Thèse soutenue

Mesure de taille de gouttes d'eau et de cristaux de glace par imagerie interférométrique pour les applications aéroportées
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Auteur / Autrice : Justin Jacquot Kielar
Direction : Marc Brunel
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Optique et Laser
Date : Soutenance en 2016
Etablissement(s) : Rouen
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences physiques mathématiques et de l'information pour l'ingénieur (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime....-2016)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Complexe de recherche interprofessionnel en aérothermochimie (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1967-....)
Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabrice Lemoine, Pascal Picart

Résumé

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Le givrage des aéronefs constitue une des problématiques majeures dans le domaine de la sécurité aérienne. L’accrétion de glace sur les différentes parties externes de l’appareil (ailes, sondes, moteurs) peut causer de graves dégâts conduisant au crash de l’aéronef. Dans le but d’éviter ce type d’accident, les réglementations imposent aux avionneurs d’être capables de caractériser en temps réel les conditions givrantes pendant le vol, par exemple grâce à une sonde aéroportée. Il s’agit de mesurer les tailles des gouttes d’eau surfondues et des cristaux de glace présents au passage de l’aéronef puis d’en déterminer leur concentration (en g. M−3). Ce travail de thèse a pour but de valider et d’améliorer l’utilisation de la technique optique imagerie interférométrique en défaut de mise au point (ou IPI pour Interferometric Particle Imaging) utilisée par la sonde de détection développée ici. La technique IPI est déjà largement utilisée dans le cas de la mesure de taille de gouttes d’eau, notre objectif est de l’étendre à la mesure de taille de particules irrégulières, tels que les cristaux de glace. La construction d’une colonne réfrigérante a permis de générer des cristaux de glace en laboratoire facilitant ainsi la réalisation d’expériences de validation de l’IPI appliquée à la mesure de ce type de particules. La première expérience a conduit à l’observation simultanée de gouttes d’eau et de cristaux de glace par IPI et holographie numérique en ligne. La seconde consistait en l’observation simultanée de cristaux de glace par IPI et par microscopie. L’analyse des différents résultats obtenus a validé la mesure de taille de cristaux de glace par IPI et a également pu mettre en évidence le fait qu’il était possible de retrouver des informations sur la morphologie des particules irrégulières grâce à cette technique. Lors de vols d’essais en janvier 2016, la sonde AIIS (Airborne Interferometric Ice Sensor) a détecté et mesuré les tailles de gouttes d’eau et de cristaux de glace directement dans les nuages.