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École doctorale Aéronautique-Astronautique (Toulouse)

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Most widely held works by École doctorale Aéronautique-Astronautique (Toulouse)
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
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
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%
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

Les principaux objectifs de ces travaux de thèse sont d'une part d'optimiser le protocole d'élaboration des barrières thermiques (BT) issues de la voie sol-gel et d'autre part de caractériser l'adhérence de ces barrières thermiques mais aussi de proposer des pistes en vue d'augmenter la durée de vie de celles-ci. Tout d'abord, une première étude a porté sur le choix et la validation d'un nouvel agent dispersant pour optimiser la formulation du sol chargé permettant la mise en forme des barrières thermiques. Ainsi, ce changement de dispersant a généré une microstructure conduisant à une augmentation significative de la durée de vie du système en oxydation cyclique mais a aussi permis de simplifier le protocole d'élaboration puisque l'étape de colmatage, jusqu'alors nécessaire, a été supprimée. L'étude paramétrique de la microstructure surfacique des barrières thermiques a montré que le réseau de microfissures formé initialement restait stable en fonction du vieillissement avec la création d'un sous-réseau microfissuré. Pour comprendre les mécanismes d'endommagement des barrières thermiques sol-gel et les confronter à ceux des barrières thermiques industrielles EB-PVD, la méthode d'indentation interfaciale a été retenue pour sonder l'interface revêtement/substrat. Ainsi des valeurs de ténacités apparentes ont pu être déterminées afin de comparer les adhérences des BTSG et des BTEB-PVD. A partir de ces résultats, des modèles phénoménologiques d'endommagement ont été imaginés. Pour les BTEB-PVD, l'initiation et la propagation de fissures restent localisées à l'interface barrière thermique/sous-couche de liaison, d'un coté ou de l'autre de l'oxyde de croissance selon les conditions, alors que pour les BTSG, l'endommagement est induit par la libération d'énergie élastique stockée dans le système qui augmente en fonction du vieillissement
Optimisation robuste multiobjectifs par modèles de substitution by Vincent Baudoui( Book )

2 editions published in 2012 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

This PhD thesis deals with the optimization under uncertainty of expensive functions in the context of aeronautical systems design.First, we develop a multiobjective robust optimization strategy based on surrogate models.Beyond providing a faster representation of the initial functions, these models facilitate the computation of the solutions' robustness with respect to the problem uncertainties. The modeling error is controlled through a new design of experiments enrichment approach that allows improving several models concurrently in the possibly optimal regions of the search space. This strategy is applied to the pollutant emission minimization of a turbomachine combustion chamber whose injectors can clog unpredictably. We subsequently present a heuristic method dedicated to multidisciplinary robust optimization. It relies on local robustness management within disciplines exposed to uncertain parameters, in order to avoid the implementation of a full uncertainty propagation through the system. An applicability criterion is proposed to check the validity of this approach a posteriori using data collected during the optimization. This methodology is applied to an aircraft design case where the surface of the vertical tail is not known accurately
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

In this study, Alloy 625 was fabricated by one of the most commonly used additive manufacturing (AM) methods, laser powder bed fusion (L-PBF), and its mechanical properties were evaluated at various temperatures. The L-PBF fabricated Alloy 625 showed high strength and relatively poor elongation. Thus, some heat treatments were applied to improve its performance. A solid-solution heat treatment with a temperature of more than 1000 °C was applied to the L-PBF Alloy 625, resulting in recrystallization because of high energy stored within the alloy attributed by high density of dislocations. This modified microstructure of the L-PBF Alloy 625 sample showed the required strength under tensile testing at room temperature (higher strength than wrought Alloy 625 and greater elongation than L-PBF as-built alloy). In view of enhancing mechanical properties at high temperature, a grain boundary serration (GBS) heat treatment was specifically designed for L-PBF Alloy 625. Because this was the first attempt to produce GBS in a high-Nb-content alloy, it was necessary to understand its mechanism first. To induce GBS, it is necessary for large solute atoms to move near the grain boundaries (GBs). Therefore, the GBS heat treatment was modified for application to the L-PBF Alloy 625. The specially designed GBS heat treatment successfully induced the zigzag patterns of serrated GBs for the first time. This GBS L-PBF Alloy 625 showed improved high-temperature mechanical properties in terms of increased ductility and elimination of the dynamic strain aging (DSA) effect at elevated temperatures. To further improve the high-temperature property of the L-PBF Alloy 625, NiCrAlY bond coat was applied to the Alloy 625 substrate by the same method (L-PBF) for the first time to improve the efficiency of the production process and increase the resistance to oxidation. Although their different thermal properties led to many trials and errors in the manufacturing of the material, the optimal parameters for applying NiCrAlY bond coat deposition by L-PBF were set and verified to assess the potential for the process to be commercialized. The remelting characteristic of L-PBF induced good metallurgical bonding between the substrate and coating, which indicates good stability. The oxidation behavior of the NiCrAlY-coated Alloy 625 was characterized by thermal gravimetric analysis (TGA) and thermal shock testing; the results indicated that the novel coated material had higher resistance to oxidation than bulk Alloy 625. Therefore, the GBS heat treatment together with efficient NiCrAlY coating can greatly improve the high-temperature mechanical properties of L-PBF manufactured Alloy 625
Etude et qualification aérothermodynamique et électrique d'un actionneur plasma de type jet by Pierrick Hardy( Book )

2 editions published in 2012 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Improvement of aerodynamics and environmental performances is a major issue for terrestrial and aeronautical industry.For fulfilling increasing demand, one of the answers is flow control. To achieve flow control, high performance actuators are needed. An innovative technique called Plasma Synthetic Jet actuator consists on applying an electrical discharge in asmall cavity. Plasma is created and increases gas temperature and pressure which results on the creation of a micro-jet through cavity opening.The PhD objectives are to develop the PSJ actuator, to describe actuator mechanisms and to apply it for controlling noise of a high subsonic jet. The first part of the study consists on defining flow control needs and on developing a PSJ actuator prototype. Then,actuator performances are characterised using electrical measurements of the discharge and using aerodynamic measurements. These measurements show that an electrical model of the discharge is needed. Based on the Braginskii model, a simple model is carried out and is applied to the actuator. Efficiency of the PSJ is deduced.The modified Braginskii model is then coupled with an URANS model to achieve frequency modelling of the actuator. Results match aerodynamics measurements .PSJ actuators are applied for controlling jet noise in a second part of the study. Schlieren visualisations are used to show micro-jet interaction with the main jet. Acoustic measurements are then performed and show that the PSJ is a goodactuator to control high subsonic jet noise
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
Passengers : customers, actors and sensors of the air transportation system by Philippe Monmousseau( Book )

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

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
Stratégies d'hybridation de méthodes de simulation électromagnétique FDTD/MTL : Application à l'étude de grands systèmes complexes by Nathanaël Muot( Book )

2 editions published in 2013 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Dans ce mémoire, nous présentons une stratégie basée sur une approche hybridedans le domaine temporel, couplant une méthode de résolution des équations de Maxwelldans le domaine 3D (FDTD) avec une méthode de résolution des équations de ligne detransmission, afin de pouvoir simuler des problèmes électromagnétiques de grande échelle. Lemémoire donne les éléments d'hybridation pour deux cadres d'utilisation de cette approche :une approche multi-domaine et une approche multi-résolution ou d'échelle.L'approche multi-domaine est une extension de la méthode FDTD 3D à plusieurs sousdomainesreliés par des structures filaires sur lesquelles on résout une équation de lignes detransmission par un formalisme FDTD 1D. La difficulté est d'abord d'avoir une définitionimplicite du champ électromagnétique dans la théorie des lignes de transmission, et d'autrepart de prendre en compte les effets du sol sur les courants induits au niveau des lignes etsur les champs électromagnétiques.L'approche multi-résolution ou d'échelle est conçue pour étendre les capacités de la méthodeFDTD au traitement du routage de câbles complexes ayant une section plus petite quela taille de la cellule. Ce mémoire présente différentes techniques pour évaluer les paramètresde la ligne, basées sur la résolution d'un problème de Laplace 2D, ainsi qu'une méthode decouplage champs/câbles basée sur le courant de mode commun.L'ensemble de ce travail nous a permis de proposer une méthode numérique efficace pourcalculer les effets électromagnétiques induits par une source (type onde plane ou dipolaire)sur des sites de grande dimension, composés de plusieurs bâtiments reliés entre eux par unréseau de câbles. Dans ce cadre une application à la foudre a été réalisée
Implémentations d'optimisation-simulation pour l'harmonisation des opérations dans les grands aéroports by Paolo Maria Scala( Book )

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

The constant growth of air traffic, especially in Europe, is putting pressure on airports, which, in turn, are suffering congestion problems. The airspace surrounding airport, terminal manoeuvring area (TMA), is particularly congested, since it accommodates all the converging traffic to and from airports. Besides airspace, airport ground capacity is also facing congestion problems, as the inefficiencies coming from airspace operations are transferred to airport ground and vice versa. The main consequences of congestion at airport airspace and ground, is given by the amount of delay generated, which is, in turn, transferred to other airports within the network. Congestion problems affect also the workload of air traffic controllers that need to handle this big amount of traffic. This thesis deals with the optimization of the integrated airport operations, considering the airport from a holistic point of view, by including operations such as airspace and ground together. Unlike other studies in this field of research, this thesis contributes by supporting the decisions of air traffic controllers regarding aircraft sequencing and by mitigating congestion on the airport ground area. The airport ground operations and airspace operations can be tackled with two different levels of abstractions, macroscopic or microscopic, based on the time-frame for decision-making purposes. In this thesis, the airport operations are modeled at a macroscopic level. The problem is formulated as an optimization model by identifying an objective function that considers the amount of conflicts in the airspace and capacity overload on the airport ground; constraints given by regulations on separation minima between consecutive aircraft in the airspace and on the runway; decision variables related to aircraft entry time and entry speed in the airspace, landing runway and departing runway choice and pushback time. The optimization model is solved by implementing a sliding window approach and an adapted version of the metaheuristic simulated annealing. Uncertainty is included in the operations by developing a simulation model and by including stochastic variables that represent the most significant sources of uncertainty when considering operations at a macroscopic level, such as deviation from the entry time in the airspace, deviation in the average taxi time and deviation in the pushback time
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
Contribution de l'analyse du signal vocal à la détection de l'état de somnolence et du niveau de charge mentale by Stanislas Boyer( Book )

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

Les exigences opérationnelles du métier de pilote sont susceptibles d'engendrer de la somnolence et des niveaux de charge mentale inadéquats (i.e., trop faible ou trop élevé) au cours des vols. Les dettes de sommeil et les perturbations circadiennes liées à divers facteurs (e.g., longues périodes de services, horaires de travail irrégulier, etc.) demandent aux pilotes de repousser sans cesse leurs limites biologiques. Par ailleurs, la charge de travail mental des pilotes présente de fortes variations au cours d'un vol : élevée au cours des phases critiques (i.e., décollage et atterrissage), elle devient très réduite pendant les phases de croisière. Lorsque la charge mentale devient trop élevée ou, à l'inverse, trop faible, les performances se dégradent et des erreurs de pilotage peuvent apparaître. La mise en oeuvre de méthodes de détection de l'état de somnolence et du niveau de charge mentale en temps quasi réel est un défi majeur pour le suivi et le contrôle de l'activité de pilotage. L'objectif de la thèse est de déterminer si la voix humaine peut permettre de détecter d'une part, l'état de somnolence et d'autre part, le niveau de charge mentale d'un individu. Dans une première étude, la voix de participants a été enregistrée lors d'une tâche de lecture avant et après une nuit de privation totale de sommeil (PTS). Les variations de l'état de somnolence consécutives à la PTS ont été évaluées au moyen de mesures auto-évaluatives et électrophysiologiques (ÉlectroEncéphaloGraphie [EEG] et Potentiels Évoqués [PEs]). Les résultats ont montré une variation significative après la PTS de plusieurs paramètres acoustiques liés : (a) à l'amplitude des impulsions glottiques (fréquence de modulation d'amplitude), (b) à la forme du signal acoustique (longueur euclidienne du signal et ses caractéristiques associées) et (c) au spectre du signal des voyelles (rapport harmonique sur bruit, fréquence du second formant, coefficient d'asymétrie, centre de gravité spectral, différences d'énergie, pente spectrale et coefficients cepstraux à échelle Mel). La plupart des caractéristiques spectrales ont montré une sensibilité différente à la privation de sommeil en fonction du type de voyelles. Des corrélations significatives ont été mises en évidence entre plusieurs paramètres acoustiques et plusieurs indicateurs objectifs (EEG et PEs) de l'état de somnolence. Dans une seconde étude, le signal vocal a été enregistré durant une tâche de rappel de listes de mots. La difficulté de la tâche était manipulée en faisant varier le nombre de mots dans chaque liste (i.e., entre un et sept, correspondant à sept conditions de charge mentale). Le diamètre pupillaire - qui est un indicateur objectif pertinent du niveau de charge mentale - a été mesuré simultanément avec l'enregistrement de la voix afin d'attester de la variation du niveau de charge mentale durant la tâche expérimentale. Les résultats ont montré que des paramètres acoustiques classiques (fréquence fondamentale et son écart type, shimmer, nombre de périodes et rapport harmonique sur bruit) et originaux (fréquence de modulation d'amplitude et variations à court-terme de la longueur euclidienne du signal) ont été particulièrement sensibles aux variations de la charge mentale. Les variations de ces paramètres acoustiques étaient corrélées à celles du diamètre pupillaire. L'ensemble des résultats suggère que les paramètres acoustiques de la voix humaine identifiés lors des expérimentations pourraient représenter des indicateurs pertinents pour la détection de l'état de somnolence et du niveau de charge mentale d'un individu. Les résultats ouvrent de nombreuses perspectives de recherche et d'applications dans le domaine de la sécurité des transports, notamment dans le secteur aéronautique
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

Dans le domaine médical, au cours des deux dernières décennies, un nombre croissant de méthodes d'analyse d'images quantitatives ont été développées dont l'analyse par régions d'intérêt, l'analyse voxel à voxel et l'analyse d'histogrammes. Cette dernière est largement utilisée dans la cadre de la recherche sur la sclérose en plaques afin de quantifier les changements pathologiques diffus particulièrement présents dans cette maladie. Un inconvénient de cette approche est que l'ensemble des informations incluses dans l'histogramme n'est pas exploité ; seules des mesures arbitraires sont choisies pour décrire l'histogramme ; incluant la moyenne, la médiane, les centiles... Ainsi dans un premier lieu, nous avons proposé d'intégrer dans un classifieur toute l'information incluse dans l'histogramme et non pas seulement quelques descripteurs locaux, dans le but d'améliorer les performances de classification des populations de sclérose en plaques (groupes dans un essai thérapeutique et in fine groupes de pronostics différents). Par la suite, étant donné que l'histogramme est une estimation trop simpliste d'une distribution de probabilité, nous présentons l'une des applications possibles de la géométrie de l'information sur les distributions de probabilité et démontrons l'intérêt de l'utilisation de la géométrie non-euclidienne dans le contexte de la classification des populations de la maladie d'Alzheimer. Nous avons notamment fait l'analogie avec le domaine de l'aéronautique, plus précisément dans l'étude des retards aéroportuaires. En effet, l'analyse actuellement réalisée se situe au niveau macroscopique et fournit un indicateur de retard moyen, sans tenir compte des mécanismes intermédiaires pouvant conduire au retard final. Ainsi, dans le cadre de la classification des retards aéroportuaires, tout comme dans les applications médicales, nous avons remplacé l'indicateur moyen par un modèle statistique paramétrique plus complet : les distributions de probabilité
Planification socio-responsable du travail dans les chaînes de montage d'aéronefs : comment satisfaire à la fois objectifs ergonomiques et économiques by Dmitrii Arkhipov( Book )

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

In this thesis, the scheduling problem of tasks in aircraft assembly lines is studied. These production lines are mainly manual and paced. Since the failure of delivery on time may result in significant penalties for the manufacturer, it is crucial to meet the schedule at each workstation taking into account both economic and ergonomic criteria. This scheduling problem can be considered as a generalized Resource-Constraints Project Scheduling Problem (RCPSP). Firstly, we review the existing ergonomic methods that can be used to evaluate the physical workload in production lines and examine their applicability to the context of aircraft assembly lines with long takt times. On the basis of this evaluation, we develop mathematical models to be introduced in considered RCPSP problems in order to take into account the ergonomic impact on the operators. Taking into consideration these ergonomic constraints, the original industrial problem is modeled as a RCPSP with special constraints and objectives integrating both economic and ergonomic aspects. Several formulations with multi-skilled operators, resources with time-dependent capacities, constraints on ergonomic factors and multi-mode tasks ordered by precedence relations with time lags are considered. Constraint Programming and Integer Linear Programming models are developed for these formulations. In order to enhance the solution procedures, novel constraint propagation techniques are proposed and implemented. A new algorithm for lower bound calculation is developed as well. The efficiency of presented models and methods are validated through numerical experiments
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
Mécanismes cognitifs et rôle du collectif dans la persévération : gestion d'événements imprévus dans l'activité de pilotage militaire by Léonore Bourgeon( Book )

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

Cette recherche porte sur les mécanismes cognitifs à l'origine de la persévération lors de la conduite de systèmes dynamiques à risques. La thèse défendue est que la persévération dans l'application d'un plan d'actions inadapté résulte d'un compromis cognitif orienté vers un « mode de pensée automatique », amenant à une représentation incorrecte de la situation et à une sous-estimation des ressources nécessaires à sa gestion. L'activation d'un « mode de pensée contrôlé », essentielle à l'adaptation à une nouvelle situation, serait favorisée par la discussion argumentée d'avis divergents au sein de l'équipe.Afin de le vérifier, trois études sont menées dans le cadre du pilotage militaire. Elles portent sur les analyses : de rapports d'accident, des processus de décision en simulation de vol statique et des interactions verbales en simulation dynamique.Elles montrent que la persévération est liée à l'implication d'un mode de pensée automatique intervenant à trois niveaux du processus de décision : le défaut de détection des informations, l'interprétation incorrecte de la situation et le recours aux procédures. Le faible niveau de ressources disponibles, induit par une charge de travail élevée, joue un rôle important dans la survenue de la persévération tandis que l'argumentation de ses points de vue favorise la flexibilité. Ainsi, lorsque la gestion d'événements imprévus requiert un coût cognitif élevé, la gestion des ressources est un élément clé de la persévération. Des pistes de recherche relatives aux communications verbales sont proposées afin d'améliorer l'exploitation des ressources du collectif et ainsi favoriser la récupération des comportements de persévération
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
Développement d'un système opérationnel de spectrométrie des neutrons dédié à la caractérisation dynamique de l'environnement radiatif naturel atmosphérique à l'Observatoire du Pic du Midi de Bigorre by Adrien Cheminet( Book )

2 editions published in 2013 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

This PhD Thesis has been achieved thanks to the joint effort between two French organizations, the French Institute for Radiological Protection and Nuclear Safety (IRSN/LMDN, Cadarache) and the French Aerospace Lab (ONERA/ DESP, Toulouse). The aim was to develop an operational neutron spectrometer extended to high energies in order to measure the dynamics of the spectral variations of the natural radiative environment at the summit of the Pic du Midi Observatory in the French Pyrenees. Thereby, the fluence responses of each detector were calculated thanks to Monte Carlo simulations. Afterwards, they were validated by means of experimental campaigns up to high energies (>20 MeV) nearby reference neutron fields. The systematic uncertainties were deduced after detailed studies of the mathematic reconstruction of the spectra (i.e. unfolding procedure). Then, the system was tested under rocks at the LSBB of Rustrel before being installed at respectively+500 m and +1000 m above sea level for the first environmental campaigns. Finally, the spectrometer has been operating for two years after its deployment at the summit of the Pic du Midi (+2885 m). The continuous data were analysed thanks to an innovative method. Some seasonal and spectral variations were observed. Some Forbush decreases were also recorded after strong solar flares. These data were further analysed thanks to Monte Carlo simulations. The data were made more attractive thanks toseveral practical applications with personal dosimetry or reliability of submicron electronics components
Trafic aérien : détermination optimale et globale des trajectoires d'avion en présence de vent by Brunilde Girardet( Book )

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

In the context of the future Air Traffic Management system (ATM), one objective is to reduce the environmental impact of air traffic. With respect to this criterion, the “freeroute” concept, introduced in the mid 1990's, is well suited to improve over nowadays airspace based ATM. Aircraft will no longer be restricted to fly along airways and may fly along fuel-optimal routes. The objective of this thesis is to introduce a novel pretactical trajectory planning methodology which aims at minimizing airspace congestion while taking into account weather conditions so as to minimize also fuel consumption.The development of the method was divided in two steps. The first step is dedicated to compute a time-optimal route for one aircraft taking into account wind conditions. This optimization is based on an adaptation of the Ordered Upwind Method on the sphere.The second step introduces a hybrid algorithm, based on simulated annealing and on the deterministic algorithm developed in the first step, in order to minimize congestion. Thus the algorithm combines the ability to reach a globally-optimal solution with a local-search procedure that speeds up the convergence
 
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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)

ED 467

ED-AA

ED Aéronautique

ED Aéronautique-Astronautique

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