Dans cette thèse, on propose une approche holistique pour l’analyse, la modélisation et l’optimisation des performances de la chaîne de valeur pour le traitement des avions en fin de vie (FdV). Les recherches réalisées ont débouché sur onze importantes contributions. Dans la première contribution, on traite du contexte, de la complexité, de la diversité et des défis du recyclage d’avions en FdV. La seconde contribution traite du problème de la prédiction du nombre de retraits d’avions et propose une approche intégrée pour l’estimation de ce nombre de retraits. Le troisième et le quatrième articles visent à identifier les parties prenantes, les valeurs perçues par chaque partenaire et indiquent comment cette valeur peut affecter les décisions au stade de la conception. Les considérations relatives à la conception et à la fabrication ont donné lieu à quatre contributions importantes. La cinquième contribution traite des défis et opportunités pouvant résulter de l’application des concepts de la chaîne logistique verte, pour les manufacturiers d’avions. Dans la sixième contribution, un outil d’aide à la décision a été développé pour choisir la stratégie verte qui optimise les performances globales de de toute la chaîne de valeur en tenant compte des priorités et contraintes de chaque partenaire. Dans la septième contribution, un modèle mathématique est proposé pour analyser le choix stratégique des manufacturiers en réponse aux directives en matière de FdV de produits comme le résultat des interactions des compétiteurs dans le marché. La huitième contribution porte sur les travaux réalisés dans le cadre d’un stage chez le constructeur d’avions, Bombardier. Cette dernière traite de l’apport de « l’analyse du cycle de vie » au stade de la conception d’avions. La neuvième contribution introduit une méthodologie d’analyse de la chaîne de valeur dans un contexte de développement durable. Finalement, les dixième et onzième contributions proposent une approche holistique pour le traitement des avions en FdV en intégrant les concepts du « lean », du développement durable et des contraintes et opportunités inhérentes à la mondialisation des affaires. Un modèle d’optimisation intégrant les modèles d’affaires, les stratégies de désassemblage et les structures du réseau qui influencent l’efficacité, la stabilité et l’agilité du réseau de récupération est proposé. Les données requises pour exploiter le modèle sont indiquées dans l’article. Mots-clés: Fin de vie des avions, analyse de la chaîne de valeurs, développement durable, intervenants. / The number of aircrafts at the end of life (EOL) is continuously increasing. Dealing with retired aircrafts considering the environmental, social and economic impacts is becoming an emerging problem in the aviation industry in near future. This thesis seeks to develop a holistic approach in order to analyze the value chain of EOL aircraft treatment in the context of sustainable development. The performed researches have led to eleven main contributions. In the first contribution, the complexity and diversity of the EOL aircraft recycling including the challenges and problem context are discussed. The second contribution addresses the challenges for estimation of retired aircrafts and proposes an integrated approach for prediction of EOL aircrafts. The third and fourth contributions aim to identify the players involved in EOL recycling context, values perceived by different shareholders and formulate that how such value can affect design decisions. Design stage consideration and manufacture’s issues are discussed and have led to four main contributions. The fifth contribution addresses the opportunities and challenges of applying green supply chain for aircraft manufacturers. In the sixth contribution, a decision tool is developed to aid manufactures in early stage of design for their green strategy choices. In the seventh contribution, a mathematical model is developed in order to analyze the strategic choice of manufacturers in response to EOL directives as the result of the interaction of competitors in the market. An internship project has been also performed in Bombardier and led to the eighth contribution, which addresses life cycle approach and incorporating the sustainability in early stage of design of aircraft. The ninth contribution introduces a methodology for analyzing the value chain in the context of sustainable development. Finally, the tenth and eleventh contributions propose a holistic approach to EOL aircraft treatment considering lean principals, sustainable development, and global business environment. An optimization model is developed to support decision making in both strategic and managerial level. The analytical approaches, decision tools and step by step guidelines proposed in this thesis will aid decision makers to identify appropriate strategies for the EOL aircraft treatment in the sustainable development context. Keywords: End of life aircraft, value chain analysis, sustainable development, stakeholders.

Ce mémoire présente une étude sur des montages redresseurs polyphasés ayant des performances convenables pour le réseau d’alimentation électrique des avions. Les redresseurs considérés comportent 6 phases, 9 phases et 12 phases. Les caractéristiques de ces montages redresseurs sont étudiées théoriquement et des modèles ont été développés utilisant le logiciel SimPowerSystems (SPS) afin de déterminer la performance de ces redresseurs sous différentes conditions de fonctionnement. Les résultats de simulation sont évalués et comparés avec les normes de l’avionique MIL-STD-704F et RTCA-DO-160G. Une étude expérimentale a été effectuée sur un redresseur commercial à 6 phases dans le but de valider le modèle SPS développé pour ce montage redresseur. Les mesures ont été effectuées sur le montage expérimental à différents niveaux de charge et les résultats sont comparés avec ceux donnés par le modèle SPS. La concordance entre les deux résultats est très bonne, ce qui assure l’exactitude du modèle développé. / This paper presents a study of polyphase rectifier circuits with suitable performance for power network of aircrafts. The study has been conducted on 6, 9 and 12-phases rectifiers. The characteristics of these rectifying circuits are studied theoretically and models have been developed using the software SimPowerSystems (SPS) to determine the performance of these rectifiers in different operating conditions. The simulation results are evaluated and compared with the avionics standards MIL-STD-704F and RTCA-DO-160G. An experimental study was conducted on a 6-phase commercial rectifier in order to validate the SPS model developed for this rectifier circuit. The measurements were performed on the experimental circuit with different charge levels and the results are compared with those given by the SPS model. The concordance between results is very good, which ensures the accuracy of the model developed.

Les essais expérimentaux pour des écoulements hypersoniques sont extrêmement dispendieux dans les coûts des installations et d'opérations. Par contre, la meilleure façon de contourner ce problème est l'utilisation de simulation numérique pour représenter des systèmes complexes. Cependant, la simulation numérique est encore à ces débuts et il reste beaucoup de travail à accomplir pour bien comprendre la physique de la mécanique des fluides. Ainsi, la plupart des scientifiques n'ont pas le choix de se retourner vers des modèles analytiques plus simples, afin de résoudre des problèmes complexes. Ce mémoire traite d'une méthode semi-analytique et semi-numérique afin de caractériser la modélisation, l'analyse et l'optimisation d'un véhicule hypersonique, utilisant un système de propulsion de type superstatoréacteur (SSRéacteur) ou superstatoréacteur à combustion induite par ondes de choc (SSCRéacteur), pour une mission donnée. Chaque véhicule hypersonique est un surfeur d'ondes (anglais : waverider) en 2D et qui est composé d'un modèle d'entrée d'air, de mixage et de réaction air/carburant, de chambre de combustion, de tuyère, d'aérodynamique externe et de masse. Ainsi, tous ces sous-systèmes utilisent un écoulement à propriétés constantes et/ou variables en fonction de la température et ils sont interreliés dans le but d'analyser les performances du véhicule global. Par l'emploi d'un processus d'optimisation, les performances des véhicules sont évaluées pour une convergence sur une masse déterminée (430 kg) et sur un équilibre des forces en Xet Ten fonction d'une mission donnée (Mach 7 à 20). La synthèse des résultats obtenus convient que pour les paramètres de la mission définie, les deux configurations ont des portées similaires, et que le SSCRéacteur a un fort potentiel avec l'utilisation de la détonation comme processus de combustion. Ces résultats donnent une bonne approximation des performances plausibles de deux configurations génériques de SSRéacteur et de SSCRéacteur. Cette étude multidisciplinaire démontre bien que des études complémentaires sont requises pour l'obtention de propriétés optimales (l'impulsion spécifique et la portée) pour chaque concept et ceci à chacune des conditions de vol. Néanmoins, le concept du SSCRéacteur demeure toujours très prometteur pour les années futures.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / La présente thèse vise à améliorer notre compréhension de l’organisation interne des écoulements turbulents en analysant les caractéristiques des structures cohérentes dans une couche limite turbulente non canonique. L’écoulement étudié est la région externe d’une couche limite turbulente soumise à un gradient de pression adverse dans des con- ditions semblables à celles existant à l’extrados d’une aile d’avion à fort angle d’attaque en situation de décollement de bord de fuite. Diverses bases de données expérimentales et numériques ont été utilisées afin de réaliser les objectifs spécifiques de la thèse. Les principales bases de données ont été acquises en effectuant des mesures par vélocimétrie par images de particules (PIV) à deux composantes dans des plans dans une soufflerie à couche limite subsonique. Les autres bases de données ont été obtenues d’autres groupes de recherche ou ont été les anciennes bases de données de notre groupe. Deux grandes catégories de structures cohérentes, les structures à grande échelle de quantité de mouvement longitudinale et les structures tourbillonnaires, ont été prises en compte. Afin de détecter et de caractériser ces structures, de nouvelles techniques de reconnaissance de formes, de classification des structures et d’analyse statistique ont été mises au point. Il a été démontré que les structures cohérentes considérées sont présentes et fréquentes dans l’écoulement étudié. Les dimensions et l’organisation spatiale des structures à grande échelle sont généralement comparables à celles déjà rapportées pour de telles structures dans la région de recouvrement des couches limites turbulentes à gradient de pression nul. Il apparaît toutefois que le gradient de pression adverse affecte la fréquence d’apparition et la distribution des longueurs de ces structures allongées, surtout dans la partie inférieure de la région externe. Concernant les tourbillons, diverses analy- ses ont montré que des valeurs typiques de résolution spatiale et des niveaux typiques d’incertitudes aléatoires de mesures PIV ont des effets significatifs sur les paramètres des tourbillons. Les paramètres des tourbillons extraits des bases de données PIV exis- tantes doivent donc être interprétés avec prudence. En prenant en compte les effets de la résolution spatiale et des erreurs de mesure, nous trouvons que tous les paramètres des tourbillons, lorsque moyennés à travers la région externe, sont raisonnablement comparables dans les couches limites turbulentes à gradient de pression nul et adverse malgré le fait que ce sont des écoulements très différents. / The present thesis is an attempt to further enhance our understanding of the inner organization of turbulent flows by analyzing the characteristics of coherent structures in a non-canonical turbulent boundary layer. The flow studied was the outer region of an adverse-pressure-gradient turbulent boundary layer under external flow conditions similar to those found on the suction side of airfoils at high angle of attack with trailing edge detachment. Various experimental and numerical databases were employed in order to realize the specific objectives of the thesis. The main databases were acquired by performing two-component planar particle image velocimetry (PIV) measurements in a low-speed boundary-layer wind tunnel. The other databases were obtained from other research groups or were existing older database of the group. Two important categories of coherent structures, namely large-scale momentum structures and vortical structures were considered. In order to detect and characterize these structures novel techniques of pattern recognition, structure classification and statistical analysis were developed. It has been shown that the considered coherent structures are present and frequent in the present flow. The dimensions and arrangement of large-scale momentum struc- tures are generally comparable to those previously reported for such structures in the overlap region of zero-pressure-gradient turbulent boundary layers. It is however shown that the adverse pressure gradient affects both the frequency of appearance and the length distribution of these streaky structures especially in the lower part of the outer region. With regards to vortices, various analyses showed that typical values of spa- tial resolution and typical levels of random measurement uncertainties of planar PIV measurements have significant effects on the vortex parameters. The vortex parameters extracted from the existing PIV databases have therefore to be interpreted with caution. Taking spatial resolution and measurement error effects into account, it is found that all the vortex parameters, when averaged across the outer region, are reasonably com- parable in the zero-pressure-gradient and adverse-pressure-gradient turbulent boundary layers despite the fact that these are very different flows.

Ce mémoire de maîtrise présente le résultat de travaux de recherche réalisés pour la compagnie Pratt & Whitney Canada, via Stephen Caulfeild [1], en collaboration avec le CRIAQ [2], le département de Génie mécanique de l'Université Laval, via le Dr. Augustin Gakwaya [3] et le RDDC Valcartier, via le Dr. Dennis Nandlall [4]. Le travail concerne la modélisation et simulation du confinement des débris des pales d'un rotor de moteur d'avion dans un caisson constitué d'une structure en aluminium entourée d'un tissé de Kevlar. Pour réaliser ce projet, on a d'abord établi une procédure de simulation avec un modèle simple ayant une structure métallique. Ensuite, en conservant les mêmes paramètres, on a reproduit cette simulation avec la géométrie réelle. Puis, on a effectué de nombreuses simulations pour valider une nouvelle loi de comportement, implantée par Ali Shahkarami de UBC dans LS-DYNA [5]. Cette loi permet de représenter le comportement en déformation des tissés de Kevlar soumis à l'impact. Une fois cette étape complétée, on a alors modifié la structure métallique du modèle simple en une structure métal/composite et on a validé les paramètres à utiliser. Finalement, on a développé une méthodologie pour simuler le confinement des débris des pales d'un rotor de moteur d'avion dans un caisson hybride (i.e. constitué d'une structure d'aluminium entouré d'un tissé de Kevlar). Tout au long du mémoire, les fondements théoriques des logiciels employés et les hypothèses posées sont décrits. De plus, on a effectué des analyses implicites et explicites afin de bien les différentier et de représenter le phénomène de contraintes initiales induites dans les pales lors de leur mise en rotation. Les résultats obtenus montrent qu'en utilisant de façon judicieuse la simulation numérique, on peut assez fidèlement reproduire la physique des problèmes d'impact à très grande vitesse. Ceci comporte alors de nombreux avantages tels qu'une meilleure compréhension du problème et le remplacement de certains tests physiques par des simulations virtuelles réduisant d'autant les coûts des tests. / This master's thesis presents the research work done for Pratt & Whitney Canada, via Stephen Caulfeild [1], in collaboration with the CRIAQ [2], the Mechanical Engineering Department of Laval University, via Dr. Augustin Gakwaya [3] and DRDC Valcartier via Dr. Dennis Nandlall [4]. This thesis presents the results obtained for the following case study: the simulation of a fan blade containment problem with a hybrid aluminum/Kevlar fan case structure. To accomplish this project, a simulation methodology was first established with a simple metallic structure model. Using the same parameters, simulations with the real geometry were conducted. Then, numerical simulations were done with a new material model implemented by Ali Shahkarami from UBC in LS-DYNA [5]. This model was used to capture the deformation response of the Kevlar wrap under impact. After the successful results obtained with this material model, the metallic structure of the simple model was replaced with a new hybrid metal/composite structure and ail the parameters were validated using it. Finally, a methodology was created to simulate the fan blade containment with a hybrid fan case (aluminum structure with a Kevlar wrap). Throughout the thesis, the software theory and the assumptions made are described. Moreover, it is explained how to perform implicit and explicit analysis in order to be able to differentiate them and to assess fan blade prestressing. Prestressing was needed to accurately represent the deformation pattern and constraints induced in the blades by their rotation. The results show that with judicious use of numerical simulation it is possible to realistically simulate high velocity impact problems that capture the physics of the problem and as a results help in the understanding of the problem while saving tremendously experimental time.

Contexte : Le trafic aérien, en constante augmentation au cours de ces dernières décennies, n'est pas sans impact sur l'environnement et la population. En particulier, le bruit émis par les avions constitue une nuisance importante et un problème majeur de santé publique, notamment en termes de perturbations du sommeil. Pour autant, en France surtout, les conséquences de l'exposition au bruit des avions restent insuffisamment évaluées. Objectif : L'objectif de ce travail de thèse est de mieux connaître et de mieux quantifier les effets du bruit des avions sur la qualité du sommeil des riverains des aéroports en France, en distinguant qualité subjective et qualité objective. Méthodes : Pour répondre aux objectifs de cette thèse, nous avons utilisé les données recueillies dans un programme de recherche épidémiologique appelé DEBATS (Discussion sur les Effets du Bruit des Aéronefs Touchant la Santé). L'étude principale, dite « étude longitudinale », a inclus 1244 participants vivant à proximité de trois aéroports français d'importance : Paris-Charles de Gaulle, Lyon-Saint Exupéry et Toulouse-Blagnac. La qualité subjective du sommeil a été évaluée grâce à un questionnaire administré par des enquêteurs au domicile des sujets. Le niveau d'exposition au bruit des avions a été estimé à l'adresse du domicile de chaque participant à partir des cartes de bruit produites par la Direction Générale de l'Aviation Civile. Une étude complémentaire dite « étude sommeil » a permis d'évaluer la qualité objective du sommeil de 112 des 1244 participants à l'étude longitudinale grâce au port d'un actimètre pendant huit jours et d'un Actiheart (enregistreur de la fréquence cardiaque) pendant une nuit. Des mesures acoustiques ont été réalisées pendant ces huit jours en façade et à l'intérieur de la chambre à coucher des participants, afin de caractériser leur exposition au bruit des avions à l'aide d'indicateurs non seulement énergétiques (LAeq, LA90) mais aussi événementiels (nombre d'événements et niveau maximum de bruit de l'évènement ou LAmax). Résultats : L'analyse de « l'étude longitudinale » a permis de montrer une association entre l'exposition au bruit des avions la nuit (Lnight) et la qualité subjective du sommeil caractérisée par un risque de déclarer dormir moins de 6 heures par nuit (OR=1,63 pour 10 dB(A) ; IC 95% : 1,15-2,32) et de se sentir fatigué au réveil (OR=1,23 pour 10 dB(A) ; IC 95% : 1,00-1,54). Nous n'avons pas trouvé de relation significative avec les autres paramètres subjectifs de la qualité du sommeil rapportés par les sujets eux-mêmes, tels que le temps d'endormissement, les éveils nocturnes, la satisfaction du sommeil et la prise de médicaments pour dormir. Nous avons également montré une association entre l'exposition au bruit des avions et les paramètres objectifs de la qualité du sommeil avec une augmentation du temps d'endormissement et de la durée des éveils intra-sommeil, une diminution de l'efficacité du sommeil, mais aussi une augmentation du temps total de sommeil et du temps passé au lit (cette dernière pouvant être interprétée comme un mécanisme d'adaptation à la privation de sommeil). Les indicateurs énergétiques, mais plus encore les indicateurs liés aux événements de bruit, sont significativement associés aux paramètres objectifs de la qualité du sommeil. Par exemple, les événements de bruit d'avions détectés à l'intérieur de la chambre à coucher sont associés à une augmentation de la durée totale des éveils intra-sommeil supérieure à 30 minutes (OR=1,10 pour 10 événements ; IC 95% : 1,03-1,16). Enfin, nous avons observé une augmentation significative de l'amplitude de la fréquence cardiaque pendant un évènement sonore associé au passage d'un avion et le niveau maximum de bruit de cet évènement (LAmax) [etc...] / Background: Air traffic, in constant increase during the last decades, is not without impact on the environment and the population. Aircraft noise in particular represents a serious nuisance and a major issue for public health, particularly in terms of sleep disturbances. However, in France especially, the effects of aircraft noise exposure remain insufficiently evaluated. Objectives: The objective of this PhD is to better know and better quantify the effects of aircraft noise exposure on sleep quality in populations living near airports in France, while distinguishing subjective quality and objective quality. Methods: In order to meet the objectives of the PhD, we used the data collected in an epidemiological research program called DEBATS (Discussion on the Health Effects of Aircraft Noise). The main study, also called the “longitudinal study”, included 1,244 participants living near three French major airports: Paris-Charles de Gaulle, Lyon-Saint-Exupéry and Toulouse-Blagnac. The subjective quality of sleep was assessed using a questionnaire administered by interviewers at the place of residence of the participants. Aircraft noise levels were estimated at each participant's home address using noise maps produced by the French Civil Aviation Authority. A complementary, also called the “sleep study” allowed us to estimate the objective sleep quality of 112 of the 1,244 participants in the longitudinal study. These 112 participants have worn a wrist actigraph for eight nights and an Actiheart (heart rate recorder) for one night. Acoustic measurements were made during these eight days and nights, both inside the participants’ bedrooms and outside (at the exterior façade) in order to characterize their aircraft noise exposure using not only energy indicators (LAeq, LA90) but also events indicators (number of events and maximum level of an noise event or LAmax). Results: The “longitudinaly study” analysis showed an association between aircraft noise exposure during the night (Lnight) and the subjective quality of sleep characterized by a risk of reporting to sleep less than 6 hours per night (OR=1.63 for 10 dB(A); 95% CI: 1.15–2.32) and a risk of feeling tired while awakening in the morning (OR=1.23 for 10 dB(A); 95% CI: 1.00– 1.54). We did not find any significant relationship with the other subjective parameters of sleep quality reported by the subjects themselves, such as time to fall asleep, nocturnal awakenings, sleep satisfaction, and sleep medication intake. We also showed an association between aircraft noise exposure and the objective parameters of sleep quality with an increase in time of sleep onset and duration of wake after sleep onset, and a reduction in sleep efficiency. Aircraft noise exposure also increased total sleep time and time in bed (this could be a matter of behavioral adaption to sleep deprivation). The energy indicators, but more still events indicators, were significantly associated with the objective parameters of sleep quality. For example, aircraft noise events detected inside the bedroom were associated with an increase in total duration of wake after sleep onset greater than 30 minutes (OR=1.10 for 10 events; 95% CI: 1.03-1.16). Finally, we observed a significant increase in amplitude of heart rate during a noise event associated with the passage of an aircraft and the maximum noise level of this event (LAmax). Conclusions: These results, mostly similar to those obtained in the majority of studies in the international literature, confirm that exposure to aircraft noise can decrease both subjective and objective quality of sleep. They also contribute to support the hypothesis that acoustic events indicators could, better than energy indicators more widely used, characterize the effects of aircraft noise on sleep

L'algorithme génétique (AG), est fondé sur les méanismes de codage, sélection, croisement, mutation et insertion. Chacun présente plusieurs choix ce qui donne résultat à plusieurs variantes de AG.<br /><br /> Nous avons obtenu une variante meilleure d'algorithme génétique pour le problème du voyageur de commerce. Dans laquelle, nous avons introduit notre nouvel opérateur de croisement Cedrx qui est jumelé avec l'opérateur edrx donne de bons résultats. <br /><br /> Cette étude, nous a permis de créer des variantes efficaces d'algorithme génétique pour les probèmes suivants: <br /><br />+ Le problème d'ordonnancement dans les ateliers de type Job Shop;<br />+ Le problème des atterrissages d'avions (PAA);<br />+ Le problème d'ordonnancement des véhicules sur une chaîe de <br /> production dans une usine (POV).

Dans ce mémoire de thèse, nous nous intéressons à l'affectation des vols aux avions dans une compagnie aérienne. Notre objectif est de proposer des plannings de vols qui prennent en compte des contraintes de maintenance, en utilisant des algorithmes efficaces. Au cours de nos recherches, nous avons ramené le problème de rotation des avions à des cas particuliers du problème de partitionnement d'un graphe orienté acyclique par des chemins disjoints. Nous avons fait des études de complexité pour différents cas et nous avons proposé des algorithmes de liste, un recuit simulé et une approche heuristique basée sur la génération de colonnes. Nous avons finalement comparé la performance de ces méthodes sur différentes instances.

Mémoire (M.Eng.)-- Université du Québec à Chicoutimi, 1993. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Mémoire (M.Sc.A.)-- Université du Québec à Chicoutimi, 1993. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU