new telecommunications infrastructures and protocols
Procédé de dépôt couplant un réacteur-injecteur et un plasma basse pression : vers le dépôt de couches minces multifonctionnelles pour l'aéronautique by Guillaume Carnide( Book )

2 editions published in 2019 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

In the aeronautic industry, icing appears over the airplane's surfaces at ground or in flight is a major problematic. One solution could be a passive solution by the use of antiicing coatings. One material wich could allow these properties and be sustainable for aeronautics is the nanocomposite. Nanocomposite (NC), i.e. coatings with nanoparticles (NP) embedded in a matrix develop multi-functional properties. This thesis develops and studies a novel, flexible and secure approach for the formation of nanocomposite coatings. Indeed, this process combines a reactor-injector and a plasma process. The reactor-injector is a liquid/gaz injection device in which is form small ZnO NP (Ø : < 10 nm) from the hydrolysis of an organometallic precursor. Hence, the control of the chemical reagents and the injection's parameters allows to form non-aggregates NP with small quantity of stabilizing agent. This technology called "reactor-injector" has been patented. For the formation of the nanocomposite coatings, the reactor-injector is combined with a low pressure plasma process. The plasma process will interact with the matrix precursor injected to form an embedment coating for the nanoparticles. The impact of the pulsed pressure injection over the low pressure plasma has been studied to understand the mechanics of the NP transport during the process. Thus, this process permits to limit the interaction between the user and the nanoparticles from their synthesis to their embedment. The characterisation of these coatings shows well dispersed and small ZnO nanoparticles with the combination of hydrophobicity and abrasion-resistant properties. Finally, this process is flexible and depending on the precursors allows the formation of differents NP (CuOx, WOx...) or matrix (a-CH,SiOx)
Novel fabrication of Alloy 625 and MCrAlY bond coat by laser powder bed fusion and microstructure control by Jiwon Lee( )

2 editions published in 2020 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Dans cette étude, l'alliage 625 a été élaboré par l'une des méthodes de fabrication additive (AM) les plus couramment utilisées, la fusion laser sélective sur lit de poudre (L-PBF), et ses propriétés mécaniques ont été évaluées à différentes températures. L'alliage 625 fabriqué par L-PBF a montré une résistance élevée et un allongement à la rupture médiocre. Ainsi, des traitements thermiques ont été appliqués pour améliorer ses performances. Un traitement thermique de mise en solution à une température supérieure à 1000 °C a été appliquée à l'alliage L-PBF 625, ce qui a entraîné une recristallisation en raison de l'énergie stockée par le matériau attribuée à la forte densité de dislocations présentes dans l'alliage. Cette microstructure modifiée a montré une résistance satisfaisante lors des essais de traction à température ambiante (résistance plus élevée que l'alliage corroyé 625 et allongement supérieur à l'alliage L-PBF brut de fabrication). À l'étape suivante, l'alliage L-PBF 625 recristallisé a été soumis à un traitement thermique de Grain Boundary Serration (GBS, dentelure des joints de grains) pour améliorer ses propriétés mécaniques à haute température. Comme il s'agissait de la première tentative pour générer la GBS d'un alliage à haute teneur en Nb, il était d'abord important de comprendre le mécanisme GBS. Pour induire le GBS, il est nécessaire que les larges atomes de soluté se déplacent près des joints de grains (GB). Par conséquent, le traitement thermique GBS a été modifié pour être appliqué à l'alliage L-PBF 625. Le traitement thermique de GBS spécialement conçu a réussi à induire pour la première fois les motifs en zigzag des GB dentelés. Cet alliage GB-L-PBF dentelé 625 a montré des propriétés mécaniques améliorées à haute température en termes de ductilité accrue et d'élimination de l'effet de vieillissement dynamique (DSA). Pour améliorer davantage les propriétés à haute température de l'alliage L-PBF 625, un revêtement de liaison NiCrAlY a été nouvellement appliqué au substrat en alliage 625 par la même méthode (L-PBF) pour améliorer l'efficacité du processus de production et augmenter la résistance à l'oxydation/corrosion à haute température. Bien que leurs différentes propriétés thermiques aient conduit à de nombreux essais et erreurs dans la fabrication du matériau, les paramètres optimaux ont été définis et vérifiés pour évaluer le potentiel de commercialisation du procédé. La caractéristique de refusion du L-PBF a induit une bonne liaison entre le substrat et le revêtement, ce qui indique une bonne stabilité. Le comportement à l'oxydation de l'alliage 625 revêtu de NiCrAlY a été caractérisé par analyse thermo-gravimétrique (TGA) et des tests de chocs thermiques ; les résultats ont indiqué que le nouveau matériau avait une résistance à l'oxydation plus élevée que l'alliage 625 brut de fabrication. Par conséquent, le traitement thermique de GBS associé à un revêtement NiCrAlY efficace peut améliorer considérablement les propriétés mécaniques à haute température de l'alliage 625 fabriqué par L-PBF
Passengers : customers, actors and sensors of the air transportation system by Philippe Monmousseau( Book )

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Le transport aérien est fondé sur l'utilisation de l'avion pour transporter des passagers entre deux aéroports, et son développement est allé de pair avec l'amélioration continue de l'efficacité et de la sécurité des avions comme moyens de transport. Cependant, si la pandémie liée au COVID-19 nous a appris une leçon, c'est qu'un problème qui touche les passagers du transport aérien peut avoir bien plus de conséquences sur le système dans son ensemble qu'un problème qui concerne les avions. Partant du principe que les passagers sont omniprésents et nécessaires au transport aérien, cette thèse propose de considérer les passagers comme des capteurs du transport aérien, et d'utiliser les données générées par les passagers pour évaluer la performance du transport aérien en quasi temps réel. Ces données générées par les passagers ont également l'avantage d'offrir un moyen d'évaluer les interactions entre les passagers et les autres acteurs du transport aérien, en particulier les aéroports et les compagnies aériennes. Comme le parcours d'un passager commence et se termine au delà des limites d'un aéroport, les données générées par les passagers tout au long de ce parcours peuvent également être utilisées pour évaluer le trajet porte-à-porte complet d'un passager du transport aérien
Planification à long terme de réseaux d'aéroports, approche d'optimisation by Bachir Amadou( Book )

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In the last decades with the era of globalisation, air transportation has been playing an important economic role by easing the transportation of people and goods between the different parts of the World and to remote areas within countries. The airports as ground/air intermodal terminals are the ground segment of the air transport system. Sustained investments over long periods of several decades appear essential to maintain or expand airport operations. These investments are in general costly and airport investment planning is an important issue at the local and national levels. The objective of this thesis is to present a long-term planning approach for the investments in national airports networks. A framework for the long-term generation of multimodal transportation demand scenarios at the national level, which insures coherency between the prediction of the different transportation modes and assure compatibility between the predicted air transportation flows between the considered airports, is proposed. Then the central decision problem for long-term resource allocation between the different airports of a national network is formulated as an optimization problem. This model can be solved with different demand scenarios, where extreme scenarios should provide an interval for the necessary financial effort at each stage of the planning horizon for each airport. To solve the resulting optimization problems a Dynamic Programming approach has been considered where the candidate states to be processed at each stage are generated by a Petri Net built from the undated master plans of the airports of the considered network. The proposed approach is illustrated in the case of a large under developed country (Niger Republic)
Optimisation du réseau de routes en zone terminale by Man Liang( Book )

2 editions published in 2018 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

La congestion dans les Terminal Manoeuvring Area (TMA) des aéroports en hub est le principal problème dans le transport aérien chinois. Face au trafic extrêmement dense dans les TMAs, nous pouvons envisager d'automatiser une grande partie des opérations de routine, comprenant la planification, le séquencement et la séparation. Nous proposons dans cette thèse un nouveau système automatisé de séquencement des avions et de fusion des flux vers des pistes parallèles, qui sont utilisées dans la plupart des aéroports chinois. Notre méthodologie intègre un réseau de route 3D nommé Multi-Level and Multi-Point Merge System (MLMPMS) basé sur le concept de l'Area Navigation (RNAV) et un algorithme d'optimisation heuristique hybride pour trouver une solution correcte, opérationnellement acceptable. Un algorithme de Simulated Annealing (SA) spécifique et un module de génération de trajectoire collaborent pour rechercher la solution quasi optimale. Notre objectif est de générer en temps réel des trajectoires sans conflit, minimisant la consommation de carburant et permettant des méthodes de contrôle faciles et flexibles. Dans ce but, nous explorons en permanence les solutions possibles avec le moins de retard et assuront l'atterrissage le plus rapide. Nous déterminons quatre variables de décision pour contrôler chaque vol : l'heure et la vitesse d'entrée dans la TMA, le temps de vol sur l'arc de séquencement et le choix de la piste utilisée. La simulation de trajectoire dans les différentes phases de vol est basée sur le modèle de performances BADA. Dans le cas de l'aéroport de Beijing Capital International Airport (BCIA), les résultats numériques montrent que notre système d'optimisation de bonnes performances sur le séquencement et la fusion des trajectoires. Tout d'abord, il permet d'assurer des performances de résolution conflit très stables pour gérer les flux de trafic continuellement denses. Par rapport à l'algorithme Hill Climbing (HC), le SA peut toujours trouver une solution sans conflit, non seulement pour l'approche parallèle mixte ou séparée~(pour les arrivées), mais aussi pour les configurations parallèles indépendantes~ (départs et arrivées intégrés). Ensuite, avec un réseau d'itinéraires Multi-Level Point Merge (ML-PM) unique, il peut fournir une bonne solution de contrôle de la trajectoire pour traiter efficacement et économiquement différents types de flux d'arrivée. Il peut réaliser un temps de vol plus court et une descente vers le bas en Continuous Descent Approach (CDA) pour l'avion d'arrivée. Il peut réaliser un re-séquencement plus facile des avions avec un déplacement de position plus relâché. Théoriquement, les Maximum Position Shifting (MPS) peuvent atteindre 6 positions, surpassant la contrainte difficile de 3 positions. Troisièmement, l'algorithme montre son efficacité dans un modèle d'approche parallèle séparé avec une capacité de séquencement plus relâché. Par rapport au décalage de position forcé dur, qui est souvent utilisé dans le système actuel Arrival Manager (AMAN) et la méthode First Come First Served (FCFS) utilisé par les contrôleurs, il peut réduire le délai et le temps de transit moyens dans une situation d'arrivée très dense. Le palier par vol est inférieur à 12\% du temps de transit total dans la TMA. Quatrièmement, en configuration parallèle indépendant, il peut fournir des informations différentes concernant la valeur objectif associée, le temps de vol moyen, les trajectoires de croisement en point chaud entre les arrivées et les départs, l'efficacité avec différents arcs de séquencement conçus dans le réseau de route ML-PM etc
Évaluation d'un système de résolution de conflits, ERASMUS : apport de l'oculométrie comme mesure de la charge mentale chez les contrôleurs aériens en-route by Pierre-Vincent Paubel( Book )

2 editions published in 2011 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Le contrôle aérien doit faire face à une forte intensification du trafic aérien. Dans cette situation, la problématique de la charge mentale chez les contrôleurs aériens est une préoccupation majeure pour maintenir le niveau de sécurité actuel. Le système d'aide automatisé ERASMUS a été élaboré afin de réduire la charge mentale chez les contrôleurs aériens. L'objectif d'ERASMUS est de compenser les effets liés à l'intensification du trafic en réduisant de manière subliminale la charge mentale associée à l'augmentation des conflits potentiels. L'objectif principal de cette thèse est de proposer pour la première fois une mesure objective de l'impact du système d'aide ERASMUS sur la charge mentale des contrôleurs aériens. La réalisation de cet objectif a nécessité le développement d'une plateforme originale d'enregistrement et de traitement des mouvements oculaires non intrusive dans un environnement de simulation hautement fidèle. Les mouvements oculaires d'un groupe de contrôleurs aériens experts ont été enregistrés. En accord avec l'hypothèse d'ERASMUS, les résultats ont montré des effets de tailles moyennes à grandes sur l'amplitude des saccades, le temps moyen passé sur les aéronefs et sur la distribution de l'attention allouée à la scène visuelle. De plus, sans ERASMUS, l'augmentation de la densité du trafic a augmenté de manière significative les diamètres pupillaires. A l'opposé, quand ERASMUS est actif, l'intensification du trafic n'a pas impacté significativement les diamètres pupillaires. Nous discutons l'impact d'ERASMUS sur la charge mentale ainsi que l'utilisation des mesures oculométriques dans un environnement de simulation écologique de contrôle aérien
 
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Aéronautique Astronautique (Toulouse)

École doctorale 467

École Doctorale Aéronautique, Astronautique (Toulouse)

École Doctorale d’Aéronautique Astronautique

École Doctorale d’Aéronautique-Astronautique (Toulouse)

École doctorale d’Aéronautique (Toulouse)

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ED Aéronautique-Astronautique

ED467

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