Type de contrat
Catégorie A
Localisation
BRON
Employeur
Cerema Centre-Est
Mode de recrutement
Contractuel
Date de disponibilité
Date de clôture

45.7365753, 4.9254607

Description

La problématique du drainage en surface des pistes aéroportuaires diffère de celle des chaussées routières. En effet, les surfaces des pistes aéroportuaires recueillent des quantités d’eau qui peuvent être considérables du fait de dimensions plus étendues et de pentes plus faibles que les chaussées routières. Or la présence d’eau sur piste aéroportuaire, même en faibles quantités, altère l’adhérence entre les pneus de l’avion et la piste, ce qui impacte la sécurité et le potentiel de contrôle des avions au sol. Par conséquent, optimiser le temps d’utilisation des pistes et assurer la sécurité des aéronefs au sol passent, entre autres, par une meilleure appréciation des zones d’accumulation et des épaisseurs d’eau présentes sur la piste lors d’événements pluvieux. Contrairement au domaine routier, les travaux de recherche sur l’impact des épaisseurs de films d’eau sur l’adhérence des pistes et sur l'accidentologie des avions ne sont pas pleinement exploités pour des applications de contrôles et de diagnostic des pistes aéroportuaires.
Le projet « OPHELIA » porte sur le développement d’un outil de diagnostic et d’un outil de prévision, en temps réel, des hauteurs d'eau sur les pistes pour l'information aéronautique. Ceci nécessite une modélisation physique et sa validation par l’expérimentation in-situ. Cet outil doit être opérationnel et répondre :
• aux exigences internationales en matière de contrôle et de suivi des pistes aéroportuaires pour la sécurité des avions au sol,
• aux informations nécessaires sur l'état de surface pour permettre au pilote de les intégrer pour réaliser des opérations de décollage et d’atterrissage en toute sécurité.


Ce projet s’inscrit dans la continuité de travaux de recherche menés en coopération Cerema-STACIFSTTAR. Les résultats de ces travaux ont permis d’avoir une expérience des équipes sur la théorie des écoulements d’eau en surface, les expérimentations et les modèles qui lui sont associés. Dans la première étape du projet, un travail de recherche et de développement a été accompli pour répondre d’une manière macroscopique aux besoins de diagnostic des pistes aéroportuaires et a donné lieu à une toute première version du logiciel OPHELIA. Sur l’une des pistes de l’aéroport de Lyon Saint-Exupéry, les premiers résultats de validation de cet outil ont démontré la faisabilité du concept et une erreur moyenne de l’ordre de 9 % sur l’estimation des faibles hauteurs d’eau (inférieures à 2 mm) et de 21 % sur des hauteurs d’eau plus importantes. Cette erreur, toujours inférieure à 1 mm en absolu, est satisfaisante vis-à-vis de l’exigence de sécurité aérienne, mais peut être améliorée.
Le logiciel OPHELIA doit être enrichi afin de prendre en compte certains paramètres négligés pour l’instant tels que le phénomène de séchage, le vent et l’évolution de la macrotexture par engommage.

Missions

Dans la seconde étape du projet, la poursuite des travaux de recherche est nécessaire afin d’améliorer la précision de l’outil et de combler les lacunes les plus importantes. L’objectif ici étant de réviser les bases théoriques des travaux antérieurs afin d’aboutir à un modèle mathématique complet et robuste, décrivant l’état hydrique d’une piste aéroportuaire et permettant l’évaluation en temps réel des zones d’accumulation et des épaisseurs d’eau. Sur le plan théorique, trois étapes sont identifiées pour cette mission de CDD :
1. Caractérisation de la piste : il s’agit d’intégrer des données topographiques en sus des relevés géométriques pour améliorer la précision des relevés géométriques des pistes. Ceci permettra d’aboutir à un maillage fin des pistes sur lequel s’appuiera la modélisation.
2. Création d’un modèle complet d’estimation en temps réel des hauteurs d’eau : il s’agit ici d’intégrer les paramètres négligés dans le modèle actuel tel que le mécanisme de séchage
(prise en compte de la température de l’air et de la vitesse du vent) et de l'engommage des pistes (pour intégrer la dégradation de la texture).
3. Validation du modèle avec des expérimentations in-situ : Il s’agit ici d’utiliser les données issues des différentes campagnes de mesures sur les aéroports de Lyon St-Exupéry et
Strasbourg afin de valider et d’ajuster le modèle. En complément de ce travail de développement théorique, il conviendra de :
1. Restructurer si besoin le protocole expérimental : il s’agit de réviser la méthode du recueil de données, pour améliorer la précision de la mesure in-situ.
2. Programmer et développer le logiciel : il s’agit d’intégrer les nouvelles fonctions, d’améliorer l’interface de calcul et l’interface graphique de l’outil OPHELIA.

Profil

Le(a) candidat(e) aura pour tâches principales les développements théoriques et informatiques (logiciel) de l’écoulement d’eau sur des pistes aéroportuaires. Ces développements de modélisation seront validés et comparés aux résultats expérimentaux issus des mesures in-situ. Le(a) candidat(e) devra avoir une solide formation en hydrologie et en mécanique des fluides
notamment concernant la modélisation de l‘écoulement d’eau en surface puisque des développements seront à apporter aux modèles mathématiques décrivant l’état hydrique d’une piste aéroportuaire. Des connaissances pluridisciplinaires notamment en programmation informatique, (logiciel Delphi par exemple) seront un atout important pour l’amélioration de l’interface de calcul, de l’interface graphique de l’outil OPHELIA et de leur interactivité.

Ce que nous vous proposons

CDD