La foudre et ses conséquences, c'est une expertise de l'ONERA reconnue mondialement, nourrie pendant 40 années d'expériences en laboratoire et en vol, de développements théoriques et d'échanges avec les industriels et opérateurs aéronautiques. Cette compétence forte est également utilisée pour les systèmes de protection foudre d’infrastructures critiques.
Protéger les infrastructures critiques
En juin 2021, c‘est sur le chantier du réacteur nucléaire Jules Horowitz du CEA Cadarache que l’ONERA a mené une campagne de mesures électromagnétiques. Il s’agissait d’analyser le comportement électromagnétique des bâtiments et des éléments constituant le système de protection foudre en réalisant notamment des injections locales de courant bas niveau. Le déploiement de l’instrumentation sur un bâtiment d’une telle envergure a nécessité le développement de capteurs de champs électromagnétiques spécifiques, d’instruments de numérisation déportée et d’une IHM du logiciel d’acquisition s’appuyant sur la CAO des bâtiments.
L’ONERA utilise le dialogue numérique-expérimental : les essais « grandeur nature » permettent de se recaler par rapport à une physique complexe, pour ensuite développer des modèles toujours plus précis et plus fiables. Ainsi, une fois post-traitées, ces mesures permettront de construire un modèle numérique représentatif du site pour évaluer par simulation numérique les contraintes résiduelles dans les bâtiments en cas de foudroiement réel.
L’ONERA, spécialiste foudre pour les lanceurs
Ce sont des spécialistes ONERA de la compatibilité électromagnétique qui ont contribué à la définition et à l’optimisation du système de protection foudre des sites de lancement des lanceurs Ariane, Soyouz, Vega. Ils ont simulé informatiquement, grâce à leurs modèles, les champs magnétiques et les courants suite à un impact foudre sur un des quatre pylônes interconnectés protégeant la tour de lancement.
Sécurité des avions : exigence incontournable
L’ONERA est aux côtés des industriels, en première ligne pour analyser les phénomènes physiques en jeu par des expériences très instrumentées, puis les simuler par calcul. Les chercheurs provoquent la foudre "in silico" (par simulation informatique) et constatent des endommagements virtuels.
En effet, si les avions métalliques étaient naturellement protégés contre la foudre, ce n’est pas le cas des structures en matériaux composites, de plus en plus utilisées aujourd’hui pour réduire le poids des aéronefs. Il faut donc comprendre les mécanismes de l’impact de la foudre sur ces matériaux : l’ONERA met à disposition des industriels les outils nécessaires pour concevoir des structures plus résistantes et y incorporer des protections. Ces effets directs impactent aussi les équipements (antennes, capteurs, systèmes de dégivrage, moteurs, etc) installés sur la peau de l’avion. Les systèmes internes à l’avion (réseaux électriques et hydrauliques, avionique, réservoirs etc) seront aussi protégés contre les effets indirects de la foudre et des émissions électromagnétiques.
