Chaque année, d'innombrables collisions se produisent entre des avions en vol et des oiseaux. L'impact aviaire, menace redoutée par les pilotes, concerne tant l'aviation civile que son pendant militaire. Les statistiques démontrent que, même si fort heureusement le nombre d'accidents graves reste limité, les incidents sont de plus en plus nombreux. Parmi les acteurs qui luttent contre ce danger, les constructeurs d'avions jouent un rôle prépondérant. Contraints par des réglementations internationales, ils s'attachent à produire des éléments de structure qui résistent à l'impact d'oiseaux. Dans la mise au point de leur produits, les avionneurs démontrent cette résistance à l'aide d'essais d'impact : on accélère un simulant d'oiseau jusqu'à la vitesse voulue -- de l'ordre de la vitesse de croisière nominale de l'avion -- et on le projette sur un aileron ou un morceau de fuselage. La présente thèse doctorale, co-dirigée par les professeurs Philippe Bouillard de l'ULB et Marc Pirlot de l'ERM, contribue doublement à l'amélioration de ces techniques d'essais dynamiques. D'une part, elle réalise la mise au point et la validation d'un lanceur pyrotechnique à double étage pour l'accélération du simulant d'oiseau. Un canon de calibre 20 mm est combiné avec un accélérateur de calibre 160 mm. La combustion d'un mélange de poudre propulsive contenu dans une douille adaptée génère les gaz à haute température et à haute pression nécessaires à l'accélération d'un simulant d'oiseau dûment confiné dans un conteneur de protection. Un dispositif de séparation arrête le conteneur afin que seul le simulant d'oiseau percute l'élément d'avion à l'essai. La solution pyrotechnique à double étage mise au point est validée par de nombreux tirs instrumentés en vitesse, en accélération et en pression ; elle se révèle conforme aux exigences de sécurité et de reproductibilité. Le lanceur pyrotechnique présente par rapport aux solutions pneumatiques, utilisées à notre connaissance dans tous les autres centres d'essais, des avantages indéniables de compacité ainsi que de rapidité et de souplesse de mise en oeuvre. D'autre part, la migration des alliages métalliques vers les matériaux composites est amorcée depuis plusieurs années déjà dans le monde de la construction aéronautique. Pour optimiser les structures, une connaissance des caractéristiques de ces matériaux est indispensable. Les modes de rupture font partie des caractéristiques encore mal connues. La mesure du déplacement hors-plan lors du tir sur panneaux plans est une des manières de quantifier le comportement du matériau sous l'action d'un impact. Cette mesure s'opère généralement de manière statique, après le tir. Une méthode de mesure dynamique a été mise au point, basée sur l'emploi de techniques de stéréoscopie par corrélation numérique d'images. Cette technique a été validée au moyen d'une méthode métrologique indépendante d'extensométrie laser. ABSTRACT Countless collisions occur each year between airplanes and birds. Bird strike is a concern to both civilian and militay aircraft. Statistics show that, although the number of serious accidents fortunately remains low, the number of incidents keeps increasing. Amongst the actors tackling this issue, aircraft manufacturers play an important role. In compliance with international regulations, they have to produce structural elements that withstand bird impact. During the development of their products, aircraft manufacturers have to demonstrate this resistance through bird impact trials : a bird surrogate is accelerated to the required velocity - often close to the nominal cruise speed of the aircraft - and launched onto a flap or a piece of fuselage. This PhD thesis has been co-supervised by Professor Philippe Bouillard (ULB) and Professor Marc Pirlot (ERM-KMS). Its contribution to the improvement of the aforementioned dynamic trials is twofold. One one hand, a two-stage pyrotechnical launcher for bird surrogates has been developed and assessed. A 20 mm caliber gun is connected to a 160 mm diameter launcher. The combustion of a propellant mixture in a cartridge case generates high pressure, high temperature gases which accelerate a bird surrogate protected by a cylindrical container. A stripper refrains the container from hitting the target pane. The pyrotechnical solution has been assessed through an important number of firings where pressure, velocity and acceleration have been measured. The solution has proven compliance with both the safety requirements and the repeatability specifications. Its advantages compared to the pneumatic solutions used, as far as we know, in all other test centres, include compactedness as well as flexibility and high firing rate. On the other hand, migration towards composite materials has been initiated years ago in the area of aeronautical constructions. To optimize structures, a thorough knowledge of these new materials is required. Failure modes belong to the still badly known features of carbon reinforced plastics. Measuring the out-of-plane deformation when firing on a flat pane is one way of quantifying the material's behaviour under impact. This measurement is most frequently made in a static way, after completion of the firing. A dynamic measuring method has been developed, based upon stereoscopic digital image correlation techniques. This technique has been validated by means of an independent laser extensometer measuring method.

Aircraft strikes are a significant safety hazard on airports worldwide. Wildlife management at airfields is the most effective tactic to reduce airstrike risk – to modify the habitat to be undesirable to animals. Tall fescue grasses containing a fungal symbiont may serve that purpose. They produce alkaloids that convey resistance to some grass-feeding invertebrates, which might in turn reduce incidence of insectivorous birds. A commercial endophytic grass (Avanex™) consisting of ‘Jackal’ tall fescue infected with a unique endophyte (AR 601) is purported to contain especially high levels of alkaloids and to reduce bird populations if planted at airports. I evaluated it against the common KY31 tall fescue with its wild-type endophyte for invertebrate and vertebrate deterrence. Invertebrate abundance, survival, growth, and development were generally similar on Jackal E+ or KY31 E+. Spanish goats and wild birds showed no avoidance of Jackal E+, nor did Jackal E+ contain significantly higher levels of alkaloids than did KY31 E+. The Avanex™ tall fescue was not any better than KY31 in deterring herbivores but the concept is sound. However, better understanding of the relationship between grass, endophyte, alkaloid, and herbivore is needed to inform how such grasses might be used to reduce bird strike hazard.

Tato diplomová práce se zaměřuje na stanovení geometrických a materiálových parametrů konstrukce slotu letadla B737-200. V této práci je vypracovaný návrh kompozitového slotu s ohledem na dané zatěžovací případy, včetně tzv. “bird strike”. Analytické výpočty jsou ověřené metodou konečných prvků (MKP) v programech MSC.Nastran/Patran, MSC.Dytran

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Durant le vol d'un aéronef, la collision avec un oiseau est un risque important que les autorités de certification imposent de prendre en compte. Dans le cas du choc sur pointe avant, la protection du fond pressurisé est assurée par un bouclier. La compréhension du comportement d'une telle structure sandwich sous impact est essentielle pour permettre l'amélioration des boucliers existants. Ces travaux ont pour buts de comprendre l'influence des différents paramètres de conception du bouclier sur son comportement et sur la protection de la cible, et de mettre en place une méthodologie pour réaliser une telle étude. Pour cela, un modèle éléments finis générique est créé pour être utilisé dans l'étude paramétrique. Une méthode de mesure de la déformée est proposée pour permettre la comparaison rapide d'un grand nombre de cas et la compréhension du comportement de chaque bouclier. Elle s'appuie sur la décomposition de la déformée en trois modes : Indentation, Flexion et Écrasement. Une étude de criblage est ensuite réalisée pour classer les paramètres de définition par ordre d'influence. L'étude paramétrique est réalisée sur les six paramètres les plus influents. Un plan d'expérience de type carré Latin est choisi et sept grandeurs différentes sont suivies. Le cadre des processus gaussiens est utilisé pour créer des modèles réduits, qui sont utilisés pour étudier l'évolution du comportement du bouclier sur l'ensemble du domaine à l'aide d'analyses de sensibilité. Les effets de chaque paramètre sont identifiés et expliqués. Enfin, une méthode pour l'utilisation de ces modèles réduits dans le cadre d'optimisations est proposée. / During an aircraft flight, the possible collision with a bird is a major threat, and the certification authorities require to take ît into account. In the case of a nose strike, the pressurized bulkhead is protected by a shield. Understanding the behaviour under impact of such a sandwich structure is essential. This work has two main goals: understanding the design parameters influence on the shield behaviour, and propose a methodology to conduct this study. Firstly, a generic finite element model is created to be used in a parametric study. A tool to measure the shield deformation is proposed to make it possible to easily compare the behaviour of different shields and to help understanding the behaviour of a shield. This tool is based on the projection ofthe shield deformation on a basis comprising three modes: Indentation, Bendîng and Crushing. A screening study is then conducted to rank the design parameters with respect to their influence. A parametric study is then conducted on the six first parameters. A Latin hyper-square is used for the design of experiment and seven different quantifies are studied. The Gaussian processes framework is used to create surrogates models. Global sensitivity analyses are then conducted to study the variation of the shield behaviour in the whole design space. The effects of each parameterare measured and explained. Finally, a method to minimize the shield mass, using the surrogate models to enforce minimal target protection criteria, is presented.

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Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-01-16T13:49:44Z No. of bitstreams: 1 lailahauckcosta.pdf: 5163228 bytes, checksum: bbae823dc62d479d390b55e6f4762718 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-01-23T14:08:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lailahauckcosta.pdf: 5163228 bytes, checksum: bbae823dc62d479d390b55e6f4762718 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-23T14:08:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lailahauckcosta.pdf: 5163228 bytes, checksum: bbae823dc62d479d390b55e6f4762718 (MD5) Previous issue date: 2017-08-31 / Perigo da fauna em aeródromos é o risco potencial de colisão de uma aeronave com espécies da fauna. Em todo o mundo, o índice de colisões desta natureza está aumentando. Assim, a presença incontrolada de animais nas imediações das pistas de pousos e decolagens é um dos riscos que as aeronaves enfrentam durante suas operações, principalmente durante a decolagem e aterrissagem, quando há maior possibilidade de colisões. Por este motivo, faz-se necessário implementar ações de controle e manejo da fauna que devem efetivar a redução ou, até mesmo, a interrupção de colisões em aeródromos. Para tanto, deve ser realizada uma avaliação do risco da fauna associada ao aeródromo, de forma a identificar espécies-problema e direcionar a aplicação de recursos para controle das espécies que representam maior risco para as operações do aeroporto. Considerando o maior risco de colisão de aeronaves com aves, o presente trabalho buscou avaliar o risco da avifauna para o Aeroporto Presidente Itamar Franco, um aeroporto estrategicamente localizado na Zona da Mata de Minas Gerais e que atende à região com voos regulares para passageiros e com infraestrutura para logística de carga aérea. Para identificação da avifauna associada a este aeroporto, foi realizado um levantamento bibliográfico que resultou em 185 espécies registradas no ano de 2001, antes da construção do aeroporto, e um levantamento de campo com duração de doze meses, de 2015 a 2016, que teve como resultado o registro de 130 espécies. No mesmo período de 2015 a 2016 também foram identificados os potenciais focos de atração da avifauna tanto no aeroporto como na ASA, que são representados, principalmente, por fontes de alimento às aves. Além disso, através do sensoriamento remoto e da aplicação do índice de vegetação NDVI, foi avaliada a evolução temporal da fragmentação vegetal na ASA do Aeroporto Presidente Itamar Franco, que pode influenciar fortemente a diversidade e o comportamento das espécies de aves na região. Por último, com a aplicação de metodologias propostas na legislação brasileira, foram identificadas as espécies-problema, oito ao total, e, a partir destas informações, foram propostas ações que contribuirão para controle destas espécies. / Wildlife hazard at aerodromes is the potential risk of an aircraft colliding with species, soil or airspace. Across the world, the rate of collisions of this nature is increasing. Thus, the uncontrolled presence of animals in the vicinity of runways is one of the risks that aircraft face during their operations, especially during landing and take-off, when there is a greater possibility of collisions. Because of this, it is necessary to implement actions of wildlife control and management that should effect the reduction or even the interruption of collisions in aerodromes. In order to do so, a risk assessment of the fauna associated with the aerodrome must be carried out in order to identify problem species and to direct the application of resources to control the species that represent greater risk for the airport operations. Considering the greater risk of collision of aircraft with birds, the present work sought to evaluate the risk of avifauna to Presidente Itamar Franco Airport, a strategically located airportin the Zona da Mata of Minas Gerais and that serves the region with scheduled flights for passengers and with infrastructure for air cargo logistics. In order to identify the avifauna associated with this airport, a bibliographic survey was carried out, which resulted in 185 species registered in the year 2001, before the construction of the airport, and work sessions on field lasting twelve months, from 2015 to 2016, which resulted in the registration of 130 species. In the same period from 2015 to 2016, potential sources of avifauna attraction were identified at both the airport and the ASA, which are mainly represented by food sources to birds. In addition, through remote sensing and the application of the NDVI vegetation index, the temporal evolution of plant fragmentation in the ASA of the Presidente Itamar Franco Airport was evaluated, which can strongly influence the diversity and behavior of the bird species in the region. Finally, with the application of methodologies proposed in the Brazilian legislation, the problem species were identified, a total of eight, and, from this information, actions were proposed that will contribute to the control of these species.

Chaque année, d'innombrables collisions se produisent entre des avions en vol et des oiseaux. L'impact aviaire, menace redoutée par les pilotes, concerne tant l'aviation civile que son pendant militaire. Les statistiques démontrent que, même si fort heureusement le nombre d'accidents graves reste limité, les incidents sont de plus en plus nombreux.<p>Parmi les acteurs qui luttent contre ce danger, les constructeurs d'avions jouent un rôle prépondérant. Contraints par des réglementations internationales, ils s'attachent à produire des éléments de structure qui résistent à l'impact d'oiseaux.<p>Dans la mise au point de leur produits, les avionneurs démontrent cette résistance à l'aide d'essais d'impact :on accélère un simulant d'oiseau jusqu'à la vitesse voulue -- de l'ordre de la vitesse de croisière nominale de l'avion -- et on le projette sur un aileron ou un morceau de fuselage. <p><p>La présente thèse doctorale, co-dirigée par les professeurs Philippe Bouillard de l'ULB et Marc Pirlot de l'ERM, contribue doublement à l'amélioration de ces techniques d'essais dynamiques.<p><p><p>D'une part, elle réalise la mise au point et la validation d'un lanceur pyrotechnique à double étage pour l'accélération du simulant d'oiseau. Un canon de calibre 20 mm est combiné avec un accélérateur de calibre 160 mm. La combustion d'un mélange de poudre propulsive contenu dans une douille adaptée génère les gaz à haute température et à haute pression nécessaires à l'accélération d'un simulant d'oiseau dûment confiné dans un conteneur de protection. Un dispositif de séparation arrête le conteneur afin que seul le simulant d'oiseau percute l'élément d'avion à l'essai. La solution pyrotechnique à double étage mise au point est validée par de nombreux tirs instrumentés en vitesse, en accélération et en pression ;elle se révèle conforme aux exigences de sécurité et de reproductibilité. Le lanceur pyrotechnique présente par rapport aux solutions pneumatiques, utilisées à notre connaissance dans tous les autres centres d'essais, des avantages indéniables de compacité ainsi que de rapidité et de souplesse de mise en oeuvre.<p><p><p>D'autre part, la migration des alliages métalliques vers les matériaux composites est amorcée depuis plusieurs années déjà dans le monde de la construction aéronautique. Pour optimiser les structures, une connaissance des caractéristiques de ces matériaux est indispensable. Les modes de rupture font partie des caractéristiques encore mal connues. La mesure du déplacement hors-plan lors du tir sur panneaux plans est une des manières de quantifier le comportement du matériau sous l'action d'un impact. Cette mesure s'opère généralement de manière statique, après le tir. Une méthode de mesure dynamique a été mise au point, basée sur l'emploi de techniques de stéréoscopie par corrélation numérique d'images. Cette technique a été validée au moyen d'une méthode métrologique indépendante d'extensométrie laser. <p><p><p>ABSTRACT<p><p>Countless collisions occur each year between airplanes and birds. Bird strike is a concern to both civilian and militay aircraft. Statistics show that, although the number of serious accidents fortunately remains low, the number of incidents keeps increasing.<p>Amongst the actors tackling this issue, aircraft manufacturers play an important role. In compliance with international regulations, they have to produce structural elements that withstand bird impact. During the development of their products, aircraft manufacturers have to demonstrate this resistance through bird impact trials :a bird surrogate is accelerated to the required velocity - often close to the nominal cruise speed of the aircraft - and launched onto a flap or a piece of fuselage.<p><p>This PhD thesis has been co-supervised by Professor Philippe Bouillard (ULB) and Professor Marc Pirlot (ERM-KMS). Its contribution to the improvement of the aforementioned dynamic trials is twofold.<p><p><p>One one hand, a two-stage pyrotechnical launcher for bird surrogates has been developed and assessed. A 20 mm caliber gun is connected to a 160 mm diameter launcher. The combustion of a propellant mixture in a cartridge case generates high pressure, high temperature gases which accelerate a bird surrogate protected by a cylindrical container. A stripper refrains the container from hitting the target pane. <p>The pyrotechnical solution has been assessed through an important number of firings where pressure, velocity and acceleration have been measured. The solution has proven compliance with both the safety requirements and the repeatability specifications. Its advantages compared to the pneumatic solutions used, as far as we know, in all other test centres, include compactedness as well as flexibility and high firing rate.<p><p><p>On the other hand, migration towards composite materials has been initiated years ago in the area of aeronautical constructions.<p>To optimize structures, a thorough knowledge of these new materials is required. Failure modes belong to the still badly known features of carbon reinforced plastics. Measuring the out-of-plane deformation when firing on a flat pane is one way of quantifying the material's behaviour under impact. This measurement is most frequently made in a static way, after completion of the firing. A dynamic measuring method has been developed, based upon stereoscopic digital image correlation techniques. This technique has been validated by means of an independent laser extensometer measuring method. <p> / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished