Thèse - Aviation et changement climatique : développement d’une modélisation multi-disciplinaire intégrée

L’Institut de Recherche Technologique (IRT) Saint Exupéry est un accélérateur de science, de recherche technologique et de transfert vers les industries de l’aéronautique et du spatial pour le développement de solutions innovantes sûres, robustes, certifiables et durables.

Nous proposons sur nos sites de Toulouse, Bordeaux, Montpellier, Sophia Antipolis et Montréal un environnement collaboratif intégré composé d’ingénieurs, chercheurs, experts et doctorants issus des milieux industriels et académiques pour des projets de recherche et des prestations de R&T adossés à des plateformes technologiques autour de 4 axes : les technologies de fabrication avancées, les technologies plus vertes, les méthodes & outils pour le développement des systèmes complexes et les technologies intelligentes.

Nos technologies développées répondent aux besoins de l'industrie, en intégrant les résultats de la recherche académique.

Contexte :

Dans un contexte mondial impacté par le changement climatique, la prise de décision requiert une capacité d'analyse de différents scénarios d'évolution globale de l'économie, du secteur énergétique, des politiques à mettre en place ainsi que des contraintes sur l'environnement et les ressources naturelles disponibles. En particulier, la réponse aux enjeux climatiques et énergétiques passe nécessairement par une adaptation du secteur de l'industrie aéronautique.
Airbus s'est ainsi engagé à développer un nouvel avion à l’horizon 2035 et travaille activement à la réduction de l'impact climatique de ses produits existants. Le sujet de thèse proposé vise à contribuer au développement d'un outil d'assistance à la prise de décision pour identifier les choix les plus pertinents d'architecture avion, de technologie, de vecteur d'énergie, ou encore d'investissement financier.
 
Problématique et positionnement scientifique :

Des modèles d'évaluation intégrée ont déjà été développés afin de modéliser la croissance économique et celle de la population, en prenant en compte la pollution générée par les activités humaines [Meadows and Randers (2012)] et l’impact climatique [Nordhaus (1994)]. L'objectif de tels modèles est d’évaluer le coût des dommages environnementaux et des politiques d’atténuations, de manière à identifier les meilleurs choix en termes d'investissement et d'innovation technologique. L’IRT et l’ISAE-SUPAERO, en partenariat avec Airbus, souhaitent contribuer au développement de ces modèles d'évaluation intégrée qui doivent jouer un rôle clé dans l’appréhension des marchés futurs et le positionnement des technologies des avions du futur. Un tel modèle requiert la simulation temporelle de la dynamique de l'économie, basée sur des modèles physiques nombreux et multi disciplinaires. Toutefois, les modèles classiques sont temporels, mais 0-D, c'est-à-dire qu'ils ne prennent pas forcément en compte une modélisation détaillée des mouvements dans l’espace et dans le temps des capitaux, des ressources, ou encore de l’énergie. C'est pourquoi les outils d'optimisation multidisciplinaire développés pour le secteur aéronautique sont particulièrement adaptés, et constituent une bonne base de départ pour traiter cette problématique. Les outils de simulation numérique issus de la résolution des équations de la physique des fluides ou des structures, eux, sont capables de résoudre de tels problèmes. Les travaux de cette thèse doivent permettre de lever ce verrou technologique.

Environnement de travail :

La thèse se déroulera essentiellement au sein du Département d’Aérodynamique, Energétique et Propulsion de l’ISAE-SUPAERO et au Centre de Compétences Optimisation Multidisciplinaire (CoC MDO) de l’IRT Saint Exupery, basés à Toulouse. En particulier, le CoC MDO recouvre un ensemble d'activités dédiées au développement de capacités de simulation et d'optimisation numérique. L'outil logiciel open source GEMSEO (Generic Engine for Multidisciplinary Scenarios, https://gemseo.readthedocs.io/), est destiné à automatiser la création de processus MDO [Gallard et al. (2018)] et sera au coeur de ce travail de recherche. A terme, cet outil doit permettre d’assister les architectes, et de jouer un rôle clé dans l'accélération de la transformation digitale des phases de conception et de développement de
l’aviation.

De formation bac + 5 (Ingénieur ou Master) avec un profil en sciences de l’ingénieur et/ou en mathématiques appliquées, vous êtes motivé(e) par un sujet appliqué au secteur de l’aviation, mêlant sciences physiques et économiques, avec un fort enjeu sociétal.
 
École Doctorale de rattachement : MEGEP
Localisation : IRT Saint Exupéry (Toulouse) et ISAE-Supaero (Toulouse)

Capable de développer et valider des modèles numériques, vous appréciez le travail en équipe dans un environnement transdisciplinaire. Des interactions avec des partenaires académiques (Toulouse School of Economics) et industriels (Airbus) sont à prévoir. De bonnes compétences en communication constituent un atout.