Thèse CIFRE

Safran est un groupe international de haute technologie opérant dans les domaines de l'aéronautique (propulsion, équipements et intérieurs), de l'espace et de la défense. Sa mission : contribuer durablement à un monde plus sûr, où le transport aérien devient toujours plus respectueux de l'environnement, plus confortable et plus accessible. Implanté sur tous les continents, le Groupe emploie collaborateurs pour un chiffre d'affaires de 27,3 milliards d'euros en 2024, et occupe, seul ou en partenariat, des positions de premier plan mondial ou européen sur ses marchés. Safran est la 2ème entreprise du secteur aéronautique et défense du classement « World's Best Companies 2024 » du magazine TIME. Safran Aircraft Engines conçoit, produit et commercialise, seul ou en coopération, des moteurs aéronautiques civils et militaires aux meilleurs niveaux de performance, fiabilité et respect de l'environnement. La société est notamment, à travers CFM International*, le leader mondial de la propulsion d'avions commerciaux courts et moyen-courriers. * CFM International est une société commune 50/50 de Safran Aircraft Engines et GE Aerospace. Parce que nous sommes persuadés que chaque talent compte, nous valorisons et encourageons les candidatures de personnes en situation de handicap pour nos opportunités d'emploi.

Descriptif mission

Dans les turbomachines (compresseurs, turbines, pompes, etc.), le couple produit (ou absorbé) joue un rôle fondamental pour le contrôle, l'efficacité, la sécurité et l'optimisation. Cependant, mesurer directement le couple (capteurs de couple, transducteurs) peut être coûteux, encombrant, ou peu pratique dans certaines installations, en particulier à haute vitesse, haute température, ou en milieu difficile. La vitesse angulaire instantanée (et ses fluctuations) est plus facile à mesurer (encodeur, capteur optique, capteur inertiel, etc.). Des travaux dans les moteurs à combustion interne montrent qu'on peut estimer le couple indiqué (partie du couple issue de la combustion) à partir de la variation de vitesse et d'un modèle inertiel ou dynamique. Pour les turbomachines, bien que la physique soit différente (fluide, rotor, interaction fluide-structure, pertes aérodynamiques, frottement, inerties rotorales, etc.), la méthode pourrait être adaptée pour obtenir des estimations du couple instantané. Cela pourrait servir à la régulation, au diagnostic, à la maintenance prédictive, ou à optimiser le fonctionnement en temps réel. Objectifs : 1) Revue bibliographique Recenser les méthodes existantes d'estimation du couple à partir de vitesse angulaire instantanée ou de sa dérivée, dans différents systèmes. 2) Modélisation mécanique de la torsion d'arbre - Établir un modèle dynamique du système turbomachine + arbre + inerties rotoriques et ses pertes (aérodynamiques, frottement, pertes dans roulements, pertes fluides). - Formuler l'équation de mouvement 3) Développement d'une méthode d'identification - Identifier les paramètres du modèle : inertie (J), coefficients de perte, etc. - Utiliser les signaux mesurés : vitesse angulaire instantanée, éventuellement pression/fluides (si disponibles), température, débit. - Appliquer des méthodes de filtrage / estimation : (filtre de Kalman, observateur linéaire ou non linéaire, méthodes spectrales, analyse harmonique, apprentissage machine, etc.). 4) Mise en uvre expérimentale / simulation - Appliquer les méthodes sur les mesures de turbomachine (ou rotor simplifié) dans lequel on puisse mesurer la vitesse et, si possible, avoir une mesure de référence du couple pour validation. - En parallèle, simulations numériques (dynamique de rotation) pour tester la méthode sur des cas contrôlés. 5) Validation et analyse des résultats - Comparaison entre couple estimé et couple mesuré sur différentes phases d'exploitation - Évaluation des erreurs, robustesse (bruit, incertitudes de modèle, variation de température ou fluide, etc.). - Sensibilité des résultats aux incertitudes des paramètres (inertie, pertes) et aux caractéristiques de la mesure de vitesse (résolution, bruit). - Identifier les verrous restants : précision, dynamique rapide, complexité des pertes aérodynamiques, couplage fluide-structure, vibrations, etc. - Proposer des améliorations - Envisager l'extension vers des machines réelles

BAC+5 ou Master 2 en Traitement du signal et/ou modélisation vibratoire Programmation MATLAB/Python Connaissances approfondies en dynamique vibratoire des rotors et systèmes mécaniques plus particulièrement les turbomachines Appétence pour la recherche et développement pour des applications industrielles