Travaux de recherche Chaire CEDAR – Zoom sur la thèse d’Alessandro SGUEGLIA

Pouvez-vous nous parler de votre parcours ?

J’ai obtenu mon diplôme d’ingénieur à l’université de Naples en 2016. J’ai ensuite passé 3 années à l’ISAE-SUPAERO pour réaliser ma thèse qui s’est terminé en décembre 2019. A la suite de mes travaux et grâce à ma thèse, j’ai trouvé un poste chez AURA-AERO, un avionneur français, où je travaille actuellement en tant qu’ingénieur en bureau d’études pour des avions électriques en ligne.

Sur quelle thématique portait votre thèse à l’ISAE-SUPAERO ?

Ma thèse, intitulé ”methodology for sizing and optimising a Blended Wing-Body with distributed electric ducted fans” avait pour objectif de définir un ensemble de méthodologies et de moyennes pour le dimensionnement de nouvelles configurations des avions afin de répondre aux besoins environnementaux.
En effet, l’augmentation du trafic aérien au cours des dernières décennies et ses prévisions constituent un défi majeur pour arriver à une croissance neutre en carbone. Pour atteindre cet objectif sociétal, il est nécessaire de définir, en rupture avec les configurations actuelles, des concepts d’avion de transport intégrant de nouvelles technologies avec un impact minimal sur l’environnement.
Ces futurs aéronefs reposent entre autres sur diverses interactions entre systèmes, disciplines et composants. Ces travaux de recherche se focalisent sur le développement d’une méthodologie dédiée à l’exploration et à l’évaluation des performances de configurations non conventionnelles utilisant des concepts de propulsion innovants.

Pourriez-vous nous parler des travaux réalisés dans le cadre votre thèse ?

Le cas d’utilisation à considérer est l’optimisation au niveau conceptuel d’une aile volante à propulsion électrique distribuée, un concept prometteur combinant des performances aérodynamiques élevées et les avantages de la propulsion électrique. Le processus d’optimisation qui se base sur FAST, l’outil de dimensionnement avion ISAE-SUPAERO/ONERA, a été mis en œuvre dans OpenMDAO, l’environnement d’analyse et d’optimisation multidisciplinaire Open Source de la NASA.
Avec l’idée d’une complexité croissante de l’analyse de conception multidisciplinaire et d’une meilleure identification des différents effets, les deux éléments innovants ont été étudiés séparément. Premièrement, le processus classique a été révisé pour tenir compte des systèmes de propulsion hybride. Deuxièmement, une méthode a été appliquée pour estimer le dimensionnement d’une cellule avion radicalement innovante. Enfin, un processus de conception intégrant ces deux aspects inédits a été mis au point pour étudier un concept d’aile volante à propulsion électrique distribuée. Pour les performances au niveau avion, les résultats ont été comparés à ceux obtenus pour un avion de type A320 classique, fondés sur les mêmes exigences de haut niveau et le même horizon technologique.
Globalement, le concept de propulsion électrique hybride est intéressant car il permet des opérations à proximité du sol (atterrissage, décollage) sans émission et d’économiser du carburant pour les missions situées en dessous d’une certaine distance franchissable. Cette limitation est associée à la présence de batteries : elles introduisent en effet une pénalité de masse significative qui ne peut être annulée par les avantages de l’électrification pour de longues distances.
Des simulations supplémentaires indiquent qu’un concept d’aile volante fondé sur une architecture uniquement turbo-électrique consomme toujours moins de carburant que l’avion de référence dans les limites des hypothèses prises en compte. Les résultats montrent qu’une réduction avec ce nouveau concept est possible sur de courtes distances, jusqu’à 25%.

Pourquoi avoir choisi de faire une thèse à l’école ?

Pendant mon parcours à l’université de Naples, j’avais l’idée qu’une thèse pourrait être un bon moyen d’approfondir mes connaissances sur la thématique de la conception avion, surtout pour des applications industrielles.
L’ISAE-SUPAERO et l’ONERA cherchaient un profil pour travailler sur la thématique de la conception avion. J’ai donc saisi la chance tout de suite. L’ISAE-SUPAERO est une école prestigieuse et très réputée dans ce secteur, c’est le lieu idéal pour tout apprendre sur la conception d’un avion. Pour résumer mon expérience au sein de l’Institut, je dirais que la réalité du terrain était au-delà de mes attentes !

Quels sont les points positifs que vous retiendrez de votre thèse ?

Les travaux effectués dans le cadre de ma thèse ont été réalisé en collaboration avec l’ONERA et l’ISAE-SUPAERO. J’ai travaillé dans ces deux établissements, dans un contexte de mutualisation et de partage continu. C’était un des points forts de ma thèse. J’ai aussi eu la chance de travailler avec de nombreux interlocuteurs : des étudiants, que j’ai personnellement encadrés, et des experts des laboratoires de l’ONERA. Toutes ces contributions m’ont permis d’exploiter et d’enrichir plusieurs sujets liés à la thématique de ma thèse.
Grâce aussi à certaines collaborations avec des université partenaires de l’ISAE-SUPAERO, j’ai eu l’opportunité en 2018 de travailler avec des experts de l’optimisation au sein de l’Université du Michigan. Une collaboration qui s’est soldée par une publication commune entre l’ONERA, l’ISAE-SUPAERO, l’Université du Michigan et Glenn Research Center.
Mes travaux m’ont également permis de participer au projet CleanSky 2, notamment sur les activités relatives à la partie conception et évaluation des concepts innovants. Ces résultats ont été utilisés dans plusieurs publications et projets internes.