Depuis ces dernières années, les composants fortement submicroniques du commerce sont utilisés dans les équipements aéronautiques pour des applications spécifiées pour durer plusieurs décennies. Toutefois, ces composants sont destinés aux marchés de masse que représentent les secteurs de la micro informatique et des télécommunications et ne sont pas spécifiques au marché aéronautique. De ce fait, ces composants sont spécialement conçus pour des besoins dits de haute performance ou de basse consommation et pour lesquels la fiabilité n’est pas un critère prioritaire. Pour satisfaire ces marchés, une nouvelle génération technologique émerge tous les deux ans en imposant à chaque fois, une diminution des dimensions des métallisations BEOL ainsi que des transistors FEOL et/ou l’introduction de nouveaux matériaux. Ces modifications ont conduit à une aggravation des mécanismes de défaillance par usure pour les générations de composants fortement submicroniques, au point de ne plus satisfaire les spécifications en durée de vie des équipements aéronautiques. Cette étude s’attache donc à montrer l’impact que peuvent avoir la réduction des dimensions ainsi que la nature des matériaux, sur la durée de vie des technologies numériques CMOS 500 à 45 nm. Pour cela, les mécanismes de défaillances du circuit intégré ont été modélisés et étudiés au travers de trois applications aéronautiques. En complément, des tests de vieillissement de type HCI et NBTI pratiqués sur une SRAM de génération 90 nm ont permis de valider les prédictions. Enfin, les travaux aboutissent à une méthodologie de sélection de composants fortement submicroniques pour une application spécifique, en fonction de la technologie. / For some years, deep sub micron components have been used in aeronautic equipment for long term applications (generally few decades). However, these components are devoted to mass markets that are basically microcomputers and telecommunications and not especially to aeronautics. Hence, deep sub micron components are manufactured for high performance and low consumption needs and unfortunally, reliability is not the main concern. In order to supply these markets, a new generation of components generally arise every two years, introducing BEOL and FEOL scaling and/or new materials. As a consequence, these improvements have induced a lifetime degradation of devices that can threaten their use for longtime specifications of aeronautic equipement. This study points out the effects of scaling and material improvements on the lifetime degradation of CMOS integrated cicuits between the nodes 500-45 nm. To do so, silicon failure mechanisms have been modelised and investigated on three aeronautic applications. As a complement, some HCI and NBTI lifetests have been performed on 90 nm SRAM in order to validate previous lifetime predictions. Finally, this work leads to a methodology for the selection of deep sub micron components for a specific use, depending on the technology.

Modélisation et analyse d’un système de dégivrage en aéronautiqueRésuméCe manuscrit de thèse aborde les travaux de modélisation d’une nouvelle technologie électromécanique pour le dégivrage en aéronautique en mode vol.Le principe de fonctionnement de la technologie étudiée repose sur la déformation mécanique des surfaces à dégivrer à partir d’efforts électromagnétiques générés par une excitation en courant électrique de forte intensité. La solution imaginée par le partenaire industriel Zodiac Aerospace, a conduit à un démonstrateur dont les premiers essais ont été lancés préalablement à cette thèse. À partir des résultats obtenus, l’objectif de ces travaux de thèse a été d’obtenir un modèle adapté pour les futures démarches d’optimisation dans le but ultime d’aller vers une solution de dégivrage plus électrique que les solutions existantes, performante, et plus efficace en termes de rendement énergétique.Une modélisation multiphysique a été réalisée. Cette modélisation est constitué de plusieurs sous modèles analytiques qui ont été intégrés sur une plateforme de résolution numérique. La modélisation mécanique met en œuvre une approche de type plaque par éléments bande, qui a été résolu en fonction du temps par une méthode de différences finies. Le modèle mécanique résultant est dit semi-analytique. La modélisation électromagnétique repose sur une définition analytique et a présenté comme difficulté la complexité de la définition géométrique du démonstrateur. Un circuit électrique équivalent du dispositif complet a été identifié et les équations du modèle électrique ont été définies ; ceci a permis de réaliser une analyse énergétique pour comprendre la transformation des forces de nature différente et mettre en évidence la possibilité d’une future optimisation.Les résultats de simulation à partir du modèle final représentent assez bien la dynamique de la déformation mécanique observée expérimentalement mais présentent en revanche des limitations en termes de précision.Mots clé : Dégivrage électromécanique, aéronautique, modélisation multiphysique, déformation de plaques, force de Laplace. / Modeling and analysis of an electromechanical de-icing system in aeronauticsAbstractThis thesis report explains the modeling procedure of a new electromechanical de-icing technology in aeronautics for in-flight application.The operation principle of the technology resides in the mechanical deformation of the working surface caused by the effect of electromagnetic forces generated from a high-intensity current source.The industrial partner Zodiac Aerospace conceived this solution they carried out the construction of a demonstrator and a series of tests prior to this Ph.D. Based on the obtained results, the aim of this project was to achieve an adequate model of the de-icing system that should be suitable for further optimization of the device, such that a more electric de-icing solution will be proposed, with good performance and with higher energetic efficiency.A multiphysiscs model was developed, which comprises multiple analytical submodels that where integrated into a numerical resolution platform. The mechanical submodel implements a strip approach for plates solved via a finite differences method that permits time dependence evaluation, and can be defined as semi analytical. Another submodel is based on the mathematical definition of the electromagnetic behavior, the main complication of which was to consider the complex geometrical definition of the demonstrator. An equivalent electric circuit for the whole system was identified and the equations for an electrical submodel where then established. This allowed the study of the energy transformation and repartition, and reveals the possibility of future optimization.Simulation results from the final model properly reproduce the dynamics of the mechanical deformation response as were observed during the previous experiments, but also reveals some minor accuracy problems.Key words : Electromechanical de-icing, aeronautics, multiphysics modeling, deformation of plates, Laplace force.

L’industrie aéronautique est basée sur le compromis entre les performances et les prix. L’objectif principal est de réduire la masse dans le but d’augmenter le rayon d’action ou la masse utile. Ce document présente une façon innovante de concevoir des matériaux composites basée sur une nouvelle technologie textile et par conséquent une nouvelle stratégie de conception. Je vais me focaliser sur deux applications industrielles qui consistent à ajouter de nouvelles fonctions à des matériaux composites pour réduire le nombre de pièce et donc la masse globale. La seconde application est orientée vers les pièces aux surfaces non développables. Dans cette application, je montrerai comment il est possible d’ajouter des propriétés mécaniques à de nouvelles architectures textiles dans le but d’obtenir un meilleur rapport masse/performance. / Aeronautical industry is made of compromises between the performances and the costs. The main goal is to reduce the mass in order to increase either the flight range or the useful mass. This document presents the innovative way to design composite materials based on a new textile technology and as a consequence a new way of design strategy. I’ll focus on two industrial applications which consist in adding new features to composite materials in order to reduce the number of parts and so on the global mass. The first application is the conception of a thermally conductive composite material which could allow a new way to design on flight computers andelectronic devices. The second application is focused on the non developable shape parts. In this application, I’ll show how we have added mechanical properties to new textile architectures in order to obtain a better mass/performance factor.

Les écoulements diphasiques turbulents sont présents dans de nombreux systèmes industriels (moteur à piston, turbines à gaz, moteurs fusée...). La compréhension fine de telles configurations s'avèrent de nos jours nécessaire pour limiter notamment les émissions de polluants et de gaz à effet de serre, et la consommation des énergies fossiles. Nous nous intéressons ici à la simulation aux grandes échelles des écoulements diphasiques turbulents, permettant de capturer une large partie du spectre de la turbulence, et ainsi être capable de prédire des phénomènes instables ou transitoires. La phase dispersée est ici modélisée par une approche eulérienne, en raison de ses avantages dans le contexte du calcul haute performance. Le travail de cette thèse a consisté à étendre le formalisme eulérien existant dans le code AVBP à la simulation de sprays polydisperses dans des écoulements turbulents. Pour cela, le Formalisme Eulérien Mésoscopique (FEM) a été couplé à une approche Multi-fluide. Cette nouvelle approche, intitulée Formalisme Eulérien Mésoscopique Multi-fluide (FEMM), a été évaluée sur des cas simples canoniques, permettant de bien caractériser le comportement autant en terme de dynamique turbulente que d'effets polydisperses. Les stratégies numériques disponibles dans le code de calcul AVBP sont aussi analysées, afin d'en cerner les limites pour la simulation eulérienne d'une phase liquide. Ce nouveau formalisme est finalement appliqué à la configuration aéronautique MERCATO, pour laquelle on dispose de résultats numériques obtenus avec d'autres approches (FEM et approche lagrangienne), et de résultats expérimentaux. Un accord satisfaisant avec l'expérience est montré pour toutes les approches, même si le FEM, monodisperse, obtient de moins bon résultats en terme de fluctuations. D'autres résultats expérimentaux s'avèrent nécessaires pour évaluer les approches et déterminer quelle est la plus prédictive pour cette configuration, notamment concernant la fraction massique de kerosene, autant en phase liquide qu'en phase gazeuse.

Le travail présenté dans ce mémoire est consacré à la combustion turbulente non-prémélangée dans des écoulements rapides, et éventuellement diphasiques. Pour ce type de conditions, il devient nécessaire, du point de vue de la modélisation, de tenir compte du couplage existant entre les effets de compressibilité, les processus de mélange turbulent et la cinétique chimique. Dans ces écoulements, la conversion de tout ou partie de l'énergie cinétique de l'écoulement sous forme d'enthalpie sensible va influencer le développement des réactions chimiques et peut contribuer notablement à la conversion des réactifs en produits de combustion ainsi qu'à la stabilisation des flammes. De plus, les échelles de temps caractéristiques du mélange turbulent et de la cinétique chimique sont susceptibles d'être du même ordre de grandeur et l'hypothèse de chimie infiniment rapide n'est pas toujours applicable. Dans cette étude, une approche basée sur l'évaluation de la PDF jointe de deux quantités scalaires est retenue : la première variable permet de quantifier la richesse locale du mélange, la seconde caractérise l'écart à l'état d'équilibre chimique. Une hypothèse de "chimie brusque" permet d'introduire une dépendance explicite entre ces deux variables pour s'en tenir à la seule détermination de la PDF de la variable de mélange. Cette approche est étendue au cas de la combustion supersonique en considérant de surcroît les variations d'enthalpie totale. Enfin, les fuctuations de composition induites par la vaporisation d'un des deux réactifs sont elles-aussi prises en compte. Le modèle complet est implanté dans un code de calcul Navier-Stokes tridimensionnel compressible et réactif. Dans le cadre de cette étude, la résolution est couplée à une méthode d'adaptation de maillage qui permet d'améliorer significativement la représentation des zones de mélange et des fortes discontinuités. L'approche proposée est ensuite validée en s'appuyant sur différentes géométries : jets co-courants supersoniques H2-air vicié, jets fortement sous-détendus, chambre de combustion de type Scramjet. Enfin, le modèle est aussi employé pour effectuer un calcul de la configuration Mascotte de l'Onera dans un cas sous-critique. Les simulations numériques correspondantes conduisent à des résultats encourageants et ouvrent de nombreuses perspectives aussi bien quant à l'utilisation du modèle le cadre d'approches U-RANS ou LES que vis-à-vis de son extension à des conditions de combustion extrêmes (super-critiques).

Dans cette étude, nous évaluons la résistance à la fatigue thermique du Superwaspaloy et modélisons son endommagement sous de telles sollicitations afin de fournir au partenaire industriel (SEP) des “outils” permettant d'évaluer la durée de vie des aubes des turbopompes du moteur VULCAIN. L'endommagement du Superwaspaloy est d'abord étudié en considérant un élément de volume critique soumis à différents chargements mécanothermiques. L'endurance du matériau est discutée en rendant compte de l'influence de divers paramètres : type de sollicitation, température d'essai, fréquence de sollicitation, environnement. A partir des observations micrographiques, nous identifions les mécanismes d'endommagement et expliquons leur dépendance des paramètres de sollicitation. La comparaison des résultats de fatigue oligocyclique isotherme et anisotherme nous permet de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu en fatigue anisotherme et de dégager quelques tendances pour modéliser la durée de vie. Le Superwaspaloy est ensuite étudié en fatigue thermique sur un banc de fatigue thermique de conception originale. Nous exposons les résultats obtenus pour deux géométries d'éprouvette en insistant sur les mécanismes d'amorçage et de propagation des fissures. Sur la base d'observations métallographiques, nous proposons une description de l'endommagement du matériau dans le cas de sollicitations thermiques cycliques. Enfin, nous exposons la modélisation de l'endommagement du Superwaspaloy en fatigue thermique. Nous proposons deux modèles basés sur la mécanique de l'endommagement pour décrire la durée de vie des éprouvettes de fatigue thermique. Le premier repose sur la théorie de la variable interne du dommage au sens de Chaboche, et évalue la ruine des éprouvettes en considéra nt le cumul des dommages de fatigue et de fluage. Le second décrit l'avancée d'une fissure par la ruine d'un élément microstructural sous l'interaction des dommages de fatigue, de fluage et d'oxydation. Ces deux modèles sont identifiés et testés à l'aide des résultats obtenus en fatigue oligocyclique isotherme et anisotherme. Finalement, ils sont appliqués aux structures de fatigue thermique pour vérifier leur aptitude à évaluer l'endommagement du matériau.

La complexité croissante des applications technologiques et scientifiques, le cycle de vie plus court des produits et la mondialisation des marchés imposent aux entreprises oeuvrant dans des industries de haute technologie de nouvelles pratiques comme l'ouverture et la collaboration. Le changement des structures et des modes opératoires des entreprises exige une révision des modèles d'affaires. Depuis le début des années 90, le courant de la recherche sur le modèle d'affaires s'est attaché à analyser ses fonctions et ses logiques. Les éléments clés constituants le modèle d'affaires sont: l'envergure de produits et de marché, une stratégie axée sur la différenciation, la clientèle cible, le réseau de valeur, les sources de création de valeur, l'organisation de la chaîne de valeur, les ressources stratégiques, les compétences et les ressources distinctives. Néanmoins, nous avons identifié peu d'études qui s'intéressent particulièrement au test du modèle de l'innovation ouverte au secteur aéronautique. L'objet de notre recherche consistera donc à répondre à la question suivante: « Comment les concepts d'innovation ouverte influencent-ils les logiques des modèles d'affaires des firmes, oeuvrant dans l'industrie aéronautique au Québec? » La démarche méthodologique se base sur une approche qualitative de type exploratoire. La stratégie de recherche a favorisé la réalisation d'une étude de cas d'un des maîtres d'oeuvre de l'industrie aéronautique au Québec, soit Pratt & Whitney Canada (P&WC). Ce choix a visé à expérimenter le cadre théorique développé dans la revue de littérature, pour répondre à notre question de recherche. Le modèle d'affaires de la compagnie a été analysé dans le but d'identifier le degré d'influence des concepts du modèle d'innovation ouverte sur les logiques du modèle d'affaires de la compagnie (logique expertise, logique client, logique réseau et logique génération de revenu). Pour ce faire, nous avons d'abord procédé à une étude documentaire, puis nous avons réalisé trois entrevues exploratoires auprès de hauts cadres ayant des connaissances sur les stratégies de développement du secteur aéronautique au Québec et des défis que l'industrie a relevé. Ces entrevues ont eu lieu à la Commission des Partenaires de Marché de Travail (qualification de main d'oeuvre en aérospatial) et la Comité sectorielle de Main d'oeuvre en Aérospatiale Québec (CAMAQ). Ensuite, sept entrevues ont été réalisées auprès des directeurs et hauts cadres de P&WC ayant une expertise en lien avec l'objet de notre étude. Les résultats de l'analyse nous permettent d'identifier les fonctions du modèle d'affaires de P&WC qui s'avère traduire une approche systémique conforme au six principales fonctions du modèle d'affaires. Il s'agit de la proposition de valeur, le segment de marché, la structure de la chaîne de valeur, la structure des coûts et les marges cibles, la position de l'entreprise dans le réseau de valeur, la stratégie concurrentielle. La conception et la mise en oeuvre des modèles d'affaires de P&WC (par conséquent les fonctions de ces derniers) sont guidées par les enjeux stratégiques préoccupant actuellement la compagnie, soit: la productivité et la création d'avantages concurrentiels. En outre, nous constatons que l'approche systémique se traduit dans les choix stratégiques du modèle d'affaires de P&WC. L'influence des concepts du modèle d'innovation ouverte sur les logiques du modèle d'affaires de P&WC est importante durant les premières phases de maturité de la technologie. À ce stade, la collaboration touche à la recherche fondamentale et favorise le partage des investissements, des risques et de la recherche avec des partenaires. Toutefois, cet impact est moins considérable à des phases plus avancées de la maturité de la technologie. Une fois que la production atteint un stade avancé, le risque technologique diminue et le coût de développement augmente. La maturité de la technologie conduit à une augmentation du risque, de perte du contrôle sur l'utilisation des nouvelles technologies développées et une baisse des opportunités de collaboration. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Fonctions du modèle d'affaires, Logiques du modèle d'affaires, Création de valeur, Processus d'innovation, Commercialisation de l'innovation, Modèle d'innovation ouverte, Chaîne de valeur, Transfert du savoir, Aéronautique.

La gestion de connaissances prend de plus en plus de place dans ce que l'on appelle la nouvelle économie du savoir. L'importance des connaissances provient du fait que l'humain est le moteur stratégique permettant aux entreprises de se doter d'un avantage compétitif exceptionnel. Les organisations doivent considérer que l'individu qui œuvre en son sein est le seul et unique à détenir cette richesse. Les nouveaux enjeux auxquels elles sont confrontées relève en très grande partie de la façon dont elles géreront les savoirs stratégiques. En regard de ces savoirs stratégiques qui se forment et se développent à l'intérieur de ces pratiques managériales, n'oublions pas le fait qu'ils peuvent provenir de deux sources majeures. C'est-à-dire des individus (jeunes professionnels ou personnes plus âgées) ou de l'organisation même. Pour parvenir à faire ressortir ces connaissances, la mise en place d'une approche managériale favorable à la création de connaissances prend tout son sens. De ce fait, une gestion plus dynamique et participative incitera les gens à échanger ce qu'ils connaissent et à en faire bénéficier leurs pairs. D'autres facteurs tels que l'environnement interne de l'entreprise ainsi que sa stratégie peuvent venir influencer ce goût de partage d'informations. Une fois intériorisé, ce savoir pourra se transformer en connaissances propres pour tous les membres de l'organisation qui souhaitera en bénéficier. Ce mémoire s'inscrit dans une perspective de compréhension de certains facteurs qui favorisent le transfert intergénérationnel de connaissances. L'objectif consiste à présenter quelles sont les pratiques favorables à la conservation des savoirs stratégiques dans une entreprise du secteur de la haute technologie, plus particulièrement dans l'industrie de l'aéronautique. Il présente les résultats d'une analyse détaillée, basée entre autre, sur le modèle de gestion de connaissances de Nonaka et Takeuchi (1995). ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : gestion de connaissances, savoirs stratégiques, transfert intergénérationnel de connaissances, approche managériale, environnement interne, stratégie d'entreprise, haute technologie, aéronautique.

Ce travail de thèse a pour objectif la modélisation et la caractérisation des matériaux poreux, et en particulier des matériaux fibreux utilisés dans un contexte aéronautique. La première partie est consacrée à la modélisation des matériaux poreux. Le modèle de Biot-Allard ainsi qu'un modèle simplifié dit de "fluide équivalent" sont présentés. Le modèle simplifié, encore appelé modèle "limp", est basé sur l'hypothèse que la rigidité du matériau est négligeable par rapport à celle de l'air. Il est donc principalement dédié aux matériaux souples du type laine de verre ou coton. Un critère d'utilisation de ce modèle est présenté dans cette partie. On montre alors que, dans la majorité des cas, le modèle limp peut être utilisé en dehors des fréquences de résonance du squelette et ce, même pour des matériaux rigides. La seconde partie de ce travail propose trois nouvelles méthodes de caractérisation mécanique basses et moyennes fréquences dédiées aux matériaux fibreux. Le module d'Young et le facteur d'amortissement du squelette sont estimés indirectement par l'étude du comportement mécanique du matériau soumis à diverses sollicitations. Les deux premières méthodes placent le matériaux poreux dans un contexte proche de son utilisation réelle : étude de la transmission et du rayonnement acoustique de parois revêtues du matériau poreux. Dans les deux cas, le modèle utilisé pour l'inversion tient compte de l'effet de l'air saturant le matériau et de son couplage avec le milieu extérieur. La troisième méthode est basée sur la mesure de l'impédance mécanique d'un échantillon de taille réduite soumis à une sollicitation en tractioncompression. L'échantillon est placé dans une cavité fermée afin de limiter l'effet de l'air ambiant. Un transducteur électrodynamique est utilisé comme source et comme capteur. Ce banc de mesure a fait l'objet d'un dépôt de brevet en 2007. Les premiers résultats obtenus à l'aide d'un prototype ont permis de valider la méthode.

Notre travail de thèse se place dans le cadre du projet RNTL USIQUICK (www.usiquick.com) dont l'objet est de répondre aux besoins des industries aéronautiques dans le domaine de la fabrication de pièce de structure de complexité moyenne à forte. Il s'agit d'assurer l'automatisation de l'élaboration des posages, de la gamme et des programmes d'usinage de ce type de pièce. Notre contribution se trouve dans l'étude du Transformateur qui est le module de transformation de la géométrie pièce en une géométrie adaptée à la fabrication. Ce Transformateur doit fournir les informations nécessaires aux 2 modules en aval d'USIQUICK : le module Préparation et le module Calcul de Trajectoire. <br />L'enchaînement des étapes permettant le calcul de ces fonctions est déterminé. Il comporte :<br />- une première étape d'enrichissement du modèle géométrique CAO,<br />- une deuxième étape permettant d'extraire les entités d'usinage élémentaires. Aux faces sont ainsi liées les informations technologiques suivantes : mode d'usinage, directions et outils possibles,<br />- une troisième étape d'analyse du graphe d'adjacence de la pièce qui détermine les faces pouvant être usinées simultanément.<br />Ces étapes sont implémentées en CAA® dans un démonstrateur dont la validité est présentée sur quelques exemples. Son degré de robustesse est évalué.<br />Les apports de ce travail sont relatifs à la notion d'entité élémentaire, d'entité de haut niveau orientée type d'usinage, de caractérisation des extrémités d'élancements et à la définition de fonctions opérateur.<br />Le mémoire se termine par une synthèse des fonctions qui devraient être implémentées dans le logiciel CATIA afin que le Transformateur devienne un produit industriel.