Du dimensionnement de systèmes et d’architectures en conception avion à la simulation de scénarios prospectifs durables pour le transport aérien - PhDData

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Du dimensionnement de systèmes et d’architectures en conception avion à la simulation de scénarios prospectifs durables pour le transport aérien

The thesis was published by Planès, Thomas, in December 2022, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT.

Abstract:

Le transport aĂ©rien est Ă  ce jour responsable de 2 Ă  3% des Ă©missions mondiales de CO2, ainsi que d’autres impacts climatiques et environnementaux. Les nouveaux concepts d’architectures pouvant contribuer Ă  la rĂ©duction de l’impact environnemental de l’aviation suscitent donc un grand intĂ©rĂŞt. L’objectif de cette thèse est de contribuer au dĂ©veloppement d’une approche holistique, allant de la modĂ©lisation et du dimensionnement de nouvelles architectures avion Ă  la simulation de scĂ©narios prospectifs durables pour le transport aĂ©rien. Cette approche permet ainsi de relier les enjeux de la conception avion Ă  ceux de l’analyse de scĂ©narios prospectifs pour l’aviation. Dans une première partie, des modèles d’estimation pour diffĂ©rents systèmes avion sont prĂ©sentĂ©s dans le cadre d’un avion plus Ă©lectrique. Des mĂ©thodes variĂ©es sont appliquĂ©es, par exemple basĂ©es sur l’utilisation de modèles Ă©nergĂ©tiques ou de modèles de rĂ©gression. Les systèmes de conditionnement d’air et de protection contre le givre sont Ă©tudiĂ©s, tout comme les systèmes induits par l’électrification des avions (gĂ©nĂ©ration et distribution de puissance Ă©lectrique, management thermique). Dans une deuxième partie, une architecture avion dĂ©ployable Ă  court terme est dimensionnĂ©e Ă  travers une approche basĂ©e sur l’utilisation de la plateforme de conception avion FAST-OAD. Cette architecture intègre les systèmes dĂ©crits prĂ©cĂ©demment, dont les performances sont prĂ©alablement Ă©valuĂ©es individuellement via des modèles spĂ©cifiques, ainsi que des amĂ©liorations propulsives et aĂ©ro-structurelles. Les caractĂ©ristiques de l’architecture complète sont alors analysĂ©es, notamment concernant ses impacts environnementaux Ă  partir d’un module d’analyse de cycle de vie dĂ©veloppĂ© pour FAST-OAD. Dans une dernière partie, l’outil CAST dĂ©veloppĂ© dans cette thèse est prĂ©sentĂ©. Il permet de simuler et d’Ă©valuer des scĂ©narios prospectifs pour le transport aĂ©rien. Des modèles sont dĂ©taillĂ©s pour les diffĂ©rents leviers d’action permettant de rĂ©duire l’impact environnemental du transport aĂ©rien. Une attention particulière est portĂ©e sur l’introduction d’architectures plus efficaces dans la flotte. Pour Ă©valuer la durabilitĂ© des scĂ©narios, des mĂ©thodologies spĂ©cifiques sont proposĂ©es pour les enjeux climatiques et Ă©nergĂ©tiques, en s’appuyant par exemple sur la notion de budget carbone. Plusieurs applications montrent alors le bĂ©nĂ©fice des nouvelles technologies mais aussi le besoin d’un arbitrage entre le niveau de trafic aĂ©rien et la part du budget carbone mondial allouĂ©e au secteur aĂ©rien.



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