Electric contacts subject to high currents : Fundamental processes and application to the interaction between lightning and aeronautic structures

par Jean-Baptiste Layly

Thèse de doctorat en Physique des plasmas

Sous la direction de Anne Bourdon.

Le président du jury était Jean-Hugues Paillol.

Le jury était composé de Anne Bourdon, Jean-Hugues Paillol, Philippe Testé, Fabien Tholin, Laurent Chemartin, Aurore Risacher.

Les rapporteurs étaient Philippe Testé.

  • Titre traduit

    Contacts électriques soumis à de forts courants : processus fondamentaux et application à l'interaction entre la foudre et des structures aéronautiques.


  • Résumé

    La foudre est un phénomène naturel aléatoire impactant un avion de transport civil en moyenne une fois toutes les 1500 heures de vol. Les forts courants et impulsionnels pouvant parcourir la structure d'un aéronef peuvent induire des contraintes physiques aux conséquences sérieuses en ce qui concerne la sûreté. En particulier, quand un assemblage est parcouru par un courant de type foudre, des champs électriques ainsi des densités d'effet Joule importants peuvent engendrer différents phénomènes de décharge. Le risque d'étincelage est particulièrement critique au niveau des réservoirs de carburant, et différentes technologies de protection et procédures de certification sont employées pour maitriser ce risque. Les résultats expérimentaux laissent penser que la formation de ces décharges est due aux résistances électriques localisées aux interfaces entre les différentes pièces des assemblages. Le but de cette thèse a été de modéliser les phénomènes qui se produisent à une échelle microscopique au niveau de telles résistances de contact soumises à de forts courants impulsionnels de type foudre.


  • Résumé

    Lightning is a natural hazardous event that strikes a civil aircraft on average once per 1500 hours of flight. The corresponding high and impulsive currents that may flow along the structure of the aircraft can generate physical constraints with major consequences regarding safety. In particular, when a fastened assembly is crossed by a lightning current, important electric fields and Joule power densities may give birth to a variety of discharge phenomena. The sparking risk is particularly critical in fuel tanks, and different lightning protection technologies and certification procedures are employed to face it. The ignition of discharges is believed to be mostly due to the local electrical resistance at the interfaces between the parts of the assemblies. The aim of this thesis was to model to phenomena that occur at a microscopic scale of such contact resistances subject to high and impulsive currents.


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