Ecole Centrale de Lyon

La transition vers la neutralité carbone soulève des défis complexes en matière de technologie lors de la conception des turbomachines utilisées dans les systèmes de propulsion aéronautique. L'un des principaux défis, et une contrainte de conception majeure, concerne l'optimisation des pales de rotor en composite soumises à des charges aérodynamiques élevées. En fonctionnement, ces pales sont soumises à des forces dynamiques dues à l’écoulement, et se déforment de manière statique et dynamique, pouvant entraîner la défaillance des composants.

La chaire CONDOR, entre Safran Aircraft Engines et l'École Centrale de Lyon, présente un programme de recherche complet sur les instabilités aéroélastiques des nouvelles architectures de fan et de compresseur à très haut taux de dilution, utilisées pour la propulsion des avions civils.

Une instabilité prévalente identifiée est celle des Vibrations Non-Synchrones (NSV), qui restreignent la plage de fonctionnement de la machine. Malgré les avancées dans les méthodes numériques, la simulation et la prédiction des NSV restent difficiles. Les pales de soufflante, construites à partir de plis unidirectionnels en composite, subissent un processus de conception complexe impliquant la modélisation par éléments finis (FEM) et des solveurs URANS

La transition vers la neutralité carbone soulève des défis complexes en matière de technologie lors de la conception des turbomachines utilisées dans les systèmes de propulsion aéronautique. L'un des principaux défis, et une contrainte de conception majeure, concerne l'optimisation des pales de rotor en composite soumises à des charges aérodynamiques élevées. En fonctionnement, ces pales sont soumises à des forces dynamiques dues à l’écoulement, et se déforment de manière statique et dynamique, pouvant entraîner la défaillance des composants.

La chaire CONDOR, entre Safran Aircraft Engines et l'École Centrale de Lyon, présente un programme de recherche complet sur les instabilités aéroélastiques des nouvelles architectures de fan et de compresseur à très haut taux de dilution, utilisées pour la propulsion des avions civils.

Une instabilité prévalente identifiée est celle des Vibrations Non-Synchrones (NSV), qui restreignent la plage de fonctionnement de la machine. Malgré les avancées dans les méthodes numériques, la simulation et la prédiction des NSV restent difficiles. Les pales de soufflante, construites à partir de plis unidirectionnels en composite, subissent un processus de conception complexe impliquant la modélisation par éléments finis (FEM) et des solveurs URANS couplés pour les simulations aéroélastiques. Cependant, ces simulations sont longues et impraticables pour évaluer l'ensemble de la plage de fonctionnement et les variations des contre-mesures contre l'instabilité aéroélastique.

Pour surmonter ces limitations, la thèse proposée vise à redéfinir le processus de conception en intégrant des modèles réduits qui capturent les fréquences modales et les formes basées sur les schémas d’empilage des plis unidirectionnels en composite. En couplant ces modèles avec un solveur CFD et en développant un modèle pour prédire le NSV, l'objectif est de permettre une adaptation intentionnelle de la conception structurale dans une boucle fermée. Cette approche vise à aller au-delà des règles de conception conventionnelles et à optimiser les schémas d’empilage des plis unidirectionnels en composite en tant que paramètre clé.

Ces travaux pourraient révolutionner la conception des turbomachines, débloquant un vaste potentiel d'optimisation. La thèse se concentrera sur la création et la validation de modèles réduits, la réalisation d'études de sensibilité à l'aide de simulations CFD couplées fluide-structure, le développement d'un modèle pour prédire le NSV et la détermination d’un schéma d’empilage des plis aéroélastiquement optimisés.

**Diplômes**: engineering : Master Degree or equivalent

**Expérience**:
Un excellent anglais est requis.