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Aerospacelab

Protection des sites de lancement contre la foudre

Auteurs: 

F. Issac, E. Bachelier, D. Prost (Onera), V. Enjalbert (DGA), L. Mohedano (APAVE)

Un site de lancement de fusées, en raison de son activité est particulièrement sensible au risque de foudre.
L'utilisation des normes actuelles sur la protection contre la foudre (l'IEC62305) établit le cadre général du Système de Protection contre la Foudre (SPF). Cependant l'activité spécifique d'un site de lancement demande une analyse plus approfondie du SPF. Il est en effet obligatoire de tenir compte de la susceptibilité électromagnétique du lanceur pour dimensionner le système de protection.

Essais de certification des avions contre les foudroiements : état de l’art et défis

Auteurs: 

D. Morgan, C. J. Hardwick, S. J. Haigh and A. J. Meakins (Cobham)

Les avions sont régulièrement foudroyé en vol et doivent être  protégés contre cette agression. La validation de l’efficacité de ces protections est faite principalement à l’aide  d’essais simulant les effets de la foudre sur la structure de l’avion, sur ses composants et ses systèmes.

Effets indirects de la foudre sur avions et hélicoptères

Auteurs: 

J.-P. Parmantier, F. Issac, V. Gobin (Onera)

Cet article discute des problématiques liées aux effets indirects de la foudre sur avions et hélicoptères. Les formes d’ondes standard utilisées pour qualifier la vulnérabilité d’un système à la foudre sont introduites avec leurs spectres fréquentiels associés. L’identification des mécanismes de couplages électromagnétiques élémentaires permet la compréhension des phénomènes clés de redistribution des courants et de diffraction des champs survenant au niveau de toute la structure.

Videos: 

a) Configuration "Engine to tail"

b) Configuration "Engine to Wing"

c) Configuration "Wing to Tail"

a) Configuration "AASM – AASM" in free flight

b) Configuration "AASM – wing"

c) Configuration "AASM – AASM"

Standard lightning waveforms and general lightning current
sequence

Les effets directs de la foudre sur les structures aéronautiques : observation et modélisation thermo-électro-mécanique de l'endommagement

Auteurs: 

L. Chemartin, P. Lalande, B. Peyrou, A. Chazottes, P.Q. Elias (Onera),
C. Delalondre (EDF), B.G. Cheron (Cnrs), F. Lago (DGA)

Cet article traite des effets directs de la foudre sur les structures aéronautiques. Dans une première partie, la phénoménologie de l'attachement de la foudre est présentée. Quelques caractéristiques particulières des arcs de foudre observés en vol et reproduits au sol sont détaillées. Les développements numériques récents pour la simulation des arcs sont également présentés, accompagnés de quelques résultats importants. La seconde partie traite des effets directs de la foudre sur les peaux aéronautiques.

Outil numérique pour le calcul du zonage

Auteurs: 

P. Lalande, A. Delannoy † (Onera)

Le zonage consiste à déterminer des zones à la surface de l'avion soumises à une même contrainte du courant foudre. La méthode actuelle, utilisée en certification, est empirique et donne un résultat qualitatif. De plus, elle échoue à prédire des zones d'impact  situées sur le milieu des ailes. Elle sera difficilement applicable sur la future génération d'avion dont la géométrie, la motorisation et les matériaux utilisés sont très différents de ceux actuellement utilisés.

Modélisation physique du développement des branches pour les précurseurs ascendant

Auteurs: 

P. Lalande (Onera), V. Mazur (National Severe Storms Laboratory)

Les processus physiques conduisant à la formation de branches sont mal connus. Nous avons adapté un modèle physique validé décrivant le développement du précurseur dans une géométrie axisymétrique à une géométrie 3D incluant la formation de branches. La propagation du précurseur est pilotée par la chute de potentiel électrique disponible à sa tête. Une nouvelle branche se forme dès que ce potentiel atteint un seuil critique.

Expériences de foudroiement d’un avion en vol

Auteurs: 

P. Laroche, P. Blanchet, A. Delannoy †, F. Issac (Onera)

Pour l’aviation, le foudroiement est resté pendant longtemps le danger atmosphérique le moins connu et le moins compris. A la fin des années 1970, l’utilisation massive des matériaux composites dans la fabrication des structures des avions civiles et militaires était envisagée comme une perspective à moyen terme.

L’expérimentation de déclenchement d’éclair : une approche concrête de la recherche sur la physique des éclairs

Auteurs: 

X. Qie, R. Jiang (LAGEO), P. Laroche (Onera)

Le déclenchement d’éclair à l’aide du lancement d’une fusée étirant  un fil conducteur  vers un nuage d’orage électriquement chargé, a été expérimenté à partir des années 1960. Après plusieurs décades de mise au point, cette technique est devenue un outil important d’investigation et d’observation des processus physiques du développement d’un éclair naturel.

Comportement des décharges précurseurs de la foudre selon leur polarité : conséquences sur la phénoménologie du foudroiement des avions.

Auteurs: 

E. Williams (MIT), S. Heckman (Earth Networks)

Cette étude traite des questions les plus importantes posées par la physique de l’éclair et par les aspects théoriques de la description de l’éclair comme une décharge bidirectionnelle. Une revue des études publiées est présentée de façon à mettre en relief les phénomènes physiques clés, tels que le comportement simultané des décharges précurseurs positive et négative, le phénomène d’extinction brutale du courant électrique dans des canaux de foudre, et la conséquence pour les décharges de jonction de se propager dans ces canaux.

Méthodes de localisation des impulsions électromagnétiques VHF émises par les éclairs

Auteurs: 

Z. Kawasaki (E-JUST and Osaka University)

Cet article présente brièvement les caractéristiques des impulsions VHF émises par les éclairs ainsi que les méthodes de leur localisation. Deux méthodes indépendantes sont utilisées, la localisation hyperbolique basée sur la mesure de la différence du temps d’arrivée du rayonnement sur des sites de mesures différents, et la localisation par interférométrie basée sur la mesure des différences de marche (de phase) d’une onde incidente sur un réseau d’antenne.

Videos: 

Positive cloud-to-ground flash

Negative cloud-to-ground flash