Article

1 - ENVIRONNEMENT ORAGEUX DE L'AÉRONAUTIQUE

2 - FOUDROIEMENT DES AVIONS ET DES HÉLICOPTÈRES

3 - CERTIFICATION CONTRE LES FOUDROIEMENTS

4 - ÉTUDE DES EFFETS DIRECTS DE LA FOUDRE

5 - ÉTUDE DES EFFETS INDIRECTS DE LA FOUDRE

6 - PROTECTION DES LANCEMENTS SPATIAUX CONTRE LES FOUDROIEMENTS

7 - CONCLUSIONS

Article de référence | Réf : TRP4001 v1

Foudroiement en aéronautique

Auteur(s) : Pierre LAROCHE, Philippe LALANDE, Jean-Philippe PARMANTIER, François ISSAC, Laurent CHEMARTIN

Date de publication : 10 nov. 2013

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RÉSUMÉ

Les orages et la foudre restent les événements atmosphériques les plus redoutés pour la flotte aérienne, phénomènes dont les caractéristiques dépendent d’un grand nombre de paramètres. La protection des avions et des hélicoptères représente bien sûr une nécessité pour la sécurité des passagers. Plus généralement, ces événements sont la cause de fortes perturbations du trafic aérien. Cet article traite des mécanismes conduisant au foudroiement d’un avion, à ses conséquences, mais aussi de l’étude détaillée des effets directs et indirects de la foudre.

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ABSTRACT

Lightning-strike in aeronautics

Thunderstorms and lightning strikes, phenomena whose characteristics depend on a large number of parameters, are the most feared atmospheric events by the air fleet. The protection of aircraft and helicopters is necessary for passenger safety. More generally, these events generate major disruptions in air traffic. This article deals with the mechanisms leading to lightning strike on an aircraft, its consequences, as well as the detailed study of the direct and indirect effects of lightning.

Auteur(s)

  • Pierre LAROCHE : Conseiller émérite, département Mesures physiques ONERA, Châtillon sous Bagneux

  • Philippe LALANDE : Docteur ès sciences, département Mesures physiques ONERA, Châtillon sous Bagneux

  • Jean-Philippe PARMANTIER : Docteur ès sciences, département Électromagnétisme et radar ONERA, Toulouse

  • François ISSAC : Ingénieur, département Électromagnétisme et radar ONERA, Toulouse

  • Laurent CHEMARTIN : Docteur ès sciences, département Mesures physiques ONERA, Toulouse

INTRODUCTION

Parmi les événements atmosphériques auxquels les aviations civile et militaire sont exposées, les orages et la foudre restent des manifestations redoutées par les équipages comme par les acteurs responsables de l'organisation et du contrôle du trafic aérien. La protection des avions et des hélicoptères contre les effets des foudroiements est une nécessité impérative de la sécurité des vols ; elle est prise en compte par les constructeurs et par les administrations chargées d'autoriser l'exploitation des aéronefs. Les orages, sous toutes les latitudes, restent des milieux particulièrement dangereux pour l'aviation ; ils sont aujourd'hui une cause de perturbation du trafic aérien et sont responsables de retards, d'annulations de vols, et de fermeture temporaire de plates-formes aéroportuaires.

Cet article traite des points suivants :

  • les mécanismes qui conduisent au foudroiement d'un avion en vol et les propriétés principales des orages et des éclairs (§ 1) ;

  • les conséquences d'un foudroiement sur la sécurité des vols, ainsi que l'expérience reçue des accidents et incidents survenus depuis les débuts de l'aviation civile moderne (§ 2) ;

  • la qualification contre la foudre : les normes appliquées, les méthodes d'essais qui permettent aux services de l'aviation civile d'autoriser un avion à voler en condition orageuse (§ 3) ;

  • les effets directs de la foudre, l'endommagement des matériaux et des équipements (§ 4) ;

  • les effets indirects de la foudre, le champ électromagnétique induit sur les équipements et les systèmes (§ 5) ;

  • la protection des lanceurs spatiaux au sol et en vol (§ 6).

Le nuage d'orage et les éclairs sont des phénomènes dont les caractéristiques dépendent d'un grand nombre de paramètres et qui ont un caractère aléatoire. Il est fait souvent mention dans cet article de grandeurs physiques et de comportement « typiques ». Cet usage veut simplement mettre en avant les caractéristiques majoritaires de ces phénomènes, sans chercher à masquer la diversité des configurations atmosphériques conduisant à des comportements très différents. Ce sont ces caractéristiques « typiques » qui sont souvent prises en compte dans la protection des opérations aériennes contre les risques du foudroiement.

Parmi les nombreux articles traitant de la foudre et des orages, la consultation des ouvrages  apportera au lecteur les réponses aux questions générales où sa curiosité pour le domaine pourrait le mener.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-trp4001


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ROUX (F.) -   Les orages – Météorologie des grains, de la grêle et des éclairs.  -  Éditions Payot (1991).

  • (2) - RAKOV (V.A.), UMAN (M.A) -   Lightning physics and effects.  -  Cambridge University Press (2003).

  • (3) - TRIPLET (J.P.), ROCHE (G.) -   Météorologie Générale.  -  Météo France ISBN : 2-11-085 176-7 (1996).

  • (4) - WILSON (C.T.R.) -   Some thundercloud problems.  -  FRANKLIN Inst., 208, p. 1-12 (1929).

  • (5) - SOULA (S.) -   Electrical environment in a storm cloud.  -  Aerospace Lab Journal, no 5 (2012).

  • (6) - LATHAM (J.) -   The electrification of thunderstorms.  -  Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 107, p. 277-298 (1981).

  • ...

1 Outils logiciels

ALICE : code de calcul FDTD de l'ONERA

ASERIS-FD : code de calcul FDTD de EADS-France

TEMSI : code de calcul FDTD de l'université de Limoges

UGRFDTD : code de calcul FDTD de l'université de Grenade

GORF : code de calcul FDTD du CEA-Gramat

EMA3D : code de calcul FDTD de EMA Applications (voir éditeurs de logiciels)

Microwave-Studio : code de calcul 3D de CST (voir éditeurs de logiciels)

ELSEM3D : code de calcul de méthodes des moments de l'ONERA

IDSMMMP : code de calcul 3D de IDS (voir éditeurs de logiciels)

INDCAL : code 2D filaire de Cobham, UK

LIRIC : code de calcul filaire de l'ONERA

CRIPTE : code de calcul de réseaux de câbles de l'ONERA

Cable-Studio : code de calcul de réseaux de câbles de CST (voir éditeurs de logiciels)

MHARNESS :...

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