Résume - Ecole doctorale des Sciences fondamentales, Université

Ecole Doctorale des Sciences Fondamentales
Ecole Doctorale Sciences Fondamentales – 24, avenue des Landais – BP 80026 - 63171 AUBIERE CEDEX
CHIMIE – MATHEMATIQUES – PHYSIQUE – SCIENCES DE L’UNIVERS
site web : http://edsf.univ-bpclermont.fr
Directeur : Pr Patrice Malfreyt Secrétariat : Sylvie Desmet Rigaud
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SUJET DE THESE
Titre de la thèse :
Le mystère des incidents réacteurs des avions de ligne : les propriétés des
microcristaux de glace dans des nuages hautement convectives.
Directeur de thèse : Alfons Schwarzenboeck
Unité de rattachement : Laboratoire de Météorologie Physique, UMR6016
Equipe : Nuages et Précipitations à l’échelle des observations aéroportées et par
télédétection
Etablissement de rattachement : Université Blaise Pascal – Clermont-Ferrand
Courriel et téléphone : A.Schwarzenboe[email protected]v-bpclermont.fr, 0473405361
Co-encadrant éventuel : Fabien Dezitter / AIRBUS ‘’Icing Phenomena & Protection
Systems’’, Delphine Leroy / LaMP
Unité de rattachement : Laboratoire de Météorologie Physique, UMR6016
Etablissement de rattachement : Université Blaise Pascal – Clermont-Ferrand
Résume :
Depuis les années 1990 et probablement avant, des incidents réacteurs et des
anomalies de mesures de vitesse aérodynamiques et de température des avions de ligne
survenues à haute altitude et basse température sont observées. Dans ce contexte, le
projet européen HAIC (High Altitude Ice Crystals) s’est donné comme objectif principal de
contribuer à l’étude des microcristaux de glace peu ou pas visible avec les radars actuels
des avions. Cette étude a été initiée par le groupe EIWG (Engine Icing Working Group).
HAIC, coordonné par AIRBUS, est considéré comme le projet phare pour répondre aux
questions d’incident réacteur et de givrage des capteurs de pression et température des
avions de ligne en lien avec l’ingestion de grandes quantités de microcristaux de glace en
haute altitude.
Le sujet de la thèse (collaboration LaMP et AIRBUS) a pour objectif d’étudier les
propriétés et les processus des nuages convectifs tropicaux avec contenus en glace IWC
(Ice Water Content) très élevés, présentant des dangers de givrage pour les réacteurs et
instruments de température et vitesse des avions. AIRBUS dispose des premières données
microphysiques acquises dans le cadre de trois campagnes de mesures à bord d’un avion
d’essai A340 d’AIRBUS en 2010 et 2012 dans des nuages tropicaux (Darwin, Cayenne,
Chili). Dans le cadre de HAIC, trois autres campagnes de mesures sont/seront effectuées :
la première depuis Darwin en 2014 avec l’avion de recherche Falcon 20, la deuxième
également sur Falcon 20 est programmée en May 2015 depuis Cayenne en Guyane, et
une troisième campagne de mesure également depuis Cayenne sur un avion d’essai A330
d’AIRBUS.
Un des objectifs principaux de cette thèse est de mieux comprendre la formation de
contenu en glace (IWC) élevée dans des nuages convectifs tropicaux que posent
problèmes à des instruments (capteur de pression et température) et même à des

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réacteurs des avions. Pour cela nous avons besoin de mesurer et de simuler l’initiation
(nucléation des petits cristaux) et la croissance de la phase glace dans la partie convective
(dynamique et thermodynamique) de ces systèmes nuageux. La détermination statistique
des spectres dimensionnels et des relations masse-diamètre (densité des cristaux de
glace) sera étudiée dans le temps et dans l’espace, donc en fonction de l’altitude ainsi
qu’en fonction de la distance par rapport au centre de la cellule convective (gradient
horizontal). Ce travail vise notamment à améliorer nos connaissances des relations entre
mesures in situ (à bord des avions A340/A330 et Falcon 20) et mesures de télédétection
par radar (notamment radar recherche Doppler sur Falcon 20 et radars de bord sur les
avions Falcon 20, A330 et A340). Enfin ce travail étudiera les variations spatio-temporelles
des paramétrisations microphysiques (distributions gamma des spectres dimensionnels,
etc…) pour alimenter les modèles de nuage ainsi que les algorithmes de restitution
satellitaire.
Dans le cadre de cette collaboration AIRBUS - LaMP, quelques séjours chez
AIRBUS à Toulouse sont à prévoir. La volonté de s’investir dans des travaux liés à une
campagne de mesures aéroportées en 2016 sera également appréciée.
Liens utiles :
- http://www.insu.cnrs.fr/node/4731
- http://www.haic.eu/