Caractérisation générale de la superplasticité et du procédé de mise en forme des tôles par pression gazeuse. Présentation d'une modélisation numérique permettant une meilleure maîtrise de ce procédé de fabrication notamment utilisé dans l'industrie aéronautique pour le formage de pièces de structures en tôles d'alliages de titane ou d'aluminium.

Constitué d'un calotin en mousse et d'une coque extérieure, un casque protège la tête d'un impact, respectivement en dissipant une partie de l'énergie du choc et en limitant la pénétration d'un objet impactant. Une attention particulière est portée à la coque du casque. En effet, même si la plus grande partie de l'énergie est dissipée par la mousse, la coque assure deux rôles essentiels qui sont la protection à la pénétration et la distribution des déformations sur la mousse. De plus, du côté industriel le gain de masse peut s'avérer plus important sur la coque que sur la mousse. L'objectif de ce travail de recherche, réalisé en collaboration avec Thalès Avionics, est d'établir, pour la coque, des relations entre les phénomènes intervenants à l'échelle microscopique et la réponse acroscopique de la structure lors d'une sollicitation. D'un point de vue industriel, cette étude permet de sélectionner des matériaux aux caractéristiques améliorées vis-à-vis de l'impact. Une première campagne d'essais a révélé que l'ajout de copolymère tribloc (Nanostrengths) dans la matrice du composite Kevlar/Époxy augmente significativement les performances à l'impact du composite. En premier lieu, l'influence des caractéristiques physico-chimiques sur le comportement à l'impact est étudiée. Il en ressort qu'un fort taux de fibre couplé à 10% de Nanostrength améliore significativement la résistance à la perforation et augmente l'énergie dissipée. Ensuite, en vue de modéliser la coque du casque et de déterminer les phénomènes qui favorisent la dissipation d'énergie, un modèle de comportement est choisi. Il s'agit d'un modèle élastique endommageable. L'identification du modèle est réalisée en quasi-statique et en dynamique grâce à des essais matériaux. L'identification du modèle est optimisée et validée par la confrontation des résultats expérimentaux et des résultats de simulation. Ce travail constitue la première étape, vers la modélisation du casque dans le but de quantifier les phénomènes et d'optimiser sa structure vis-à-vis de l'application industrielle.

La mise en place d'un nouveau canal d'alimentation électrique incorporant un générateur à aimants permanents PMG (Permanent Magnet Generator) en remplacement de l'actuel canal de génération hydraulique est l'un des sujets de recherche en cours dans le secteur aéronautique. Le choix de cette solution est motivé par de nombreux avantages : réduction de masse, meilleure disponibilité du réseau hydraulique et maintenance plus aisée. Cependant, l'utilisation d'un PMG en tant que générateur électrique au sein d'un avion implique de nouvelles problématiques, notamment en ce qui concerne la sûreté de fonctionnement lors de défaillances internes au PMG. En effet, tant que le rotor est en rotation, la présence d'une excitation permanente due aux aimants entretient la présence du défaut même si le stator n'est plus alimenté, ce qui complexifie la mise en sécurité du PMG. Il est ainsi nécessaire de connaître précisément l'état de santé du PMG afin d'assurer une bonne continuité de service en évitant d'ordonner la mise en sécurité du PMG sur des défaillances externes au générateur. C'est pourquoi les travaux de cette thèse portent sur la détection des courts-circuits inter-spires dans les PMG, ces défauts ayant été identifiés comme les plus critiques pour ce type de machine. Compte tenu du contexte aéronautique, il a été choisi de travailler sur les méthodes de détection basées sur l'estimation de paramètres via un modèle mathématique de la machine en utilisant le Filtre de Kalman Etendu (FKE). En effet, s'il est correctement paramétré, le FKE permet d'obtenir une bonne dynamique de détection et s'avère être très robuste aux variations du réseau électrique (vitesse, déséquilibre, ...), critère important pour garantir un canal de génération fiable. Deux types de modèle mathématique sont présentés pour la construction d'un indicateur de défaut utilisant les estimations fournies par le FKE. Le premier est basé sur une représentation saine du PMG où l'indicateur de défaut est construit à partir de l'estimation de certains paramètres de la machine (résistance, inductance, constante de fem ou pulsation électrique). Le second modèle utilise une formulation d'un PMG défaillant qui permet d'estimer le pourcentage de spires en court-circuit. Après avoir comparé et validé expérimentalement le comportement des différents indicateurs sur un banc de test à puissance réduite, la mise en place d'un indicateur de court-circuit inter-spires au sein d'un réseau électrique aéronautique et son interaction avec les protections existantes sur avion sont étudiées dans la dernière partie de ce mémoire.

L'objectif d'un avion plus électrique conduit à l'utilisation croissante de systèmes d'électronique y compris dans des zones de haute température. Les modules de puissance classiques doivent être adaptés à cet environnement: les composants en SiC sont commercialement disponibles mais l'environnement de la puce est à modifier. Cette thèse s'intéresse aux techniques d'attaches de puces basses température que sont le frittage d'argent et la brasure en phase liquide transitoire (TLPB) or-étain. Dans une première partie, les enjeux de l'électronique de puissance et plus particulièrement des applications haute température est donnée. Les mécanismes physique (mouillage, diffusion)qui régissent le frittage et le TLPB (Transient liquid Phase Bonding) sont ensuite décrits avec précision. La deuxième partie de cette thèse s'intéresse à la mise en oeuvre d'un protocole fiable d'attache de puce par frittage d'une nanopoudre d'argent commerciale. Une fois établie, la méthode a ensuite été optimisée pour différentes tailles de composants. La caractérisation de l'attache a été réalisée en shear-test et par des images en microscopie optique. La troisième et dernière partie de ce travail a pour objet la réalisation d'attaches de puces par TLPB or-étain. Ce chapitre traite de la mise en oeuvre expérimentale de la technique, depuis la métallisation des wafers jusqu'à la caractérisation des attaches en microscopie (optique et MEB). Ce travail de thèse est très expérimental car même si un protocole de mise en oeuvre existe (pour le frittage), il est indispensable de l'adapter aux conditions expérimentales pour l'optimiser. Ce travail a aussi mis en évidence certaines difficultés techniques de préparation des surfaces.

De posture épistémologique constructiviste pragmatique, et s'appuyant sur une méthodologie qualitative, cette recherche de type abductif porte sur le contrôle dans la gestion des interfaces inter-organisationnelles au sein du secteur aéronautique civil. A partir d'une observation participante et d'études de cas, il s'agit de soutenir que la réussite des relations inter-organisationnelles dans ce secteur passe par une stratégie et des outils de contrôle reposant sur la prise en compte de leviers critiques établis à partir de la littérature et du terrain, l'orchestration d'une architecture organisationnelle dynamique du contrôle et des mécanismes qui facilitent l'interpénétration des acteurs et le traitement efficace des dimensions informelles et subjectives propres aux relations inter-organisationnelles. En ce sens, l'étude présente les grandes lignes théoriques d'un mode de gouvernance inter-organisationnelle qui favorise cette interpénétration ainsi que des outils de contrôle à considérer, en particulier à l'égard des directions générales.

Ces travaux de recherche présentent une modélisation/Simulation du Test BCI (Bulk Current Injection) sous contrainte RTCA – DO 160, test de qualification des équipements très contraignant en termes de coûts et délais. Lors de sa réalisation, il présente aussi beaucoup de disparités dont il est parfois difficile d’identifier les sources et de les maîtriser lors du test avec une maquette physique. La simulation présente tout son intérêt dans l’étude de ces phénomènes (qui peuvent avoir un impact non moins significatif sur les résultats de test) mais aussi la répétabilité des essais.Dans un premier temps, une méthode de modélisation du couplage pince d’injection de courant et câbles est établie qui tient compte de l’évolution en fonction de la fréquence du noyau de ferrite du transformateur RF (Pince de courant) et des paramètres linéiques des câbles. Deux modèles sont principalement proposés dans ces travaux :- Un modèle générique, modèle circuit constitué uniquement d’éléments passifs RLC et élaboré (sous SPICE) à partir de la mesure des paramètres S. Ce modèle fait apparaitre la zone de couplage entre pince et câbles au secondaire.- Un modèle magnétique, macro-modèle développé sous le logiciel Flux2D. Les paramètres géométriques du modèle sont renseignés à partir de la connaissance des dimensions de la pince (diamètres intérieur /extérieur, longueur) et des câbles (diamètres/longueurs). Les paramètres physiques de la pince de courant particulièrement la perméabilité magnétique complexe du noyau de ferrite est obtenue à partir de la mesure du coefficient de réflexion au port d’entrée de la pince et extraction en post-traitement.Les validations dans le domaine fréquentiel ont été effectuées avec une bonne corrélation entre simulations et mesures dans la bande BCI [10 kHz – 400 MHz]. Ces résultats obtenus ont permis l'élaboration d'un modèle complet du test BCI (sous l’outil logiciel PAM-CEM/CRIPTE) qui tient compte d’un toron aéronautique complexe et de l’EST (Équipement Sous Test modélisé au laboratoire Ampère de Lyon). Il est constitué du générateur de perturbation (qui fait office de pince d’injection de courant), du modèle du toron de câbles (constitué de paires torsadées blindées, de paires non-blindées, …) et de l’EST (Équipement Sous Test) dans la bande [10 kHz – 400 MHz]. La bonne concordance entre simulations et mesures laisse présager une utilisation par les avionneurs ou équipementiers pour des études paramétriques concernant le test BCI (influence de la disposition des câbles, queue de cochon, longueur toron, disposition de l’EST par rapport au plan de masse, …) et/ou pour une virtualisation dans une phase de pré-qualification des équipements.Mots clés : CEM (Compatibilité ElectroMagnétique), Test BCI (Bulk Current Injection), Modélisation/Simulation, Norme aéronautique DO 160. / This work presents a modeling/simulation approach of BCI (Bulk Current Injection) test under constraint RTCA - DO 160. This qualification test of equipment is very constraining in terms of cost and deadline. During the test, there are also many disparities for which it is difficult to identify sources (and control them) with a physical test setup. The simulation is of interest in the study of phenomena (which can have negative impacts on test results) but also the repeatability of tests.First, a method of modeling for the probe/cables coupling is established which takes into account the variation with frequency of the RF transformer (current probe) of the magnetic ferrite core and the linear parameters of cables (skin/ proximity effects). Two models are proposed in this work:- A generic model which is made up solely of passive elements RLC and elaborated (with SPICE software) from the measurement of S-parameters. It shows the coupling zone between probe and cables (secondary winding).- A magnetic macro-model developed with the Flux2D software. Its geometrical parameters are defined from dimensions of the probe (inner/outer diameter, length) and cables (diameters / length). Physical parameters of the current probe, particularly the complex magnetic permeability of the ferrite core, are obtained from measurement of the S-parameter at the input port of the probe and post-treatment extraction.Frequency domain validations were performed with a good correlation between simulations and measurements in the BCI band ([10 kHz - 400 MHz]).These results led to the development of a complete virtual BCI test (with PAM-CEM / CRIPTE software), which take into account an aeronautic complex harness and a DUT (Device Under Test which is modeled at Ampère laboratory). It consists of disturbance generator, harness model (consisting of shielding twisted cables, no shielding cables, etc.) and DUT (Device Under Test) in the band [10 kHz - 400 MHz].The good correlation between simulations and measurements suggests a use by the aircraft manufacturers or equipment manufacturers for parametric studies about BCI test (uncertainties related to cable positions, pigtail, cable length, DUT position with respect to the ground plane, ...) and /or for virtualization in a pre-qualification phase of the equipment.Keywords: EMC (ElectroMagnetic Compatibility), BCI (Bulk Current Injection) test, Modeling/Simulation, DO 160 aeronautic standard.

Au fur et à mesure que le nombre de composants augmente, il existe une forte demande pour identifier les sources de rayonnement pour la prédiction de la compatibilité électromagnétique des circuits électroniques. Le balayage d’une sonde à proximité du circuit est une méthode générale d'identification des sources rayonnantes dans une PCB. La première partie de la thèse consiste à concevoir et à caractériser des sondes magnétiques à haute sensibilité et à haute résolution spatiale. Les sondes conventionnelles basées sur la ligne micro ruban et la configuration coplanaire sont étudiées. À mesure que la longueur de la ligne de transmission connectée à la sonde augmente, le bruit sur le signal de sortie augmente en raison de tensions de mode commun induites par le champ électrique. Afin de supprimer cette tension induite par le champ électrique, une sonde magnétique blindée est conçue et fabriquée à l'aide d'une technologie de circuit imprimé à faible coût (PCB). La performance de la sonde passive est validée dans la bande 1MHz - 1GHz. La sonde blindée est fabriquée sur un substrat FR4 d'une épaisseur de 0,8 mm et se compose de 3 couches avec le signal dans la couche intermédiaire et les couches supérieure et inférieure dédiées aux plans de masse. La taille d'ouverture de la boucle est de 800 μm x 800 μm, avec une résolution spatiale attendue de 400 μm. La haute sensibilité de la sonde est obtenue en intégrant un amplificateur à faible bruit à la sortie de la sonde, ce qui en fait une sonde active. La performance de la sonde blindée avec différentes longueurs de lignes de transmission est faite pour étudier. Une sonde à trois axes capable de mesurer les trois composantes du champ magnétique est également conçue et validée par un balayage en champs proches au-dessus d'une structure standard plan de masse.Dans la deuxième partie, la méthode de la matrice de la ligne de transmission inverse (Inv-TLM) est utilisée, pour reconstruire la distribution source à partir des champs proches (NFS) mesurés au-dessus d'un plan sur la carte PCB. Même si, la résolution de la reconstruction dépend de la longueur d'onde et des paramètres du maillage, la propagation inverse augmente la largeur de l'onde reconstruite. Comme cette méthode corresponde à un problème « mal posé» et entraîne des solutions multiples, nous avons développé une nouvelle méthode basée sur la corrélation croisée bidimensionnelle, qui représente les données de balayage en champ proche sous forme de de dipôles équivalents. Avec cette nouvelle méthode, nous avions pu identifier et de localiser les sources actuelles dans le PCB et est représenté avec des sources équivalentes. La méthode est validée pour les sources avec des orientations différentes. Les données simulées des champs proches utilisant le logiciel commercial CST sont utilisées pour valider les deux méthodes. Le champ lointain prédit à partir de ces sources équivalentes est comparé aux champs simulés. / As the number of components in a confined volume is increasing, there is a strong demand for identifying the sources of radiation in PCBs and the prediction of EMC of electronic circuits. Electromagnetic near field scanning is a general method of identifying the radiating sources in a PCB. The first part of the thesis consists of the design and characterization of printed circuit magnetic probes with high sensitivity and high spatial resolution. Conventional probes based on microstrip and coplanar configuration is studied. As the length of the transmission line connected to the probe increases, the probe output contains noise due to common mode voltages which is many induced by the electric field. In order to suppress the voltage induced due to the electric field, a shielded magnetic probe is designed and fabricated using low cost printed circuit board (PCB) technology. The performance of the passive probe is calibrated and validated from 1MHz – 1GHz. The shielded probe is fabricated on an FR4 substrate of thickness 0.8mm and consists of 3 layers with the signal in the middle layer and top and bottom layers dedicated to ground planes. The aperture size of the loop is 800µm x 800µm, with an expected spatial resolution of 400 µm. The high sensitivity of the probe is achieved by integrating a low noise amplifier at the output of the probe, hence making an active probe. The performance of the shielded probe with a different length of transmission lines is made to study. When the probe has to be operated above 100MHz, it is found that the transmission lines connected to the probe should be short (around 1.5cmm). For frequencies below 100MH, the length of the lines can be up to 12cm. A three-axis probe which is able to measure the three components of the magnetic field is also designed and validated by near field scanning above a standard wire over the ground structure.In The second part, the inverse transmission line matrix method (Inv-TLM) method is used reconstruct the source distribution from the near field scan (NFS) data above a single in plane on the PCB. Even though the resolution of reconstruction depends on the wavelength and the mesh parameter, the inverse propagation increases the width of the reconstructed wave. As this method is found to be ill posed and results in multiple solutions, we have developed a new method based on the two-dimensional cross-correlation, which represents the near field scan data in terms of the equivalent electric currents of the dipole. With the new method, we are able to identify and locate the current sources in the PCB and are represented by an equivalent source. The method is validated for the current sources with different orientations. The simulated near field data using CST microwave studio is used to validate both the methods. The radiated far field from these equivalent sources is compared with the simulated fields.

Suite à la stratégie d’électrification poursuivie dans le domaine des véhicules terrestres, l’industrie aéronautique s’oriente également vers l’introduction de la propulsion électrique. L’hybridation est le premier pas vers un aéronef plus électrique. L’objectif principal de cette thèse est de développer un outil informatique permettant de pré-dimensionner des machines électriques conventionnelles de différentes typologies susceptibles d’être utilisées dans le cadre du projet d’hybridation et de modéliser les comportements magnétique et thermique de ces machines.Après une étude bibliographique sur le pré-dimensionnement et la modélisation électromagnétique et thermique des machines électriques conventionnelles, des modèles (semi-)analytiques basés sur les méthodes des circuits équivalents magnétique et thermique ont été établis. La validation des modèles proposés a été menée en comparant les résultats obtenus avec des données issues de la littérature, des résultats issus de simulations numériques par éléments finis ou à des mesures expérimentales réalisées sur des machines prototypes. Une attention toute particulière a été portée au couplage des analyses magnétique et thermique. Des études de sensibilité ont permis de déterminée les limites d’utilisation de l’outil développé. / Inspired by the strategy of electrification pioneered in the automobile industry, the aeronautics sector tends as well towards the implement of the electrical propulsion. The hybridisation is the first step in the direction of a completely electrical aircraft. The main goal of this thesis is to develop a computer-based tool permitting to pre-design and model electromagnetic and thermal behaviour of the conventional electrical machines of different typologies suitable for use in the scope of hybridisation project.Basing on a general state of art on the pre-design and electromagnetic and thermal models of the conventional electrical machines, the (semi-)analytical models reposed on magnetic and thermal equivalent circuit methods have been developed. The proposed models have been validated by comparing the obtained results with the results from the literature, the results of numerical analysis or with the results of experimental tests carried out on different machine-prototypes. Special attention has been paid to the coupling of magnetic and thermal analysis. Different sensibility studies permitted to define the application limits of the developed tool.

Le travail présenté concerne l'étude des instabilités thermo-acoustiques apparaissant dans une chambre de combustion aéronautique. Le montage expérimental permet de faire varier continument les fréquences de résonances et de passer pour une même condition d'écoulement, d'un régime de combustion stable à un régime instable. La caractérisation complète d'un cas instable comprend une mesure des conditions acoustiques aux limites du banc, une analyse du comportement des phases liquide et évaporée, de celui du dégagement de chaleur instationnaire et une mesure de la fonction de transfert de la flamme. Ces travaux ont mis en évidence trois phénomènes jouant sur l’injection cyclique de carburant liquide. Les temps caractéristiques des différents phénomènes intervenant dans le couplage thermo-acoustique et une distribution spatiale de l'indice de Rayleigh sont présentés. / The purpose of this experimental study was to further our understanding of the fuel spray behavior during combustion instability phenomena in combustion chambers. An aeronautical injection system with dual kerosene lines was mounted on the LOTAR setup, which was equipped with an adjustable exhaust length. Stability maps were generated by varying the global equivalent ratio and the fuel split parameter, for two Inner Exhaust Lengths (IEL). A non-unique multiphase flow condition was found to produce stable and unstable combustion for different IELs. Each configuration was fully characterized. Acoustic boundary conditions were measured using the 2-microphone technique. Different optical techniques were used toanalyze the unsteady behavior of the liquid phase, fuel vapor, and heat release. Moreover, two techniques were exploited to study the Flame Transfer Function using velocity measurement supstream and downstream of the injection device. Altogether, these results highlighted three atomization phenomena occurring during the cycles of thermo-acoustic instabilities. The phase-averaged analysis applied on the different measurements permitted to determine thetime scales associated with each process appearing in the thermo acoustic coupling. This cyclic injection of liquid fuel into the chamber was followed by a vapor phase increase corresponding to a wave of equivalent ratio. The delay between the two phenomena was of10°. In addition, OH* emissions showed a cyclic behavior following these waves. The delay between the wave of equivalent ratio and the unsteady heat release was approximately of 25°.Finally, spatial distribution of the Rayleigh index revealed that the inner recirculation zone contributed to sustain the combustion instability.

La maintenance d’un système complexe est souvent segmentée par sous-système. Chacun de sous-systèmes faisant intervenir des compétences pointues et variées, déterminer l’état de santé globale du système s’avère être une tâche compliquée. Cependant, les systèmes complexes sont aujourd’hui surveillés avec attention ce qui permet d’enregistrer un nombre important de données hétérogènes permettant à la maintenance d’être efficace sur chaque sous-systèmes. La variété de ces données permet d’avoir une vision d’ensemble sur l’état de santé du système mais du fait de leur quantité et de leur hétérogénéité leur analyse est un exercice complexe. Pour pallier aux problématiques de traitement de données de masse, ces dernières décennies ont vu se développer des outils informatiques et mathématiques permettant d’extraire des informations pertinentes d’un ensemble de données : le data mining. La mise en application d’outils issus des méthodes de data mining peut être une solution à l’identification de l’état santé globale du système.Pour rendre cela possible, la thèse présente dans un premier temps comment construire un modèle de comportement du système hélicoptère en se basant sur des données relatives au bon fonctionnement de l’appareil. Ce modèle de comportement considéré comme normal va ensuite servir de référence. Il permettra donc dans un deuxième temps de répondre à comment détecter et caractériser une déviance, un événement anormal, vis-à-vis du modèle du comportement normal du système. Cette méthode cherche à maximiser l’utilisation des données et minimiser l’introduction d’information relative à la connaissance du système. De cette manière, elle permet de fournir des résultats complètement objectifs qui pourront être comparés à des analyses physiques. La méthode est supportée par un ensemble d’outils mathématiques implémentés dans une infrastructure industrielle permettant l’utilisation de données réelles associées aux appareils d’Eurocopter.Pour accompagner la mise en place de cette méthode, cette thèse présente une application sur des données réelles issues d’hélicoptères de type EC225 de la gamme d’Eurocopter. / The maintenance of complex system is often segmented by subsystem. Each subsystem involving specialized and various skills, assess the global health of the system is a difficult problem. However, today, complex systems are carefully monitored that allows the records of a substantial amount of heterogeneous data that leads to accurate subsystem maintenance. Diversity of data provides an overview of the global health of the system but in the reason of quantity and heterogeneity their analyses is a difficult exercise. To tackle these data treatment difficulties, computational and mathematical tools have been developed. They allows extraction of relevant information in a substantial amount of data, it is the data mining. The implementation of data mining method could be a solution to the assessment of global health of the system.To make that possible, in a first time, this thesis present how define a helicopter behavior model by using data which are recorded in a good way of running. This behavior model considered as normal will be used as a reference. In a second time, this model will allow to answer to how detect and characterize a drift, an abnormal event, from the normal system behavior model. This method tries to maximize the data usage and minimize the expert knowledge. By this way, it provides results totally objective which could be compare to physical analyses. This approach is supported by a set of mathematical tools implemented in an industrial infrastructure which allows the use of Eurocopter aircraft operational data.To support the implementation of this method, this thesis presents an application of the method on real data from the EC225 helicopter of Eurocopter