Contexte du poste
Les satellites modernes intègrent de larges structures déployables — antennes, panneaux solaires, mâts — dont le déploiement en orbite constitue une phase critique. Lors de cette phase, des dispositifs pyrotechniques ou mécaniques génèrent des excitations impulsionnelles (chocs) qui activent les modes propres flexibles de la structure. En l'absence d'atmosphère, l'amortissement naturel est inexistant, ce qui entraîne des oscillations persistantes susceptibles de perturber l'attitude du satellite, d'altérer la précision du pointage des instruments ou d'entraîner une désorbitation partielle.
Le projet CRÉSAT (Contrôle des Résonances pour prévenir les risques de désorbitage des infrastructures SATellitaires) est financé par l'Agence de l'Innovation de Défense (AID). Il est porté conjointement par le Centre de Recherche de l'École de l'Air et de l’Espace (CREA, EAE) et l'ISAE-SUPAERO. Ce projet vise à concevoir, modéliser et expérimenter un système de contrôle vibratoire hybride innovant pour les structures satellitaires de type treillis. L'approche repose sur une méthode ondulatoire exacte (wave-based approach) combinée à un contrôle hybride passif-actif ayant pour but de mettre en œuvre le concept de terminaison anéchoïque.
Missions
Le chercheur postdoctoral contribuera à l’ensemble des lots de travaux du projet CRÉSAT, avec un rôle central dans les volets de modélisation et de simulation. Ses travaux constitueront un socle scientifique essentiel pour orienter les développements expérimentaux et méthodologiques menés en parallèle par l’ingénieur d’études recruté au sein du projet à l’ISAE-SUPAERO.
Ses activités porteront principalement sur le développement d’un modèle de structure déployable fondé sur une approche ondulatoire, d’abord dans un cadre 2D puis 3D, afin de disposer d’un outil de simulation à la fois précis et adapté à la complexité des systèmes étudiés. Une telle représentation, fondée sur la propagation, la réflexion et l’absorption des ondes au sein de la structure, conduit naturellement à introduire le concept de terminaison anéchoïque comme stratégie de maîtrise des réflexions parasites et de confinement de l’énergie vibratoire. Une attention particulière sera portée à la prise en compte des phénomènes non linéaires induits par les différentes jonctions de la structure, ainsi qu’à l’extension de l’approche afin de permettre la simulation de réponses transitoires, en complément des analyses fréquentielles. Les modèles développés feront enfin l’objet d’une validation approfondie par confrontation aux résultats expérimentaux obtenus sur le prototype conçu, fabriqué et testé à l’ISAE-SUPAERO.
Ces développements prépareront les étapes d’optimisation de la stratégie de contrôle vibratoire mise en œuvre dans le cadre du projet. Ils devront notamment permettre d’identifier les bandes fréquentielles critiques ainsi que la distribution spatiale de l’énergie vibratoire au sein de la structure, afin de caractériser les zones les plus sensibles du point de vue dynamique. Sur cette base, une optimisation du positionnement des couples capteur-actionneur sera conduite afin de maximiser l’observabilité et la contrôlabilité des modes vibratoires critiques, condition essentielle à l’efficacité du contrôle passif-actif envisagé.
Références
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