About the role
ENSTA, établissement d’enseignement supérieur et de recherche sous tutelle du ministère des Armées, développe des activités de formation, de recherche et d’innovation dans les domaines de la défense et de la sécurité, des transports, de l'énergie, des activités maritimes, du numérique et de la santé.
L’école, présente sur deux campus, à Paris-Saclay et à Brest, est membre de l’Institut Polytechnique de Paris. Classée dans le Top 10 des meilleures écoles d’ingénieurs en France, elle a pour mission :
la formation d’élèves ingénieurs civils et militaires, de cadres et docteurs pour les secteurs public et privé,
la recherche et l’innovation de haut niveau en relation étroite avec l’industrie des grands secteurs de souveraineté au sein de 6 unités de formation et de recherche (UFR).
Le/la titulaire du poste sera affecté au sein de l’Unité de Formation et de Recherche (UFR) Mécanique. L’UFR de Mécanique a pour mission d’assurer la formation en mécanique des élèves du cursus ingénieur d’ENSTA, des élèves de masters de l’Institut Polytechnique de Paris, et la formation par la recherche d’étudiants français et étrangers au niveau master et doctorat. L’Unité développe également des activités de recherche dans le domaine de la mécanique des matériaux et des structures, de la mécanique des fluides, des vibrations et de l’acoustique. Ces activités sont réalisées grâce à un important parc expérimental de haut niveau en mécanique des solides et des fluides, tant pour l’enseignement que la recherche. Sur le campus de Brest, l’UFR de Mécanique compte une cinquantaine d’enseignants chercheurs, une cinquantaine de doctorants/post-doctorants ainsi qu’une dizaine de personnels techniques (ingénieurs, techniciens). Les activités de recherche des membres de l’UFR de Mécanique du site de Brest sont menées au sein de l’Institut de Recherche Dupuy de Lôme (IRDL, CNRS UMR 6027, www.irdl.fr). La personne recrutée travaillera en étroite collaboration avec les enseignants-chercheurs de l’ENSTA, pôle thématique de recherche « Structure Interaction Fluide (StIF) » de l’IRDL.
Le recrutement s’inscrit dans le projet MULTIRIM, qui vise à développer des solutions innovantes en propulsion marine. Les propulseurs marins à entraînement circonférentiel constituent une alternative aux hélices classiques marines, en présentant plusieurs avantages : manoeuvrabilité, compacité, discrétion acoustique, amélioration de la traînée de la carène par l’absence de ligne d’arbre. Cependant, la présence d’une tuyère embarquant le moteur électrique d’entraînement pénalise le rendement. Une piste d’amélioration est d’adopter un propulseur à plusieurs étages à l’instar des moteurs d’avion, afin de regagner environ vingt points de rendement. La configuration même de l’entraînement extérieur, sans arbre, supprime la complexité mécanique rencontrée sur les hélices contrarotatives classiques.
Or, il existe très peu de bancs d’essai pour les propulseurs à entraînement circonférentiel, pour une seule hélice, ainsi que très peu de données expérimentales de référence. Les difficultés sont de deux ordres. Du point de vue fonctionnement, le refroidissement du moteur électrique nécessite des échanges thermiques, et la liaison rotor/stator est assurée par un palier hydrodynamique. La mise ne eau dans une veine hydrodynamique est ainsi obligatoire. Par ailleurs, l’absence d’arbre d’entraînement empêche une mesure aisée du couple d’entraînement, valeur requise pour déterminer le rendement global du propulseur.
Intégrer plusieurs étages propulsifs au sein d’un même propulseur au sein d’un banc d’essai expérimental n’a jamais été proposé au niveau international. Cependant, le mode de fonctionnement de l’entraînement circonférentiel le permet aisément.
Disposer de résultats expérimentaux de référence, tant pour les efforts globaux que pour l’écoulement (champ de vitesse, de pression) présente un intérêt fort pour la communauté scientifique. En particulier, l'écoulement fortement tourbillonnaire, la présence d'éléments tournants rendent la simulation numérique particulièrement difficile et des résultats de référence permettront de valider les modèles numériques.
Aussi, le premier objectif de ce projet est de développer un banc d’essais modulaire, afin de tester plusieurs configurations d’hélices, de vitesses d’entraînement différenciées, de formes de tuyère, et évaluer précisément le rendement global. D’autre part, le principe des moteurs à plusieurs étages est de récupérer la puissance perdue par le premier étage, en redressant l’écoulement, un propulseur idéal accélérant l’écoulement uniquement de manière axiale. Un second objectif du projet consiste à caractériser cette récupération d’énergie opérée par les étages supérieurs.
Le projet associe les compétences en modélisation de machines électriques de l’IRENav et les compétences en modélisation hydrodynamique de l’ENSTA-IRDL (UMR CNRS 6027) et de l’IRENav. L’ENSTA met par ailleurs à disposition sa veine aérodynamique dédiée aux applications marines, et l’instrumentation associée. Ce projet s’inscrit dans un projet plus vaste financé par l’Agence Innovation Défense (Projet AID RD-PROP), visant à proposer des méthodologies de modélisation et de conception de propulseurs électriques navals intégrés à entrainement circonférentiel. La personne recrutée sera intégrée dans une équipe pluridisciplinaire de 3 enseignants-chercheurs, 1 doctorante et 2 post-doctorantes.
Missions / Activités principales :
La personne recrutée prendra en charge la conception et le test d’un banc d’essai multi-étages pour propulseur à entraînement circonférentiel, pour usage en veine aérodynamique. La caractérisation du rendement du propulseur sera réalisée par mesure directe des efforts, et mesure indirecte de la vorticité résiduelle dans le sillage aval à l’aide de mesures non intrusives du champ de vitesse (méthode PIV).
La personne recrutée sera amenée à produire des rapports et présentations techniques, mettre en œuvre des essais (étalonnage, mesure d’efforts, velocimétrie laser), et travailler de manière collaborative avec l’ensemble des partenaires du projet RD-PROP.
Les missions détaillées sont les suivantes :
Tâche 1 : Conception et fabrication d’un banc moteur dédié
La conception d’un banc d’essai propulseur s’appuiera sur les compétences de la plateforme de conception MASMECA de l’ENSTA, ainsi que sur l’expertise de l’IRENav sur les moteurs à entraînement circonférentiel. Le banc d’essai sera prévu pour être modulaire, et fonctionner dans une gamme de vitesses de rotation représentative d’un propulseur réel.
Tâche 2 : Détermination du rendement maximal atteignable
Parallèlement à la conception et la fabrication du banc moteur, un modèle semi-analytique (disque actuateur sous tuyère) sera développé, afin de proposer une estimation théorique du rendement maximal atteignable par un propulseur sous tuyère. Cette estimation prendra en compte la traînée de la tuyère, l’absence de flux transverse dans le sillage aval. La principale simplification concerne le frottement visqueux sur les pales, non pris en compte par ce type de modèle.
Tâche 3 : Méthodologie de quantification de l’écoulement transverse
Une méthodologie de détermination du champ de vitesses par technique PIV non intrusive dans un plan du sillage sera mise en œuvre, à l’aide d’un laser, d’une caméra rapide et d’un ensemencement de l’écoulement. L’influence de la position de la section transverse par rapport au corps étudié sera étudiée, ainsi que les paramètres numériques de l’algorithme PIV. Différents indicateurs de champ de vitesse intégré seront testés, pour qualifier au mieux la signature de perte de rendement lié à l’écoulement transverse. La méthodologie développée sera validée sur un écoulement classique de la littérature.
Tâche 4 : Mise en œuvre d’un benchmark de référence dans la veine aérodynamique de l’ENSTA
Le banc d’essai sera utilisé pour une première conception d’un jeu d’hélices contrarotatives (2 étages), adaptées au rim-driven, et d’une géométrie de tuyère simplifiée. Ces premiers tests exploratoires permettront de valider la chaîne complète de test (banc + instrumentation des efforts + post-traitement sillage aval) dans l’objectif de publier à terme un benchmark de référence au niveau international.
Les résultats obtenus pourront mener à publication scientifique.
Niveau de diplôme et formations
Bac +5 première expérience – 2-3 ans d’expérience serait un plus dans le domaine naval
Emploi
Durée d’affectation souhaitée : CDD de 8 mois
Date de prise de fonctions prévue : 01/01/2027
Rémunération :
Contractuels : en fonction de l'expérience professionnelle sur des postes de niveau équivalent
Lieu de travail :
ENSTA Campus de Brest, 2 rue François Verny, 29200 Brest
« Le site est accessible en voiture (parking pour le personnel) ou en transports en commun. L’Ecole étant engagée dans une démarche RSE (DD-RS et employeur pro-vélo), elle encourage aux mobilités douces par la mise en place de dispositif d’aide financière (FMD) et des infrastructures adaptées aux cyclistes ».
Poste à temps complet (25 jours de congés annuels, 23 RTT annuels)
Avantages :
Transports (participation forfaitaire de l’employeur à hauteur de 75 %)
Forfait mobilité durable (jusqu’à 300€/an)
Possibilité de télétravail (après période d’essai et après accord du manager et dépôt d’une demande)
Subvention employeur au restaurant administratif et/ou à la cafétéria de l’établissement
L’école, présente sur deux campus, à Paris-Saclay et à Brest, est membre de l’Institut Polytechnique de Paris. Classée dans le Top 10 des meilleures écoles d’ingénieurs en France, elle a pour mission :
la formation d’élèves ingénieurs civils et militaires, de cadres et docteurs pour les secteurs public et privé,
la recherche et l’innovation de haut niveau en relation étroite avec l’industrie des grands secteurs de souveraineté au sein de 6 unités de formation et de recherche (UFR).
Le/la titulaire du poste sera affecté au sein de l’Unité de Formation et de Recherche (UFR) Mécanique. L’UFR de Mécanique a pour mission d’assurer la formation en mécanique des élèves du cursus ingénieur d’ENSTA, des élèves de masters de l’Institut Polytechnique de Paris, et la formation par la recherche d’étudiants français et étrangers au niveau master et doctorat. L’Unité développe également des activités de recherche dans le domaine de la mécanique des matériaux et des structures, de la mécanique des fluides, des vibrations et de l’acoustique. Ces activités sont réalisées grâce à un important parc expérimental de haut niveau en mécanique des solides et des fluides, tant pour l’enseignement que la recherche. Sur le campus de Brest, l’UFR de Mécanique compte une cinquantaine d’enseignants chercheurs, une cinquantaine de doctorants/post-doctorants ainsi qu’une dizaine de personnels techniques (ingénieurs, techniciens). Les activités de recherche des membres de l’UFR de Mécanique du site de Brest sont menées au sein de l’Institut de Recherche Dupuy de Lôme (IRDL, CNRS UMR 6027, www.irdl.fr). La personne recrutée travaillera en étroite collaboration avec les enseignants-chercheurs de l’ENSTA, pôle thématique de recherche « Structure Interaction Fluide (StIF) » de l’IRDL.
Le recrutement s’inscrit dans le projet MULTIRIM, qui vise à développer des solutions innovantes en propulsion marine. Les propulseurs marins à entraînement circonférentiel constituent une alternative aux hélices classiques marines, en présentant plusieurs avantages : manoeuvrabilité, compacité, discrétion acoustique, amélioration de la traînée de la carène par l’absence de ligne d’arbre. Cependant, la présence d’une tuyère embarquant le moteur électrique d’entraînement pénalise le rendement. Une piste d’amélioration est d’adopter un propulseur à plusieurs étages à l’instar des moteurs d’avion, afin de regagner environ vingt points de rendement. La configuration même de l’entraînement extérieur, sans arbre, supprime la complexité mécanique rencontrée sur les hélices contrarotatives classiques.
Or, il existe très peu de bancs d’essai pour les propulseurs à entraînement circonférentiel, pour une seule hélice, ainsi que très peu de données expérimentales de référence. Les difficultés sont de deux ordres. Du point de vue fonctionnement, le refroidissement du moteur électrique nécessite des échanges thermiques, et la liaison rotor/stator est assurée par un palier hydrodynamique. La mise ne eau dans une veine hydrodynamique est ainsi obligatoire. Par ailleurs, l’absence d’arbre d’entraînement empêche une mesure aisée du couple d’entraînement, valeur requise pour déterminer le rendement global du propulseur.
Intégrer plusieurs étages propulsifs au sein d’un même propulseur au sein d’un banc d’essai expérimental n’a jamais été proposé au niveau international. Cependant, le mode de fonctionnement de l’entraînement circonférentiel le permet aisément.
Disposer de résultats expérimentaux de référence, tant pour les efforts globaux que pour l’écoulement (champ de vitesse, de pression) présente un intérêt fort pour la communauté scientifique. En particulier, l'écoulement fortement tourbillonnaire, la présence d'éléments tournants rendent la simulation numérique particulièrement difficile et des résultats de référence permettront de valider les modèles numériques.
Aussi, le premier objectif de ce projet est de développer un banc d’essais modulaire, afin de tester plusieurs configurations d’hélices, de vitesses d’entraînement différenciées, de formes de tuyère, et évaluer précisément le rendement global. D’autre part, le principe des moteurs à plusieurs étages est de récupérer la puissance perdue par le premier étage, en redressant l’écoulement, un propulseur idéal accélérant l’écoulement uniquement de manière axiale. Un second objectif du projet consiste à caractériser cette récupération d’énergie opérée par les étages supérieurs.
Le projet associe les compétences en modélisation de machines électriques de l’IRENav et les compétences en modélisation hydrodynamique de l’ENSTA-IRDL (UMR CNRS 6027) et de l’IRENav. L’ENSTA met par ailleurs à disposition sa veine aérodynamique dédiée aux applications marines, et l’instrumentation associée. Ce projet s’inscrit dans un projet plus vaste financé par l’Agence Innovation Défense (Projet AID RD-PROP), visant à proposer des méthodologies de modélisation et de conception de propulseurs électriques navals intégrés à entrainement circonférentiel. La personne recrutée sera intégrée dans une équipe pluridisciplinaire de 3 enseignants-chercheurs, 1 doctorante et 2 post-doctorantes.
Missions / Activités principales :
La personne recrutée prendra en charge la conception et le test d’un banc d’essai multi-étages pour propulseur à entraînement circonférentiel, pour usage en veine aérodynamique. La caractérisation du rendement du propulseur sera réalisée par mesure directe des efforts, et mesure indirecte de la vorticité résiduelle dans le sillage aval à l’aide de mesures non intrusives du champ de vitesse (méthode PIV).
La personne recrutée sera amenée à produire des rapports et présentations techniques, mettre en œuvre des essais (étalonnage, mesure d’efforts, velocimétrie laser), et travailler de manière collaborative avec l’ensemble des partenaires du projet RD-PROP.
Les missions détaillées sont les suivantes :
Tâche 1 : Conception et fabrication d’un banc moteur dédié
La conception d’un banc d’essai propulseur s’appuiera sur les compétences de la plateforme de conception MASMECA de l’ENSTA, ainsi que sur l’expertise de l’IRENav sur les moteurs à entraînement circonférentiel. Le banc d’essai sera prévu pour être modulaire, et fonctionner dans une gamme de vitesses de rotation représentative d’un propulseur réel.
Tâche 2 : Détermination du rendement maximal atteignable
Parallèlement à la conception et la fabrication du banc moteur, un modèle semi-analytique (disque actuateur sous tuyère) sera développé, afin de proposer une estimation théorique du rendement maximal atteignable par un propulseur sous tuyère. Cette estimation prendra en compte la traînée de la tuyère, l’absence de flux transverse dans le sillage aval. La principale simplification concerne le frottement visqueux sur les pales, non pris en compte par ce type de modèle.
Tâche 3 : Méthodologie de quantification de l’écoulement transverse
Une méthodologie de détermination du champ de vitesses par technique PIV non intrusive dans un plan du sillage sera mise en œuvre, à l’aide d’un laser, d’une caméra rapide et d’un ensemencement de l’écoulement. L’influence de la position de la section transverse par rapport au corps étudié sera étudiée, ainsi que les paramètres numériques de l’algorithme PIV. Différents indicateurs de champ de vitesse intégré seront testés, pour qualifier au mieux la signature de perte de rendement lié à l’écoulement transverse. La méthodologie développée sera validée sur un écoulement classique de la littérature.
Tâche 4 : Mise en œuvre d’un benchmark de référence dans la veine aérodynamique de l’ENSTA
Le banc d’essai sera utilisé pour une première conception d’un jeu d’hélices contrarotatives (2 étages), adaptées au rim-driven, et d’une géométrie de tuyère simplifiée. Ces premiers tests exploratoires permettront de valider la chaîne complète de test (banc + instrumentation des efforts + post-traitement sillage aval) dans l’objectif de publier à terme un benchmark de référence au niveau international.
Les résultats obtenus pourront mener à publication scientifique.
Niveau de diplôme et formations
Bac +5 première expérience – 2-3 ans d’expérience serait un plus dans le domaine naval
Emploi
Durée d’affectation souhaitée : CDD de 8 mois
Date de prise de fonctions prévue : 01/01/2027
Rémunération :
Contractuels : en fonction de l'expérience professionnelle sur des postes de niveau équivalent
Lieu de travail :
ENSTA Campus de Brest, 2 rue François Verny, 29200 Brest
« Le site est accessible en voiture (parking pour le personnel) ou en transports en commun. L’Ecole étant engagée dans une démarche RSE (DD-RS et employeur pro-vélo), elle encourage aux mobilités douces par la mise en place de dispositif d’aide financière (FMD) et des infrastructures adaptées aux cyclistes ».
Poste à temps complet (25 jours de congés annuels, 23 RTT annuels)
Avantages :
Transports (participation forfaitaire de l’employeur à hauteur de 75 %)
Forfait mobilité durable (jusqu’à 300€/an)
Possibilité de télétravail (après période d’essai et après accord du manager et dépôt d’une demande)
Subvention employeur au restaurant administratif et/ou à la cafétéria de l’établissement
Requirements
- UFR Mécanique