Département Conception et Conduite des véhicules Aéronautiques et Spatiaux (DCAS)

Le Département Conception et Conduite des véhicules Aéronautiques et Spatiaux (DCAS) de l’ISAE-SUPAERO est le support naturel des activités liées à la conception ou au développement des systèmes aéronautiques et spatiaux

Missions de formation

Le DCAS est en charge des enseignements dans les domaines de :

  • Mécanique du Vol, Conception Avion, Drones
  • Mécanique spatiale, Espace
  • Facteurs humains, neuro-ergonomie
  • Automatique, Contrôle et conduite de systèmes

Ces enseignements sont dispensés dans la formation ingénieur ISAE-SUPAERO et dans les formations masters. Ils apportent des compétences scientifiques et conceptuelles au travers de cours et des compétences techniques grâce à l’exploitation d’un simulateur de vol et de suites logicielles de simulation aéronautique et spatiale développées dans le département.

Groupes de recherche

Le DCAS mène ses propres études et est impliqué à des projets de recherche nationaux ou européens. Les chercheurs du DCAS sont répartis en 3 groupes de recherche :

  • Conception des véhicules aérospatiaux (7 enseignant-chercheurs, 12 ingénieurs de recherche ou post-doctorants),
  • Décision et Commande (5 enseignant-chercheurs, 8 ingénieurs de recherche ou post-doctorants),
  • Neuro-ergonomie et facteurs humains (3 enseignant-chercheurs, 11 ingénieurs de recherche ou post-doctorants).

Ces 3 groupes de recherche collaborent pour mener des activités sur les thèmes suivants :

Systèmes de conduite/contrôle plus sûrs pour les systèmes aérospatiaux

Les objectifs de ce thème sont de mener des travaux de recherche sur l’identification et le contrôle de situations de vols dégradées :

  • Avion/drone : cas de vols critiques (ex : sortie de domaine de vol, incohérence de paramètres/pannes complexes, défaillances de sous-systèmes),
  • Équipage/opérateur : états cognitifs limites (ex : tunnélisation attentionnelle, persévération, fatigue),
  • Garantir des performances de contrôle indépendantes des incertitudes et variations paramétriques,
  • Définitions de processus de conduite « intelligent » et de supervision optimisant la sécurité des vols,
  • Développer un système de contrôle et de conduite adaptatif robuste aux défaillances.

Conception multi-disciplinaire intégrée des Aéronefs

  • Définition de méthodes et algorithmes de conception intégrée optimale.
  • Définition de modèles aérodynamiques, structure, propulsion, environnement, etc.
  • Études des couplages forts et faibles entre modèles. Adaptation des modèles selon le niveau de fidélité

Concepts spatiaux avancés

Les travaux de recherche de ce thème concernent l’étude de concepts futurs, typiquement possibles à un horizon de 15 ans ou plus, avec la vision système comme par exemple : le in-orbit servicing pour les satellites de télécommunications, la gestion du trafic spatial, l’architecture des bases habitées sur la surface de la Lune ou de Mars, Constellations.

Thèmes scientifiques

La stratégie de recherche de l’ISAE-SUPAERO se décline en trois thèmes scientifiques au sein du DCAS :

Conception et Conduite d’aéronefs plus sûrs

Les objectifs de ce thème sont de mener des travaux de recherche sur l’identification et le contrôle de situations de vols dégradées :

  • Avion/drone : cas de vols critiques (ex : sortie de domaine de vol, incohérence de paramètres/pannes complexes, défaillances de sous-systèmes),
  • Équipage/opérateur : états cognitifs limites (ex : tunnélisation attentionnelle, persévération, fatigue),
  • Garantir des performances de contrôle indépendantes des incertitudes et variations paramétriques.
  • Définitions de processus de conduite « intelligent » et de supervision optimisant la sécurité des vols.
  • Développer un système de contrôle et de conduite adaptatif robuste aux défaillances.

A l’aide de nombreux moyens mis à disposition par le département -simulateurs DCAS, plateformes volantes (TB20, …), Neuroergo-lab, volière “indoor”- ce thème permet au DCAS d’innover dans le domaine des facteurs humains (avec le développement de cockpits adaptatifs) et de l’automatique/décision : Lois “Fail safe”, système de conduite auto-reconfigurable aux défaillances des sous-systèmes.

Conception multi-disciplinaire intégrée des aéronefs

A travers différents domaines tels que la mécanique du vol, la conception d’un avion (modélisation multi-physique et multi-domaine), et l’automatique, ce thème a pour objectif la définition des méthodes et algorithmes de conception intégrée optimale, de modèles aérodynamiques, structure, propulsion, modèles environnement etc., et l’étude des couplages forts et faibles entre modèles.
Les moyens qui se développent comme l’atelier de conception Multidisciplinary Design Analysis and Optimization (MDAO) ou le démonstrateur de vol permettent d’innover : application à la conception d’aile volante BWB, à la propulsion distribuée et à la conception d’aéronefs à grand allongement, application à la conception de sous-systèmes (systèmes de dégivrage électrique, démonstrateurs), mise en place d’un atelier complet de Modélisation, Simulation et Analyse Multi domaine sous le framework OpenMDAO.

Concepts Spatiaux Avancés

La gestion des débris spatiaux, les missions autonomes vers les astéroïdes sont autant d’enjeux visés par ce thème qui a pour objectif l’étude de concepts futurs typiquement possibles à un horizon de 15 ans ou plus comme par exemple : le in-orbit servicing pour les satellites de télécommunications, la gestion du trafic spatial, l’architecture des bases habitées sur la surface de la Lune ou de Mars, ...
A travers l’ingénierie système et l’automatique, à l’aide des suites logicielles de conception des systèmes spatiaux intégrant les outils déjà existants au DCAS, ce thème aborde les points suivants : adaptation et/ou développement de méthodes de conception, effort particulier sur la notion d’interface, architecture de grandes structures pour les missions d’exploration habitées, formalisation des trajectoires et contrôle d’attitude des phases de lancement aux phases de rendez-vous sur des orbites LEO, GEO, LP’s.

Flux de publications scientifiques du DCAS

Cardoso-Ribeiro Flavio Luiz, Matignon Denis, Pommier-Budinger Valérie

A port-Hamiltonian model of liquid sloshing in moving containers and application to a fluid-structure system

(2017) Journal of Fluids and Structures, vol. 69 pp. 402-427 ISSN 0889-9746

Peysakhovich Vsevolod, Vachon François, Dehais Frédéric

The impact of luminance on tonic and phasic pupillary responses to sustained cognitive load

(2016) International Journal of Psychophysiology, vol. 112 pp. 40-45 ISSN 0167-8760

Gateau Thibault, Ponzoni Carvalho Chanel Caroline, Mai-Huy Lee, Dehais Frédéric

Considering Human’s Non-Deterministic Behavior and his Availability State When Designing a Collaborative Human-Robots System

(2016) In : IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 9 octobre 2016 - 14 octobre 2016 (Daejeon)

Perez Gonzalez José Alvaro, Alazard Daniel, Loquen Thomas, Pittet Christelle, Cumer Christelle

Flexible Multibody System Linear Modeling for Control Using Component Modes Synthesis and Double-Port Approach

(2016) Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, vol. 138 (n° 12). 121004 ISSN 0022-0434

Benavides Facundo, Monzón Pablo, Ponzoni Carvalho Chanel Caroline, Grampín Eduardo

Multi-robot Cooperative Systems for Exploration : Advances in dealing with constrained communication environments

(2016) In : 13th Latin American Robotics Symposium and 4th Brazilian Robotics Symposium (LARS/SBR), 8 octobre 2016 - 12 octobre 2016 (Recife)

Mandrick Kevin, Peysakhovich Vsevolod, Rémy Florence, Lepron Evelyne, Causse Mickael

Neural and psychophysiological correlates of human performance under stress and high mental workload

(2016) Biological Psychology, vol. 121 pp. 62-73 ISSN 0301-0511

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