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. Deux approches ont été développées pour élaborer un zonage sur un avion. Une empirique, mise au point par BAe, repose sur la méthode de la sphère roulante. La donnée d'entrée est le rayon de la sphère estimé à partir du retour d'expérience. La seconde approche est basée sur la description physique du foudroiement d'un avion. A partir des modélisations physiques des décharges foudre, l'ONERA a développé une méthode générale pour calculer un zonage probabiliste. Cette méthode prend en compte les phénomènes intervenant lors du foudroiement. Le processus d'attachement est calculé à partir de la géométrie de l'aéronef et de la direction du champ électrique atmosphérique. Les résultats donnent les points initiaux sur le fuselage où l'éclair peut s'initier avec leur probabilité d'initiation en fonction de la direction du champ électrique atmosphérique. Ces données sont utilisées dans un modèle de balayage pour calculer, pour chaque point d'attachement, le déplacement de ce point lié au déplacement de l'avion, de l'écoulement de l'air et de la forme du canal de l'éclair. Ce modèle est basé sur une description macroscopique du canal de l'éclair quand le courant l'alimentant est constant. Pour un  avion mono couloir, nous avons calculé et stocké dans une base l'équivalent de plusieurs millions de scénarii de foudroiement. En combinant les distributions des temps d'arrivée des arcs en retour avec ces données, nous calculons la probabilité qu'une zone donnée soit impactée par la foudre.

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