Endommagement d’une fenêtre optronique par pluvio-érosion [France]

 

Endommagement d’une fenêtre optronique par pluvio-érosion

Réf ABG-115256

Sujet de Thèse

15/06/2023

Cifre

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INSA Lyon - LaMCoS UMR5259 CNRS

Lieu de travail

Villeurbanne - Auvergne-Rhône-Alpes - France

Intitulé du sujet

Endommagement d’une fenêtre optronique par pluvio-érosion

Champs scientifiques

• Sciences de l’ingénieur

Description du sujet

Ce travail de thèse s’inscrit dans la problématique industrielle de conception et de fabrication de systèmes optroniques sûrs, fiables et performants. Les aéronefs (civils ou militaires) sont dotés d’une multitude de dispositifs optroniques chargés d’assurer des fonctions de guidage et de détection. Ces dispositifs embarquent des caméras, des lasers ainsi que divers capteurs. Selon leur utilisation, leur plage de fonctionnement peut se trouver dans le rayonnement infrarouge. Par conséquent, les fenêtres de protection positionnées devant les capteurs doivent être transparentes dans les longueurs d’ondes utilisées. Les conditions environnementales et en particulier la pluie, le brouillard ou la traversée de nuages peuvent fortement nuire à la performance optique des fenêtres de protection en les endommageant et en les rendant ainsi peu à peu opaques. Il est donc primordial de mieux comprendre le phénomène d’endommagement par impact liquide qui entraîne une perte de transmittance des fenêtres afin de pouvoir y remédier.

Cette compréhension implique la caractérisation de la tenue mécanique des fenêtres suite à des sollicitations d’impacts de liquide. À titre d’exemple, une goutte de 2 mm de diamètre impactant une surface à 300 m/s induit une contrainte locale d’environ 100 MPa. Ceci, cumulé à l’effet cyclique de la sollicitation peut induire rapidement l’endommagement du dispositif et le rendre inopérant.

Dans le cadre d’une collaboration avec SAFRAN (Electronics & Defense) et l’INSA Lyon (LaMCoS UMR5259 + LMFA UMR5509) un banc d’essais de type PJET[1] reproduisant l’impact de gouttes sur des fenêtres a été développé.

Un des objectifs de ce travail de thèse est l’amélioration de ce banc afin de réaliser des tests d’endommagement pour une plage de paramètres plus larges (augmentation de la vitesse d’impact, statistique des gouttes…). Dans un second temps, des campagnes complètes d’essais seront conduites afin de cerner les caractéristiques principales des endommagements observés sur les matériaux utilisés (nus ou revêtus d’une protection). La caractérisation des échantillons testés consistera à des analyses principalement topographiques, et aussi de la microstructure au voisinage des amorçages de microfissures.

Parallèlement, un modèle numérique couplé fluide/structure sera développé afin de mettre en exergue la propagation des ondes dans le solide pour prédire les contraintes dans le revêtement et le substrat ainsi qu’à l’interface entre les deux. À partir de la compréhension des mécanismes et l’étude complémentaire des ondes générées dans le revêtement et le substrat, des propositions d’amélioration pourront être faites conduisant à la conception d’un revêtement optimal.

[1] Pulsating Jet Erosion Test Rig

Nature du financement

Cifre

Précisions sur le financement

avec SAFRAN Electronics & Defense

Présentation établissement et labo d'accueil

INSA Lyon - LaMCoS UMR5259 CNRS

LaMCoS :

Unité mixte de recherche de l’INSA de Lyon et du CNRS, le LaMCoS a pour vocation de mener des recherches sur la maîtrise et le contrôle du comportement des systèmes et structures mécaniques en prenant en compte leurs interfaces.

Nous innovons pour améliorer la compréhension des phénomènes fondamentaux, pour anticiper les grands défis sociétaux et pour répondre aux problématiques technologiques liées aux domaines du Transport, de l’Energie, de la Santé,du Biomédical, du Sport et des Biens d’Equipements.

LMFA :

Le Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique (LMFA) développe un continuum de recherches en mécanique des fluides et en acoustique, depuis la compréhension des phénomènes physiques et leur modélisation jusqu’aux recherches finalisées en partenariat avec les industriels et les organismes publics.

La recherche est organisée autour de 3 grands domaines socio-économiques :

Aéronautique et transport, Environnement et risques, Énergie et procédés pour l’industrie et le vivant

Site web :

http://lamcos.insa-lyon.fr

Intitulé du doctorat

Doctorat de Mécanique (Sciences de l'ingénieur)

Pays d'obtention du doctorat

France

Etablissement délivrant le doctorat

INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES APPLIQUEES DE LYON

Ecole doctorale

Mega de Lyon (mécanique, énergétique, génie civil, acoustique)

Profil du candidat

Bac + 5 : Ingénieur ou Master en Mécanique avec des compétences en modélisation et
expérimentation sur banc d’essais. Mécanique du solide et/ou mécanique des fluides.

La nationalité française est requise.

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