Добірка наукової літератури з теми "Dimensionnement Préliminaire"

Nous proposons une nouvelle approche méthodologique pour évaluer la pertinence et mettre en œuvre des ≪ lâchers morphogènes » en aval de barrages hydroélectriques. Ces lâchers correspondent à des débits relativement élevés lâchés par les barrages afin de générer des changements dans les caractéristiques physiques des lits fluviaux (par exemple, décolmatage, désensablement, élargissement des bandes actives alluviales, augmentation de la charge sédimentaire grossière, gestion de la végétation riveraine…) et de créer ou d'améliorer les habitats aquatiques et riverains. La méthodologie proposée repose sur une analyse de la littérature scientifique et sur nos propres expériences. Nous introduisons quelques méthodes de dimensionnement de ces lâchers (intensité, durée, forme de l'hydrogramme, variation saisonnière et récurrence), et évaluons les conflits potentiels avec divers enjeux environnementaux, socioéconomiques et opérationnels associés aux barrages. Nous proposons également des solutions alternatives lorsque ces lâchers ne peuvent être mis en œuvre, du fait notamment de contraintes trop lourdes. La procédure d'évaluation et de mise en œuvre des lâchers morphogènes se veut rigoureuse, itérative et basée sur plusieurs étapes, dont la plupart doivent être validées par les diverses parties prenantes : un diagnostic préliminaire quantifiable, la définition d'objectifs clairs, la prise en compte des contraintes présentes sur les sites, le dimensionnement du lâcher et sa mise en œuvre. Une phase d'évaluation est également proposée pour tirer des leçons des expériences et améliorer les actions.

Le terme "lixiviat" ou "jus de décharge", désigne l'eau qui a percolé à travers les déchets en se chargeant de polluants. Ces effluents pollués doivent être traités. En raison des exigences croissantes des normes de rejet et de la stabilisation des lixiviats au cours du temps, de nouvelles techniques ont fait leur apparition dans ce domaine. La technologie de l'osmose inverse s'est développée dans de nombreux pays européens. Cependant cette technique sélective et coûteuse, se justifie seulement quand les normes sont drastiques. C'est pourquoi la nanofiltration pourrait constituer une solution intermédiaire. L'objectif de ce travail est de contribuer à mieux maîtriser cette technique pour l'élimination de la Demande Chimique en Oxygène (DCO) récalcitrante, subsistant après les traitements biologiques classiques. Nous avons évalué les performances de trois membranes (organiques et minérales) pour l'abaissement de la charge organique, en fonction des conditions hydrodynamiques (vitesse et pression). Chacune de ces membranes possède un comportement spécifique vis à vis de ces lixiviats stabilisés (adsorption, polarisation de concentration, obstruction des pores). L'influence d'une coagulation préalable sur les performances d'épuration a également été examinée pour l'une des membranes. Cette étude constitue une étape préliminaire au dimensionnement d'une installation.

L'optimisation en conception de produit constitue une activité à forte valeur ajoutée en entreprise. Ceci est d'autant plus important qu'elle est appliquée dans les premières phases du processus de conception. Les travaux dans cette thèse se placent dans ce contexte et proposent des outils adaptés d'aide à la décision en pré-dimensionnement de produits suivant deux critères: présence ou non de fonctionnelles dans le modèle, prise en compte ou non des incertitudes dans le modèle. Une méthode à base de calcul d'intervalles et de propagation de contraintes qui permet de faire de l'optimisation déterministe est introduite. Cette méthode permet de traiter les modèles d'optimisation sans fonctionnelles et sans prise en compte d'incertitudes. Une reformulation qui permet d'améliorer la convergence de l'algorithme est introduite. Une méthode d'optimisation stochastique à base d'essaims particulaires est présentée pour traiter les modèles de plus grande dimension. Un nouveau mécanisme de gestion de contraintes est introduit. Cet algorithme a aussi été étendu pour traiter les problèmes de conception en présence de contraintes du type équations différentielles. Afin de traiter les incertitudes dans les modèles, une méthode d'optimisation robuste est présentée. Elle combine un algorithme d'optimisation stochastique avec une méthode de propagation d'incertitude (PoV). Cette méthode de propagation d'incertitude est étendu aux modèles incluant des fonctionnelles
The optimization in product design is a high added-value activity. This is all the more important when it is performed at the early stages of the design process. The work presented in this thesis is placed in this context. It proposes adapted decision making tools in preliminary design following two criteria: whether or not the model contains functionals, and whether it takes into considerations the uncertainties. A method based on interval arithmetic and constraint propagation allowing to perform deterministic global optimization is introduced. This method allows handling optimization models without functionals and without considering uncertainties. A reformulation that permits to improve the algorithm convergence is introduced. A stochastic optimization method based on particular swarms is introduced in order to handle higher dimensional problems. A new constraint handling mechanism is introduced and tested on engineering problems. This algorithm has also been extended to design problems with ordinary differential equations constraints. In order to consider uncertainties, a robust optimization method is introduced. It combines a stochastic optimization method with an uncertainty propagation method called PoV. An extension of PoV to models involving functionals is introduced

Dans un contexte de réduction continue des temps de conception, il est primordial d'effectuer des choix pertinents en amont des projets pour limiter les remises en cause tardives, synonymes de perte de temps, et pour permettre une conception simultanée efficace des différents éléments en jeu. Les phases d'avant-projet étant caractérisées par de nombreuses incertitudes et indéterminations des paramètres principaux, les choix réalisés en amont doivent alors être robustes face aux potentielles variations des données et des paramètres au cours du processus de conception. Concernant les assemblages vissés, éléments largement utilisés dans le domaine automobile pour relier différentes pièces qui nécessitent de pouvoir être démontées, les outils nécessaires pour réaliser leur pré-dimensionnement manquent. En effet, bien que de nombreux modèles existent, ils sont essentiellement mono-vis, dédiés à certaines applications précises ou alors trop lourds pour être utilisés en avant-projet. C'est pourquoi une méthodologie de conception préliminaire robuste des assemblages vissés a été développée. La mise en place de cette méthodologie a nécessité le développement d'un modèle local générique d'une liaison vissée et d'une approche globale permettant de prendre en compte des assemblages multi-vis. Ces développements ont été réalisés avec un souci permanent de limitation des temps de calcul pour qu'ils puissent ensuite être intégrés dans une stratégie de conception préliminaire robuste. La méthodologie de conception préliminaire robuste des assemblages vissés se base alors sur un modèle local de pré-dimensionnement qui permet de décrire le comportement complexe d'une liaison vissée de manière quasi-instantanée. Ce modèle local est suffisamment générique pour traiter plusieurs types de pièces et son domaine d'application a été clairement défini pour connaître ses limites. La méthodologie se base ensuite sur un modèle global qui permet de prendre en compte les assemblages multi-vis et donc les interactions entre les différentes liaisons. Cette approche globale permet de décrire le comportement d'un assemblage constitué de plusieurs vis et a été validée sur une famille d'assemblages vissés spécifiée. Enfin, à partir de ces modèles de pré-dimensionnement développés, une stratégie de pré-conception robuste a été mise en place. Cette stratégie consiste à balayer différentes configurations possibles pour concevoir un assemblage vissé et à estimer les risques de défaillance ainsi que les coûts prévisionnels associés. Elle met en oeuvre des plans d'expériences optimisés ainsi qu'une démarche de regroupement de solutions innovante afin de pouvoir donner des préconisations de forme de l'assemblage et ainsi guider la phase suivante de conception détaillée. Cette méthodologie permet au final de donner, en un temps réduit, un ensemble d'informations pertinentes sur les risques de défaillances des configurations potentielles ainsi que sur leurs coûts prévisionnels afin que le concepteur puisse faire un choix réfléchi de configuration d'un assemblage vissé en phase avant-projet avec une maîtrise du risque et du coût
In the current context, consisting in continually reducing the design process duration, it is fundamental to make relevant choices upstream of the projects so as to avoid late reconsiderations, that are time and resources consuming, and to enable an efficient concurrent engineering. The first steps of the design process are characterized by the uncertainties and the main parameters indeterminations. As a result, the first choices have to be robust against the potential data and parameters variations that may appear all along the design process. In the automotive industries, the bolted joints are widespread since they are practical for setting up removable junctions between subassemblies. However, tools for pre-dimensioning them are lacking. Although numerous models do exist, they essentially handle single-bolt joints or specific applications, or the models are too much time consuming to be used in a preliminary phase. That is why a robust approach to the preliminary design of bolted joints has been developed. This approach is firstly based on the development of pre-dimensioning models, a generic local model dedicated to describe a single bolt joint and a global model in order to take into consideration multi-bolted joints. The reduced time requirement has continually be considered so as to then integrate theses models in a preliminary robust design strategy. The robust approach to the preliminary design of bolted joints uses a local pre-dimensioning model to describe the complex behavior of a bolted-joint in a very short time. This model is generic enough to handle several kinds of parts and its validity field has been clearly defined to know its limits. The methodology is then based on a global model that enables to consider multi-bolted joints and so their mutual interactions. This approach has been validated on a specified bolted joints category. Eventually a robust pre-design strategy has been carried out from the previous models. This strategy consists in scanning different potential configurations in order to design a multi-bolted joint assembly and in estimating the associated risks and the projected costs for each configuration. In this strategy, optimized designs of experiments are used as well as an innovative clustering approach to aggregate solutions and then to give some shape recommendations of the assembly and so to guide the sequel step of detail design. Actually, the overall methodology allows to give a set of relevant information concerning the faulty risks and the projected costs of possible solutions in a reduced time. These data can then help the designer to make the best choices of a configuration for a bolted joints assembly in a preliminary design with a risk and cost control

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur la conception robuste de produit et plus particulièrement sur la phase de pré-dimensionnement dans le cas où un modèle de dimensionnement et un cahier des charges sont déjà définis. Une approche pour réaliser de l'optimisation robuste est proposée pour réduire la dispersion de la fonction objectif du cahier des charges du produit lorsque les paramètres de conception sont sujets aux incertitudes, conserver une bonne performance du produit et assurer une faisabilité des contraintes. Nous proposons ainsi la formulation d'un cahier des charges dit " robuste " transformant la fonction objectif et les contraintes du cahier des charges initial afin d'intégrer une notion de robustesse préalablement définie. La seconde contribution est une analyse des méthodes trouvées dans la littérature pour la propagation d'incertitudes à travers des modèles de dimensionnement. Les variations des paramètres sont alors modélisées par des dispersions probabilistes. L'analyse théorique du fonctionnement de chaque méthode est complétée par des tests permettant d'étudier la précision des résultats obtenus et de sélectionner la méthode utilisée par la suite. L'approche pour l'optimisation robuste de produit proposée dans ce travail est finalement mise en œuvre et testée sur deux études de cas. Elle intègre la méthode de propagation d'incertitudes dans une boucle de l'algorithme d'optimisation de manière à automatiser la recherche d'une solution optimale robuste pour le dimensionnement du produit.

Cette thèse traite de problématique de dimensionnement d'un système technique complexe. L'objectif est de proposer et d'outiller un processus de conception selon lequel le dimensionnement statique de l'architecture initiale d'un système satisfait dès le début les exigences statiques et dynamiques sans nécessité de redimensionnement. Ainsi, nous avons proposé une nouvelle démarche de conception dans laquelle la prise en compte des exigences statiques et dynamiques est effectuée de maniéré simultanée et globale dans la phase de conception préliminaire. Cette démarche se base sur les exigences pour déterminer les solutions admissibles et utilise des méthodes de résolution ensemblistes telles que la méthode de calcul par intervalle et la méthode de propagation par contraintes. En effet, les variables de conception sont exprimées par intervalles et les exigences statiques et dynamiques sont implémentées dans un même modèle NCSP. Les exigences dynamiques sont plus difficiles à intégrer. Il s'agit des exigences fonctionnelles du système, de la résonance et des critères de stabilité, de commandabilité et de transmittance. Dans un premier temps, nous avons réussi à intégrer le comportement dynamique d'un système technique sous forme d'équation différentielle ordinaire par intervalles et dans un deuxième temps, nous avons traduit les exigences dynamiques sous forme de contraintes algébriques définies par un ensemble d'équations et inéquations. La solution générée représente les valeurs admissibles des variables de conception satisfaisant simultanément les exigences statiques et dynamiques imposées. Ce couplage entre le dimensionnement statique et dynamique dans l'approche de conception proposée permet d'éviter le sur-dimensionnement puisque les exigences dynamiques interviennent dans le choix des coefficients de sécurité, et d'éviter les boucles de redimensionnement en cas d'échec ce qui permet de gagner en temps de calcul et de réduire le coût de conception. La démarche de conception proposée est validée par application sur le cas de dimensionnement d'un système de suspension active MacPherson.

Cette thèse a pour objectif d’apporter un ensemble d’outils logiciels s’inscrivant dans une méthodologie globale de conception de systèmes mécatroniques. Elle arrive en complément de travaux déjà menés au sein du laboratoire sur le pré-dimensionnement d’actionneurs aéronautiques de nouvelle génération : les actionneurs électromécaniques (EMA). Cette technologie apporte de nouvelles problématiques qui forcent les ingénieurs à modifier leur processus de développement et ce dès la phase de spécification où des profils de mission devront être générés/transformés/analysés de manière à simplifier la conception et assurer leur validation. Une toolbox Simulink a donc été créée dans cette thèse pour répondre à ce besoin de transformation de l’information entre avionneur et systémier. Comme tout système embarqué, le concepteur fait face à des compromis entre performances, durée de vie et intégration, qui peuvent se résumer à un problème d’optimisation décrit par un ensemble d’équations et de contraintes. Un effort particulier de description a été mené sur le conditionnement de ces équations sous la forme d’un séquencement de calculs explicites adaptés aux algorithmes d’optimisation. La méthode et son implémentation logicielle, toutes deux basées sur la théorie des graphes, interagissent avec le concepteur de manière à l’informer des erreurs de singularité ou de bouclages algébriques apparaissant dans son problème et à lui fournir des pistes de résolution. Pour finir, des études de pré-dimensionnement d’actionneurs de train d’atterrissage et de surfaces de vol primaires (aileron et spoiler), réalisées dans le cadre de cette thèse, dresseront les possibilités offertes par cette approche innovante : conception intégrée avec une cinématique complexe, conception collaborative pluri-partenaires découplée, utilisation de surfaces de réponse pour accélérer l’optimisation
The aim of this thesis is to bring a package of software tools included in a whole methodology dealing with mechatronic systems design. It comes as an add-on to the work already carried out at the laboratory in the field of the new generation of aircraft actuation systems: electromechanical actuators (EMA). This technology triggers new problematics leading the engineers to modify their development process as early as the specification phase, when mission profiles have to be generated/transformed/analyzed in order to simplify the design and ensure the validation step. Thus a Simulink toolbox has been created to meet the need for an information translator working as an intermediate between airframer and system-supplier. As for all the embedded systems, the designer has to face some performance-lifetime-integration trade-off, which can be considered as an optimization problem described by a set of equations and constraints. Particular attention is paid here to the conditioning of those explicit equations in order to obtain a standardized calculation sequence adapted to many optimization algorithms. The method and implemented software, both based on the graph theory, interact with the designer to inform him on the possible singularity and algebraic loop issues, providing some leads for their resolution. Finally, some preliminary sizing studies of landing gear and primary flight control surfaces (aileron and spoiler) actuation systems are presented to highlight the possibilities brought out by this innovative approach: integrated design with complex kinematics, collaborative multi-partners design, use of response surfaces to speed up the optimization

La prochaine génération d’avions civil sera probablement une révolution en termede configuration d’avion, différant largement de l’architecture désormais classique “fuselage- ailes- moteurs sous voilure”. Du point de vue des qualités de vol, la tendance actuelle est d’évoluer versdes avions de moins en moins stables, à la fois en longitudinal et latéral. Il est dès lors probableque les futurs avions ne seront pas directement contrôlables par un humain sans l’apport de lois decommande stabilisantes. Il devient alors nécessaire de considérer l’apport des systèmes de commandesde vol très tôt dans la conception de l’avion, notamment pour le dimensionnement desempennages, gouvernes et actionneurs, contrairement au processus actuel qui ne prend principalementen compte que des critères “boucle ouverte” d’équilibre en phase de conception préliminaire.Plutôt qu’un processus itératif de dimensionnement puis synthèse de lois de commande, nousproposons d’optimiser simultanément les tailles de gouvernes, actionneurs et commandes de volen tenant compte des instabilités longitudinales et latérales, ainsi que des contraintes industriellessur la structure de correcteurs, sur un cas d’application de type aile volante. Ce processus de“co-design” permet de dimensionner des paramètres physiques de l’avion en tenant compte desapports d’une boucle de retour pour contrer des perturbations externes telles que de la turbulenceatmosphérique, permettant un avion plus sûr et optimal
Next generation of civil transport aircraft is likely to be a radical change in overallconfiguration compared to traditional tube-and-wing design. From a handling qualities perspective,current trend in modern airliners is to evolve towards more and more unstable aircraft, bothfrom longitudinal and lateral-directional point of view. As a consequence future aircraft may notbe controllable by human operator without stabilizing control laws. It then becomes necessaryto consider flight control systems contribution early in the design phase for control surfaces,empennages and actuators sizing, as opposed to traditional way of working dealing only withopen-loop criteria for preliminary sizing. Instead of an iterative process of sizing and controllaws synthesis, we propose to concurrently optimize control surfaces, actuators and flight controllaws taking into account longitudinal and lateral instability as well as industrial structure forcontrollers, for unstable configurations such as Blended Wing-Body (BWB). This “co-design”procedure enables sizing of physical aircraft parameters taking into account benefits from feedbackstabilization for counteracting external disturbance such as atmospheric turbulence, thus leadingto safer and more optimal aircraft configurations

Le " Conceptual Design " est la première étape d'un projet d'avion de transport de passagers. Classiquement, au cours de ce processus, un grand nombre de configurations possibles sont comparées après avoir été dimensionnées sur la base d'un processus d'optimisation déterministe, multidisciplinaire sous contraintes. L'objectif est de définir les paramètres principaux de l'avion qui répondent à un cahier des charges donné de haut niveau. A ce stade du projet, les ingénieurs doivent résoudre le problème en ayant très peu de connaissances sur le produit final et donc beaucoup d'incertitude. La gestion de l'incertitude est un point crucial : réussir à comprendre au plus tôt l'impact qu'elle aura sur la configuration et les performances de l'avion peut permettre de choisir les configurations qui présentent le meilleur rapport bénéfice sur risque ainsi que de réduire le temps de conception ultérieur et donc les coûts. Cette thèse introduit une nouvelle méthodologie pour la résolution d'un problème d'optimisation de configuration avion affecté par de l'incertitude. Dans un premier temps, la source principale d'incertitude présente à ce stade du projet est identifiée comme étant de l'incertitude de prédiction des modèles de simulation. Cette incertitude est de type épistémique. Elle est quantifiée à l'aide d'outils probabilistes. Pour ce faire, et en nous inspirant de la loi Béta, nous avons créé une nouvelle loi de probabilité générique, capable de s'ajuster à des distributions de formes très différentes, intitulée distribution Beta-Mystique. Dans un second temps, nous réalisons des études de propagation d'incertitudes à l'aide des méthodes de Monte Carlo et de propagation des moments, afin d'analyser la robustesse d'une configuration avion par rapport à une quantité d'incertitude donnée. Enfin, une optimisation sous contraintes probabilistes est résolue afin de générer des configurations avions robustes. Deux stratégies sont mises en place : l'approximation des contraintes probabilistes à l'aide de surfaces de réponses et la résolution du problème à l'aide de la méthode de propagation des moments
Conceptual aircraft sizing is the first step in the development project of a passenger transport aircraft. Classically, in this phase, a lot of aircraft configurations are compared after having been globally sized thanks to a deterministic, multidisciplinary and constrained optimisation problem. The purpose is to determine the main characteristics of the airplane according to a set of Top Level Requirements. At preliminary stage, designers have to deal with limited knowledge and high uncertainty when solving this problem. Managing that uncertainty is a major issue: assessing its impact on the design in the early stage allows to save time and cost. This PhD thesis introduces a new methodology to solve the aircraft design optimisation affected by uncertainty. First of all, the main source of uncertainty involved at this stage is identified as predictive model uncertainty, which is part of epistemic uncertainty. This uncertainty is quantified within a probabilistic framework. For that purpose, based on the Beta distribution, we create a new generic distribution function able to assume a wide range of distribution shapes: it is called Beta-Mystique distribution. Second of all, we realise uncertainty propagation studies with Monte Carlo and moment propagation methods, in order to analyse the robustness of aircraft configuration according to a set of uncertainties. Finally, a chance constrained optimisation is solved to produce a robust aircraft configuration. Two strategies are considered: the use of Surrogate models to approximate the probabilities and the resolution of the optimisation problem thanks to the moment propagation method

Les drones ont connu un développement intensif ces dernières années. En raison de leur rentabilité et de leur polyvalence, ces véhicules devraient gagner en popularité dans un large éventail d'applications, telles que la livraison de colis, la surveillance de lignes électriques et l'agriculture de précision. Parallèlement, le développement de nouvelles technologies et leur intégration sur diverses architectures de drones élargissent les possibilités de conception. Il en résulte un besoin accru pour des approches de conception holistiques permettant une meilleure intégration des technologies, un temps de développement plus court et une plus grande modularité. Cette thèse développe et met en application une méthodologie pour la conception de drones électriques multirotors, à voilure fixe et hybrides à décollage et atterrissage verticaux (VTOL). La plateforme ainsi développée permet le dimensionnement optimal d'un drone à partir de spécifications arbitraires sur la mission, les choix technologiques et l'architecture, en utilisant une approche multidisciplinaire.À partir d'un ensemble de modèles analytiques comprenant des lois d'échelle et des régressions, une méthodologie générique de dimensionnement est proposée. La méthodologie repose sur une formulation multidisciplinaire et optimale de conception (MDO) qui permet une convergence rapide vers la solution présentant les meilleures performances. En particulier, l'application de cette approche permet d'évaluer rapidement les effets d’une modification du cahier des charges. Dans un deuxième temps, les incertitudes relatives aux modèles et à la disponibilité des composants optimaux sur le marché sont évaluées. Pour atténuer les incertitudes critiques en matière de performances des drones, la méthodologie de dimensionnement est étendue pour permettre l'optimisation de la conception à partir de catalogues de composants existants en lieu et place de modèles physiques. Enfin, la thèse aborde deux aspects spécifiques de la conception des drones liés à la réglementation et aux enjeux sociétaux. D'une part, les récentes réglementations émises par l'Agence européenne de la sécurité aérienne (AESA) imposent un certain niveau de sûreté pour l'opération des drones. Dans cette optique, une approche est proposée pour évaluer la contrôlabilité de diverses architectures en cas de défaillance d’un rotor ou d’une surface de contrôle. L'évaluation est notamment reliée à la méthodologie de conception précédemment développée afin d’assurer un dimensionnement avec un certain niveau de tolérance aux pannes. D'autre part, l'acceptation sociétale des drones est étroitement liée aux préoccupations environnementales, incluant, entre autres, le changement climatique et la consommation de ressources. Cette problématique est abordée par le développement et l'intégration d'une discipline environnementale dans l’outil de conception. Cette approche permet d'évaluer la sensibilité des impacts environnementaux aux exigences de la mission et aux hypothèses technologiques, ainsi que de minimiser les impacts environnementaux dès les premières phases du processus de conception.La thèse contribue ainsi au développement d'un cadre de référence pour optimiser la conception des drones électriques avec une approche multidisciplinaire. De ce fait, les contributions de la thèse sont particulièrement adaptées pour la conception de futurs drones dont le déploiement sera soumis à des problématiques de marché, de sûreté et de contraintes environnementales
Unmanned aerial vehicles (UAVs) have undergone intensive development in recent years. Owing to their cost-effectiveness and versatility, UAVs are expected to gain popularity in a wide range of applications, such as parcel delivery, power line monitoring and precision farming. Concurrently, the development of new technologies and their integration into various drone concepts is expanding the range of design alternatives. This is driving the need for holistic design approaches with better technology integration, faster development time and greater modularity.The thesis develops and implements a methodology for the conceptual design of electric multirotor, fixed-wing and hybrid vertical take-off and landing (VTOL) UAVs. The framework enables the optimal sizing of a UAV from arbitrary specifications on the mission, technological choices and architecture, using a comprehensive multidisciplinary approach.Starting from a set of analytical models including scaling laws and regressions, a generic sizing methodology is developed. The proposed methodology relies on an efficient multidisciplinary design and optimization (MDO) formulation, which enables fast convergence to the UAV candidate with best performances. In particular, the application of this approach enables to rapidly assess the effects of changes in the requirements. Next, the uncertainties surrounding the models and the availability of optimal components on the market are assessed. To mitigate critical uncertainties in UAV performance, the sizing methodology is extended to allow the design to be optimized using catalogues of existing components instead of models. Finally, the thesis develops two specific aspects of UAV design related to regulatory and societal challenges. On the one hand, recent regulations issued by the European Union Aviation Safety Agency (EASA) impose a level of safety for specific categories of UAVs. To this end, an approach is proposed to assess the controllability of various architectures in the event of failures. The assessment is further linked to the design framework to achieve fault-tolerance sizing of the rotors and control surfaces. On the other hand, societal acceptance of UAVs is strongly related to environmental concerns, including but not limited to climate change and resource consumption. This challenge is addressed by developing and integrating an environmental discipline into the design framework. The novel approach enables to assess the sensitivity of environmental impacts to mission requirements and technological assumptions, as well as minimizing environmental burdens at the earliest design stages.The thesis contributes to the development of a unified framework for optimizing the design of electric UAVs with a holistic approach. As such, it is relevant to future UAVs designed for applications subject to market, regulatory and environmental issues