Use case: Modélisation aérodynamique enrichie et intelligente

Coordination : L'Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT)

Contact : Marianna Braza

Partenaires académiques pluridisciplinaires :

en association avec :

Contexte général

Ce cas d'utilisation Avion s’inscrit dans la dynamique de l'Alliance DATANOOS pour contribuer au travers d’une action pluridisciplinaire à une modélisation « enrichie » et « intelligente » des données concernant les trajectoires d’avions de toutes les phases de vol (décollage, atterrissage et croisière), existantes et améliorées à l’aide du morphing des ailes du futur.

Morphing prototype of an A320 wing
Morphing prototype of an A320 wing (*)

 

    Objectif

    Ces données, issues majoritairement de la recherche académique, donnent accès à des données de trajectoires d’avion permettant l’évaluation et l’optimisation des trajectoires en vue d’une meilleure manœuvrabilité, d'une diminution des distances d’approche et d'une sécurité accrue.  

    Le cas d'utilisation Avion a comme objectif la contribution à la création d’une plate-forme pour l’accessibilité à des données de trajectoires d’avion  et pour leur partage d’après les principes  « FAIR » (« Findable, Accessible, Interoperable and Reusable ») de la Commission Européenne (programmes du H2020).
    Le partage de données (restreint dans un premier temps aux partenaires du UC Avion) vise à terme le « open access » d’une partie de ces données non confidentielles, en spécifiant les règles juridiques d’accessibilité et d’utilisation dans le contexte des principes de la Science Ouverte, en partenariat avec l’Institut du Droit Privé (IDP).

    Sources de données

    Trois sources de données hétérogènes - réelles, expérimentales et de simulations numériques - issues de deux pôles disciplinaires ont été mises à disposition par les partenaires suivants :

    Aéronautique/Mécanique des Fluides

    • ONERA : Base of Aircraft DAta (BADA) - Eurocontrôle, Base de données de trajectoires d’avion de type A320.
    • Projet européen SMS : Données de simulation numérique et expérimentales autour de prototypes d’ailes d’avion en morphing en collaboration avec le Laboratoire LAPLACE, améliorant les performances aérodynamiques (augmentation de la portance, diminution de la traînée et du bruit aérodynamique).

    Atmosphère

    • OMP : "In-Service Aircraft for a Global Observing System" (IAGOS) est une Infrastructure de Recherche Européenne  labellisée par l’INSU sous la responsabilité du Laboratoire d’Aérologie. Cette infrastructure opère un réseau d'observations à long terme de la composition de l'atmosphère (gaz traces réactifs et à effet de serre), des aérosols et des particules nuageuses d'une flotte d'avions commerciaux long courriers (Airbus A330 – A340 ) qui embarquent de l'instrumentation pour de la mesure de routine et in-situ. Ces observations incluent également la géo-localisation de l’avion (latitude, longitude et pression), les paramètres météorologiques  (direction et force du vent, température) ainsi que divers paramètres décrivant le comportement de l’avion (Vitesses, Roulis, Taux de montée, …).

    Dans une 2ème phase, des algorithmes seront mis à disposition par le CERFACS, l'IMFT et d’autres partenaires.

    Fertilisation croisée des données

    La fertilisation croisée de ces données a nécessité les étapes suivantes  :

    Les étapes de cross-fertilisation

    Méthodologie

    Les données manipulées ont été mises à disposition sur la plate - forme CALLISTO créée par le CALMIP. Les partenaires ci-dessus ainsi que ceux du projet SMS ont enrichi l’espace dédié dans cette plate-forme par les données relatives aux objectifs. La plate-forme CALLISTO a permis de structurer un Data Management Plan (DMP) pour les données du projet SMS.

    Une structure d’ontologie est en voie de finalisation, permettant l’accès à ces données et leur interopérabilité.

    Au sein d’une ontologie de démonstration, un algorithme de composition de services en cours d’élaboration permettra la cross-fertilisation accrue entre les données et l’avancement dans l’amélioration des approches d'aérodynamique, à l’aide de l’échange de ces données, de leurs métadonnées et de leur re-utilisabilité.

    L’utilisation par ailleurs de la plate-forme de calcul OSIRIM de l'IRIT est prévue pour la génération d’une partie des données de simulation numérique en complément de celles produites au CALMIP.

    Perspectives

    Les membres du groupe d'expertises DataCore de l'alliance collaborent avec les partenaires du cas d'utilisation Avion pour consolider et capitaliser cette approche.

    • Consolidation de l’ontologie incluant les services adaptés et utilisation pour traiter la coordination des processus workflow
    • Réalisation d’un démonstrateur d’ontologie qui se base sur des données réelles et sur l'ontologie de SMS, HiperBorea (High performance computing for quantifying climate change impacts on boreal areas) et d'autres exemples. 
    • Dans le contexte juridique de l’utilisation des données, identification des tierces parties et les procédures d’extraction à partir des tierces parties seront définies, ainsi que le mode d’échange pour gérer différents niveaux de confidentialité - accompagnement avec un protocole d’interrogation.

     

    (*) High-Fidelity Simulations in CALMIP Supercomputing Centre and Experiments by means of Time-Resolved Particle Image Velocimetry. Cross-fertilization among the Big Data of both approaches increasing the aerodynamic performances. European research project H2020 N°723402- SMS, www.smartwing.org/SMS/EU and UC1 "Avion" -  DATANOOS