Offre de post-doctorat
Temps plein
Doctorat
Post-doctorant
Compilation modèle-vers-FPGA pour systèmes réactifs critiques
Offre de thèse
Temps plein
Diplôme d'ingénieur
Entre 0 et 2 ans
Doctorant
12/03/2026
Les systèmes embarqués critiques du domaine aéronautique et spatial exigent simultanément temps réel garanti, prédictibilité et traçabilité du code exécuté. Les circuits FPGA constituent aujourd’hui une solution privilégiée pour ces applications, grâce à leur capacité à combiner hautes performances, faible latence et reconfigurabilité.
Toutefois, la synthèse matérielle certifiable à partir de modèles de contrôle reste un verrou technologique. La précédente thèse menée conjointement par l’ENAC, l’ISAE-SUPAERO et le CNES, intitulée Génération de circuits FPGA pour les systèmes critiques / Autocoding of FPGA for advanced GNC algorithm, a permis de franchir une première étape majeure en développant une chaîne de compilation complète depuis Lustre jusqu’à des netlists FPGA via Reticle.
Ce travail a démontré la faisabilité d’une synthèse prédictible, traçable et performante, ouvrant la voie à une automatisation partielle du flot matériel pour les systèmes critiques (présentée à IEEE SMC-IT 2024 [1]).
La thèse proposée vise à renforcer la fiabilité et la certification des systèmes embarqués critiques utilisés dans l’aéronautique et le spatial, en améliorant la compilation automatique de modèles de contrôle vers des circuits FPGA. Ces circuits, prisés pour leur performance et leur reconfigurabilité, exigent un flot de conception garantissant temps réel, traçabilité et prédictibilité.
Elle s’inscrit dans la continuité du prototype PYXIS [2], qui a démontré la faisabilité d’une génération automatique de circuits FPGA à partir du langage synchrone Lustre via le compilateur Reticle. L’objectif est désormais d’étendre cette chaîne pour la rendre plus complète, formelle et vérifiable.
Trois axes de recherche structurent le projet :
- L’extension du front-end Lustre pour prendre en charge les automates et horloges logiques, assurant la traduction formelle et traçable des systèmes hiérarchiques et multi-taux.
- L’intégration d’algorithmes d’optimisation embarqués (tels que les solveurs QP ou la commande prédictive MPC) directement synthétisables sur FPGA, afin de traiter des fonctions avancées de contrôle temps réel.
- L’introduction d’un solveur logique (MiniSAT) au sein du compilateur, permettant la vérification automatique de propriétés structurelles du circuit généré et posant les bases d’une certification formelle.
La méthodologie prévoit quatre phases : formalisation du langage, intégration des optimisations, ajout de la vérification SAT, puis évaluation expérimentale sur plateformes FPGA Artix-7 et UltraScale+.
Les livrables incluent un outil de compilation open-source enrichi, un démonstrateur spatial validé par le CNES, et plusieurs publications internationales.
Ce travail collaboratif mené entre ISAE-SUPAERO et l’ENAC vise à consolider la France comme acteur de référence dans la conception sûre et certifiable de circuits FPGA pour les applications critiques.
[1] I. Winandy, A. Dion, P.-L. Garoche, and F. Manni, “A reactive system-specific compilation chain from synchronous dataflow models to fpga netlist,” in 2024 IEEE 10th International Conference on Space Mission Challenges for Information Technology (SMC-IT), 2024, pp. 11–21.
[2] I. Winandy, A. Dion, P.-L. Garoche, F. Manni, “PYXIS: A higly predictable toolchain for FPGA circuit production of advanced GNC algorithm”, in 2025 IEEE 10th International Conference on Space Mission Challenges for Information Technology (SMC-IT), 2025
Thèse ACTAM : AéroaCoustique du bruit de Train d’Atterrissage Multi-essieux
Offre de thèse
Temps plein
Diplôme d'ingénieur
Entre 0 et 2 ans
Doctorant
Cette thèse propose d’investiguer les mécanismes de génération de bruit de train d’atterrissage multi-essieux en vue de proposer des designs innovants à faible bruit.
Optimisation aérodynamique d’une aile battante par intelligence artificielle
N/A
Offre de thèse
Temps plein
2600€ / MOIS
Étudiant Bac +4/5
Entre 0 et 2 ans
Doctorant
31/05/2026
Les ailes battantes sont une alternative possible aux ailes fixes ou tournantes pour la propulsion d’aéronefs de très faibles dimensions (typiquement inférieures au centimètre). Ce mode de propulsion/sustentation inspiré du monde vivant a été largement étudié depuis une trentaine d’année maintenant, conjointement à l’avènement des micro et nanotechnologies. La compréhension des mécanismes physiques à l’origine des forces aérodynamiques générées par l’aile battante a conduit aux développements récents de prototypes miniaturisés à l’extrême, à l’instar du RoboBee de l’université Harvard ou encore de l’OVMI à l’IEMN. Malgré ces avancées importantes, la conception d’aéronefs à ailes battantes est loin d’être optimale. La difficulté ici est que l’optimisation aérodynamique de la forme et cinématique de l’aile repose sur un grand nombre de paramètres (géométriques et cinématiques) et que la dynamique de l’écoulement est, contrairement aux modes de sustentation conventionnels (voilures fixes et tournantes), fortement instationnaire et non-linéaire, ce qui empêche l’utilisation de modèles analytiques (linéaires) rapides.
Dans cette thèse, nous proposons de réaliser l’optimisation aérodynamique multi-objectifs (portance et efficacité) du vol battu. L’optimisation sera rendue possible par deux évolutions majeures. La première concerne l’accroissement continu des capacités de calculs, permettant de simuler un grand nombre de configurations. Ce nombre n’est toujours pas suffisant pour réaliser l’optimisation directe (i.e. sur la base de simulations numériques uniquement) sur la totalité des paramètres géométriques et cinématiques mais il permet désormais de générer une base de données de taille suffisante pour entrainer un modèle de substitution par réseau de neurones capables de prédire les performances aérodynamiques de l’aile à très faible coût de calcul, et donc de réaliser l’optimisation par couplage du modèle avec un algorithme génétique, etréaliser l’optimisation par apprentissage par renforcement. Ces deux approches de type »apprentissage machine » constituent la seconde évolution importante permettant l’optimisation multi-objectifs sur un très grand espace de paramètres.
Le déroulement de la thèse comprend deux étapes :
Dans un premier temps, des simulations numériques de type résolution directe des équations de Navier-Stokes seront mises en œuvre pour les optimisations par couplage du modèle de substitution et d’un algorithme génétique et par apprentissage par renforcement. La première approche a déjà démontré ses preuves pour l’optimisation d’ailes battantes dans un espace de paramètre plus restreint. La seconde approche a démontré ses preuves pour des problèmes de contrôle mais reste à éprouver pour des problèmes d’optimisation multi-objectifs. L’identification de configurations géométriques et cinématiques optimales (incluant la déformation active de l’aile) conduira alors à l’analyse physique des mécanismes à l’origine de cette optimalité via la méthode de partitionnement de force déjà implémentée au laboratoire. Cette première étape sera conduite à l’ISAE-SUPAERO.
Dans un second temps, les approches suscitées seront mises en œuvre par voie expérimentale. Les mesures d’efforts aérodynamiques instationnaires seront utilisées en lieu et place des simulations numériques pour la génération de données permettant l’apprentissage. Contrairement aux données numériques, les données expérimentales sont sujettes au bruit de mesure et d’actuation. La difficulté ici réside donc dans le transfert des approches et abordées en première partie de la thèse d’un environnement « propre » (simulations numériques) à un environnement bruité (expérimentations). Ici encore, l’identification de configurations géométriques et cinématiques optimales conduira alors à l’analyse physique des mécanismes à l’origine de cette optimalité. Ceci nécessite la mise en œuvre de métrologie optique avancée (ex : mesures de l’écoulement 3D par PIV par balayage) et de la méthode de partitionnement de force sur des données expérimentales. Cette seconde étape sera conduite à l’institut Pprime.
Ce projet de thèse sera mené en partenariat entre l’institut Pprime à Poitiers et l’ISAE-Supaero à Toulouse qui justifient d’une expertise reconnue de longue date sur le sujet. La partie numérique sera réalisée à Toulouse sur une période de 18 mois, les 18 mois restants étant consacrés à la partie expérimentale à Poitiers.
Cavitation in cryogenic fluids in microgravity conditions
N/A
Offre de thèse
Temps plein
2100€ / mois
Master
Entre 0 et 2 ans
Doctorant
01/03/2026
A PhD position is open in the Space Advanced Concepts Laboratory in collaboration with IMFT (institute de mécaniques des fluides des Toulouse)
Supervisors :
- Annafederica Urbano, professor, ISAE Supaero
- Sébastien Tanguy, professor, Université Paul Sabatier, IMFT
Technological context and scientific questions
During depressurization for propellant preconditioning (and cooling) prior to engine ignition or propellant transfer (in the context of space depots), bubbles can form and grow due to cavitation. This is a problem due to vapour accumulation under microgravity conditions and the impact on wall heat transfer. More generally, cavitation, under conditions where phase change predominates, is important for many applications (including nuclear power plants) and raises many questions that are not understood at the small scale.
This justifies the development of the SCREAMH2 microgravity wall cavitation experiment (currently in phase A/B development under an ESA contract), in which ISAE-SUPAERO is participating as part of the scientific team.
There are several scientific open questions regarding pool cavitation. It is unclear how the contact line phenomena (nano-region, wall roughness, cavity shape…), the level and dynamics of depressurization, and the nature of the fluid (pure or in the presence of non-condensable gas) impact the growth of these bubbles and the associated wall heat flux.
This thesis project aims to answer these questions by developing numerical models capable of accurately simulating pool cavitation, in parallel with the development of the SCREAMH2 experiment. The results will serve, on the one hand, as support for the experiment and, on the other hand, for its extension, particularly to configurations with multiple bubbles and in the presence of non-condensable gases.
Background
The present project is a continuation of the team’s recent work on the development of a solver for the direct numerical simulation of two-phase flows with phase change. The originality of the solver, based on a semiimplicit compressible projection method, lies in its thermodynamic consistency, which allows it to describe liquid, vapor, and saturation conditions at the interface for a generic fluid.
The solver has recently been extended to phase change in the presence of a contact line (solid, vapor, liquid) and validated for the simulation of nucleate boiling and pool cavitation. It has thus enabled parametric studies and models developments for bubble cavitation in microgravity at the wall. The models will be extended and generalized in this project.
This project aims to further develop the numerical solver and to use it to answer the scientific questions raised.
- Numerical development of the immersed boundary method [5] to include conjugate heat transfer and contact lines. After validation on basic test cases, configurations with complex geometries will need to be addressed. Initially, the simulation of CH4 pool cavitation used for validation in [4] will be reconsidered with the complex geometry (cylindric support and cavity for the bubble).
- Incondensable gas. The solver will be extended to account for the presence of multi-species vapor and incondensable gases adsorption in the liquid while ensuring thermodynamic consistency at the interface. A surface tension model dependent on local composition will be developed, and the jump conditions will be adapted to take thermo-capillary effects into account. The model will need to be validated for simulation in the presence of Marangoni currents (using existing experimental data).
- Pool cavitation in micro-gravity. Several objectives will be pursued. The first will be to support the SCREAM H2 project with detailed numerical simulations. The second will be to extend the study of pool cavitation to many fluids, considering non-condensable gases and various geometric configurations. In particular, the phase change models developed in [4] will be extended and used to simulate multi-bubble configurations, the interaction between bubbles and their impact on wall heat transfer in microgravity.
Impact
While this project focuses on pool cavitation in microgravity, it is important to note that the developments envisaged are also intended to simulate and study other phenomena involving phase change in compressible flows in the presence of contact lines. These include 1) sloshing in tanks and 2) hydrodynamic cavitation with the development of cavitation pockets. It is planned to study such configurations towards the end of the thesis project, depending on how the project progresses.
Work environment
The PhD will be funded by CNES and will be hosted in the Space Advanced Concepts Laboratory at ISAE Supaero in collaboration with IMFT.
Projet Acoudrone : drones furtifs
Offre de post-doctorat
Temps plein
Doctorat
Post-doctorant
Aéroacoustique d’hélice installée par Body Force Modeling
N/A
Offre de post-doctorat
Temps plein
Doctorat
Post-doctorant
Stagiaire relations internationales
N/A
Temps plein
Selon la législation en vigueur
Étudiant Bac +4/5
Entre 0 et 2 ans
Stagiaire
15/02/2026
Au sein de l’ISAE-SUPAERO, le service des Relations Internationales exerce les missions suivantes :
- Proposer et piloter la politique des relations internationales ;
- Représenter l’ISAE-SUPAERO au sein des réseaux internationaux et participer à leur animation ;
- Elaborer, négocier et gérer les conventions et accords internationaux de coopération et d’échanges académiques avec les universités et organismes partenaires de l’ISAE-SUPAERO, en lien avec la Direction de la Formation ;
- Promouvoir et veiller à faciliter la mobilité entrante et sortante des étudiants, des enseignants chercheurs et chercheurs, en soutien à la direction de la Formation et à la DRRP ;
- Piloter les financements de mobilité sortante des étudiants et personnels
Parmi les activités du service, le/la stagiaire interviendra particulièrement sur l’Aerospace Summer Program. Il s’agit d’un programme d’été qui accueille une vingtaine d’étudiants étrangers et qui est organisé tous les ans par les écoles du groupe ISAE (réseau d’écoles d’ingénieurs aéronautiques et spatiales). Le programme dure six semaines, dont 3 sur le site de l’institut.
Programmes courts 2026 : Aerospace Summer Programme
- Contribuer à l’organisation de l’édition 2026 (Notamment Welcome Guide/Pre-Departure Webinar)
- Participer à l’accueil et au suivi des étudiants lors de leur venue sur le campus (3 semaines en juin/juillet)
- Contribuer aux actions de communications des programmes courts (plaquette et vidéo)
Participer à la réflexion et à l’élaboration d’outils de promotion du Double Diplôme
(mobilité entrante et sortante) en collaboration avec le pôle Mobilité
Missions annexes :
- Participer à la mise à jour des informations concernant les universités partenaires
- Participer à la mise en place de nouvelles collaborations avec le Maroc en collaboration avec les écoles du Groupe ISAE
Relations Entreprises et insertion professionnelle des diplômés – Gestion & Fiabilisation des Données
N/A
Offre de stage
Temps plein
4,35 euros/h – 35h par semaine
Stagiaire
15/02/2026
Le service Relations Entreprises & Alumni joue un rôle clé dans l’insertion professionnelle des étudiants, la qualité des relations avec les partenaires professionnels et l’animation du réseau des diplômés. Pour renforcer la fiabilité des informations utilisées pour le suivi et l’évolution de ces activités, le service souhaite consolider ses données et leur gestion (enquêtes, CRM, documentation).
Dans ce contexte, le ou la stagiaire apportera un soutien essentiel à la gestion, la fiabilisation et l’analyse des données, ainsi qu’au bon déroulement des campagnes d’enquêtes et à la structuration documentaire du service.
Vision par ordinateur et décision séquentielle pour la culture de plantes dans les systèmes de support de vie biorégénératifs
N/A
Temps plein
Master
Entre 0 et 2 ans
Stage de fin d'étude
13/03/2026
Les systèmes de survie biorégénératifs (BLSS) sont envisagés pour les futurs voyages spatiaux habités de longue durée, car l’approvisionnement depuis la Terre est trop coûteux, voire impossible. De plus, les environnements propices à l’agriculture seront également difficiles d’accès sur Terre, principalement en raison du changement climatique et de l’épuisement des ressources. Sur Terre comme dans l’espace, il est donc nécessaire de trouver des solutions pour assurer la culture des plantes, qui peuvent bénéficier de la robotique, de l’automatisation avancée et de l’apprentissage automatique, selon la littérature scientifique.
Ce projet de stage en intelligence artificielle appliquée à l’agriculture de précision vise à contribuer à la mise au point de méthodes permettant de maximiser la production à long terme et de minimiser la consommation de ressources.
Il se concentre sur l’optimisation :
1. de l’estimation de l’état des plantes et de leur environnement à l’aide d’algorithmes d’apprentissage automatique et de vision par ordinateur afin de surveiller leur croissance,
2. des décisions séquentielles à l’aide d’algorithmes d’apprentissage par renforcement afin de calculer des stratégies de culture autonomes qui soient efficaces et économiques à long terme.