Academic literature on the topic 'Conception d'aéronefs'

La conception préliminaire d'un rotor de turbine possède un impact important sur l'architecture du moteur, car elle définit les bases et fournit une évaluation de la performance, du poids et du coût du produit fini. De ce fait, la durée de cette phase préliminaire est critique dans l’obtention d’opportunités commerciales. L’augmentation de la précision de la phase préliminaire du moteur allège également la phase de conception détaillée, ce qui réduit la durée du cycle global de développement du produit. Cette phase préliminaire contient des éléments retardant son processus, tel que le peu d’interopérabilité des systèmes utilisés, l’incompatibilité des logiciels et la gestion inefficace des données. Afin de surmonter ces barrières, le premier module d'un nouvel outil de conception et d'analyse a été développé pour le disque du rotor. Cette plateforme assure l'intégration des outils CAD (Computer Aided Design) & CAE (Computer Aided Engineering) contrôlés à partir d'une interface graphique unique. La plateforme développée est ensuite lié à différentes méthodes d'optimisation (algorithmes, configurations) afin d'automatiser la conception des disques et déterminer leur impact sur l'optimisation structurelle du rotor. Cette méthode a permis de réduire la durée du cycle de conception et améliorer de la performance des pièces. Les essais ont été réalisés à partir de deux disques références de P&WC. L'architecture de la plateforme a également été employée dans le développement de chartes de conception afin de permettre la visualisation des performances des disques dans l’espace de design. Quatre disques de turbine à haute pression de P&WC ont été utilisés pour produire les diagrammes techniques et évaluer l'effet de divers paramètres. Le nouvel outil D&A (Design and Analysis) soutenant les disques, combiné aux séquences d’optimisation et aux chartes de conception, s’avère profitable au niveau de la performance mécanique des pièces et de l’effort de conception requis.

Le probleme qui a initie cette these est l'optimisation de forme des gouvernes de missiles. Les voilures sont le moyen le plus efficace et le plus simple pour piloter un missile et le guider jusqu'a son objectif. La minimisation du moment de charniere des gouvernes permet donc de reduire notablement le cout et le poids des actionneurs. Dans une premiere partie, l'etude de differentes methodes d'optimisation globale nous amene a distinguer essentiellement deux classes de methodes : l'une progresse par direction de recherche, l'autre par correlation. Nous nous interessons plus particulierement tout d'abord au recuit simule, methode directionnelle agissant sur un point, puis a la methode de massat et masmoudi qui procede par direction de recherche et par correlation et enfin aux algorithmes genetiques (a. G. ), processus purement correlatifs. Notre choix se porte sur une methode correlative : les a. G. Mieux adaptes au probleme a resoudre. Dan une seconde partie, les a. G. Sont appliques a differents cas d'epreuves. Ceci nous permet tout d'abord de mettre en evidence l'importance du choix des variables d'optimisation, puis d'etudier les differents processus de gestion des contraintes en precisant leur domaine de validite et enfin de comparer les differentes variantes d'operateurs (selection, croisement et mutation). Nous confrontons nos resultats avec ceux existants. La troisieme partie est consacree a l'analyse intuitive du fonctionnement d'un modele d'a. G. D'abord a codage binaire puis a codage reel. Pour assurer la convergence vers le minimum global, nous sommes amenes a faire des hypotheses. Dans le but de les affaiblir, nous proposons une variante a. G. : les algorithmes genetiques a schemes explicites.

La recherche de moyens alternatifs pour la propulsion d'un aéronef est primordiale tant la dépendance au pétrole est forte. Le travail proposé dans cette thèse s'inscrit dans le besoin de soutenir les concepteurs de systèmes de propulsion innovants utilisant l'électricité. En partant du constat qu'il est primordial de s'appuyer sur l'analyse de l'aéronef dans sa globalité, nous proposons une approche basée sur les modèles, faisant appel aux modèles d’ingénierie système, aux modèles comportementaux basés sur la physique et à la simulation numérique, et collaborative, car la conception implique de nombreux métiers.L'objectif de cette approche est la création d'un produit virtuel qui est un modèle global multidisciplinaire exécutable du produit pour en faciliter la conception. Une méthodologie est alors construite pour se concentrer sur la relation entre le produit virtuel, ses modèles constitutifs et leur obtention. Le fil directeur de la méthodologie correspond à une recherche d'informations, au moyen de l'analyse des interactions et impacts multidisciplinaires qui apparaissent dans le système, puis l'application de cette information pour la construction d'un modèle d'intention qui permet la requête de modèles comportementaux auprès d'experts. C'est finalement le lien manquant entre la conception globale conduite par l'ingénierie système et la conception basée sur la physique du monde réel qui est implicitement traité dans ces travaux. Pour réaliser l'ensemble de la méthodologie, un nouveau rôle a été défini, le rôle d'architecte de simulation. Cette thèse présente la méthodologie de manière théorique, incluant ses rôles et concepts, puis cette dernière est démontrée sur un cas d'étude correspondant à l'hybridation d'un drone de type hélicoptère
The research of alternative aircraft propulsion system is mandatory because oil dependence is too strong. The work proposed in this thesis is oriented to support electric based innovative propulsion system designers. Considering that it is important to consider entire aircraft analysis, we propose a model based, with systems engineering models, physics-based behavioral models and numerical simulation, and collaborative, because design require numerous business expertise. The objective of this approach is to build a virtual product, which means a global multidisciplinary executable model of the product under design in order to facilitate its design. A methodology is then developed, focused on the relation between the virtual product, its constitutive models and their acquisition. The methodology director wire corresponds to information research, with multidisciplinary interactions and impacts in the system, and then the application of those pieces of information to build a model of intention which allows requesting a behavioral model from experts. Finally, it is the missing link between global design driven with systems engineering and real physics based design which is implicitly at stake. To perform the methodology, a new role has been defined, the simulation architect. This thesis presents theoretically the methodology, including roles and concepts, and then this methodology is demonstrated on a helicopter based drone study-case

L’industrie aéronautique poursuit depuis de nombreuses années l’objectif d’un niveau optimal de sécurité dans le cadre du transport aérien. En ce qui concerne l’aviation militaire, plus exactement tactique, cette priorité se double d’une recherche de performance de plus en plus élevée et polymorphe. Ce qui caractérise ce type d’aviation, c’est le rapport entre la performance poursuivie et les risques acceptés. Il dépend essentiellement du contexte et des enjeux des missions à réaliser.L’approche facteur humain constitue un levier d’action majeur pour permettre la réalisation de cet enjeu. Ainsi, dans le cadre contraint de l’aéronautique, la conception et la mise au point d’outils permettant d’assister la cognition des équipages demeure une perspective d’avenir même si la formation des pilotes devient également un enjeu majeur pour les prochaines années. Dans ce contexte, la gestion des ressources cognitives, et plus particulièrement les stratégies spécifiques de gestion mises en place par les pilotes, sont centrales au processus de prise de décision sous contraintes.Dans une démarche de recherche et d’ingénierie en cognitique, nous avons entrepris une étude impliquant des pilotes et permettant la compréhension de ces mécanismes ainsi que la production de recommandations pour la conception d’outil d’aide à la gestion de leurs ressources cognitives. A partir de l’analyse du retour d’expériences, et sur la base des résultats d’une approche expérimentale préliminaire, nous avons construit un protocole pour mettre en évidence les stratégies mises en place par les pilotes, dans le cadre d’une activité réelle, lors de la descente et de l’approche finale sur l’aéroport de Clermont-Ferrand avec une panne critique. Les résultats expérimentaux conciliés à nos hypothèses de compréhension sur la gestion des ressources cognitives et les stratégies de gestion, achèvent notre analyse et nos recommandations pour un outil d’aide à la gestion des ressources des pilotes.14 équipages d’Airbus A400M de l’armée de l’air ont participés à cette évaluation en simulateur
The aviation industry has for many years pursued the objective of an optimum level of safetyin the air transport sector. With regard to military aviation, more precisely tactical, thispriority is coupled with an increasingly high and polymorphic search for performance. Whatcharacterize this type of aviation is the relationship between the performance pursued and theaccepted risks. It depends essentially on the context and the stakes of the missions to becarried out.The human factor approach is a major leverage for achieving this challenge. Thus, within theconstrained domain of aeronautics, the design and development of tools to assist crewcognition remains a prospect for the future, even if pilot training also becomes a majorchallenge for the coming years. In this context, the management of cognitive resources, and inparticular the specific management strategies put in place by the pilots, are central to thedecision-making process under constraints.In a research and engineering approach in cognition, we undertook a study involving pilotsand allowing the understanding of these mechanisms as well as the production ofrecommendations for the design of tools to help manage their cognitive resources. On thebasis of the analysis of feedback, and results of a preliminary experimental approach, we havebuilt a protocol to highlight the strategies implemented by the pilots in the context of anactivity during the descent and the final approach on the Clermont-Ferrand airport with acritical breakdown. The experimental results reconciled with our understanding hypotheseson the management of cognitive resources and management strategies, complete our analysisand recommendations for a tool to help manage the resources of the pilots

La popularité des véhicules à décollage et atterrissage verticaux (VTOL) a augmenté avec les nouvelles exigences de mission telles que la livraison de colis ou la mobilité aérienne urbaine. Le potentiel offert par des configurations de véhicules non conventionnelles qui combinent la capacité VTOL des ailes tournantes avec la capacité de vol d'avancement rapide et efficace réalisée avec des ailes fixes est très important. L'objectif principal de cette thèse est le développement d'une méthodologie de conception pour optimiser un véhicule à voilure basculante en fonction d'une mission tout en prenant en compte non seulement des disciplines classiques impliquées telles que l'aérodynamique, les structures, le système de propulsion, l'avionique, mais aussi les techniques de fabrication, les commandes de vol et la robustesse aux conditions atmosphériques car ces configurations de véhicules sont sensibles aux rafales de vent. Cette méthodologie bénéficiera de données expérimentales intégrées dans la génération et la mise au point des modèles, et de stratégies avancées d'optimisation adaptative basée sur l'enrichissement de données
Popularity of Vertical Take-Off and Landing vehicles (VTOL) increased with new mission requirements such as package delivery or urban air mobility. The applications are not limited to those, several scientific research projects can benefit from the resultant vehicles. Such an example can be given for Atmospheric Researchers, who need advanced autonomous capabilities from take-off to landing, fly at relatively high flight speeds (up to 25m/s) and for long flight duration (2-3 hours). Their operation environment does not always allow additional crew member such as an experienced safety pilot. These requirements favor the potential offered by unconventional vehicle configurations that combine the VTOL capability of rotary-wings with the fast and efficient forward flight capacity of fixed-wings. These 'transitioning' or 'hybrid' vehicles come in many different forms, such as tail-sitters, quad-planes, tilt-wing and more. In this thesis, we will try to consider most of them briefly, but focus particularly on the Tilt-Wing configuration as it offer s several operational advantages for atmospheric researchers, such as horizontal fuselage orientation for payload,clear separation and distance of the payload from wing and propeller influence,can be designed for easy to take-off and land-on on belly without the need of landing gear, and rapid gust rejection by tilting the wing only (smaller inertia) compared to full vehicle. The main objective of this thesis is the development of an agile design methodology to optimize a tilt-wing vehicle according to a mission while taking into account not only the classical disciplines that are involved such as aerodynamics, structures, propulsion system, avionics, but also the manufacturing techniques, flight control and robustness to atmospheric conditions as these vehicle configurations are susceptible to wind gusts. This methodology will benefit from experimental data incorporated in the model generation and fine-tuning, and from advanced adaptive optimization strategies

Le climat nordique est connu pour ses conditions givrantes et verglaçantes pendant l'hiver. Dans les endroits isolés et en présence de ces conditions, l'hélicoptère est souvent le moyen de transport privilégié des services de secours. Ces situations difficiles, très présentes dans le Nord canadien en général et au Québec en particulier, peuvent empêcher les secouristes d'intervenir, la principale cause étant l'absence d'un système de dégivrage des pales des petits aéronefs. Les pales d'aéronefs sont sensibles au givre. Ce problème est bien connu dans le domaine aéronautique. La formation de glace sur les pales d'aéronefs peut modifier leur profil aérodynamique. Ce problème est souvent traité, pour les hélicoptères, en équipant les pales d'une structure chauffante. En effet, plusieurs résistances sont noyées dans les pales. L'alimentation des résistances est assurée par une source d'énergie électrique. La puissance nécessaire pour le dégivrage est relativement élevée et est de l'ordre de 40 kW/m2. Pour les gros hélicoptères, on dispose d'une source qui est en mesure de produire la puissance requise; or son transfert est complexe. Dans le cas des petits aéronefs, la situation est plus embarrassante, car il n'existe aucune source dans l'appareil qui puisse fournir cette puissance, ce qui représente un handicap majeur pour les entreprises d'hélicoptères. Un réel besoin d'innovation dans ce domaine s'impose. En vue de surmonter ces handicaps, le présent projet de recherche propose une source d'alimentation suffisante pour produire la puissance aux éléments chauffants, soit une génératrice électrique de type synchrone à aimants permanents à flux transverse. Afin de simplifier le transfert d'énergie, l'enroulement de la génératrice tournera avec les pales; on n'aura donc pas besoin d'auxiliaire pour assurer ce transfert. L'objectif général du projet est la recherche, le développement, la conception et la fabrication d'une génératrice à aimants permanents à flux transverse tournant à basse vitesse afin d'alimenter le système de dégivrage des pales des petits aéronefs en cours de vol. Il s'agit de prélever une partie de la puissance fournie par la turbine via l'axe du rotor principal, afin de la convertir en une puissance électrique et d'alimenter les éléments chauffants. Cette innovation permettra de voler partout durant toute l'année de façon sécuritaire tout en protégeant la vie des utilisateurs de ces appareils, même dans les pires conditions climatiques. Ce projet est bénéfique pour les entreprises d'hélicoptères. Il se déroule dans le cadre d'une collaboration entre le LIMA et le LICOME à l'UQAC, Bell Helicopter Textron, CRSNG et le CRIAQ. Cette thèse est articulée autour de deux axes principaux. Dans un premier temps, les recherches ont porté sur l'identification des problèmes liés à l'utilisation des systèmes de protection contre le givre des pales du rotor principal des différents aéronefs en cours de vol. Dans ce premier travail, nous nous sommes plus particulièrement concentrés sur les difficultés rencontrées par les entreprises d'aéronefs utilisant les systèmes déjà opérationnels de protection contre le givre. Les hélicoptères sont les appareils dont il est difficile de protéger les pales du rotor principal. Plusieurs systèmes ont été considérés par les constructeurs d'hélicoptères, entre autres les systèmes électrothermiques, ceux utilisant les fluides antigivre ou pneumatiques. Dans l'état actuel des connaissances technologiques, tous les hélicoptères qui ont été certifiés à voler dans des conditions givrantes utilisent des systèmes électrothermiques de protection contre le givre de leur rotor principal. Les petits hélicoptères, dont il est question dans ce travail, sont interdits de vol dans les conditions givrantes par manque d'énergie pour faire fonctionner ces systèmes. Le système électrothermique considéré dans cette thèse est conçu pour protéger les pales du rotor principal des petits aéronefs en cours de vol. Dans un deuxième temps, la thèse porte sur la source de puissance alimentant le système électrothermique. Depuis quelques années, de nombreuses recherches se penchent sur le développement de systèmes de convertisseurs électromécaniques pour des applications variées telles que le transport routier, ferroviaire ou aéronautique. Le développement de nouvelles machines électriques à basse vitesse, de faible poids et de très grande compacité est une alternative très prometteuse. Ce projet intéresse fortement de nombreuses industries dans le domaine des transports aériens. La génératrice synchrone à aimants permanents à flux transverse (GSAPFT) est considérée comme une structure compacte et de plus forte puissance massique par rapport aux autres machines électriques (machines à flux axial, machines à flux radial). Une structure de machine à flux transverse a fait l'objet d'une étude électromagnétique. De plus, une étude analytique nous a permis de déterminer les dimensions générales de la machine. Cette étude a été suivie d'une phase de validation du modèle analytique par simulations numériques. Ces deux études ont permis de déterminer les variations des caractéristiques de la machine à flux transverse en fonction des différentes dimensions géométriques de ses parties actives. À partir des calculs effectués en utilisant les modèles analytiques et numériques, un prototype de la machine à flux transverse (600 W, 320 tr/min) a été conçu et fabriqué au Laboratoire international des matériaux antigivre (LIMA) de l'Université du Québec à Chicoutimi (UQAC). Un banc d'essai a été réalisé afin de pouvoir comparer les résultats théoriques et expérimentaux. Les mesures menées sur ce prototype ont été comparées aux résultats obtenus théoriquement. Cette phase de l'étude démontre de façon satisfaisante la fiabilité des modèles théoriques développés. Enfin, une nouvelle configuration de cette machine a été proposée. Les simulations numériques relatives à cette structure sont particulièrement encourageantes et nécessitent des investigations poussées. Pour des raisons logistiques et financières, le prototype de cette configuration n'a pas été fabriqué. Les résultats théoriques et expérimentaux obtenus tout au long de cette thèse ont démontré le potentiel de la machine à aimants permanents à flux transverse pour l'intégrer dans le mât des petits hélicoptères afin d'alimenter le système de protection des pales du rotor principal.