Domaine de validité des équations de la dynamique du vol : découplage

par Ersin Eraydin

Thèse de doctorat en Dynamique du vol

Sous la direction de Jean-Luc Boiffier.

Soutenue en 1994

à Toulouse, ENSAE .


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  • Résumé

    L'analyse du comportement de l'avion s'appuie sur les équations de la dynamique du vol et fait un large usage du découplage. Celui-ci consiste à extraire du système complet d'équations un sous-système, plus simple à manipuler, qui modélise encore convenablement le problème à traiter. Cette thèse propose des méthodes d'analyse de la qualité du découplage et développe des thèmes d'application à partir d'un avion de transport civil moderne. Trois thèmes ont été abordés : le découplage des équations de navigation confrontées aux hypothèses liées à la rotation et à la sphéricité de la terre, le découplage des équations longitudinales et latérales, et enfin celui des équations latérales. Pour le premier thème, il a été montré que les erreurs faites sur l'accélération lors de l'utilisation de l'hypothèse "terre plate et immobile", dépendent du type de mesures effectuées. Elles sont de l'ordre de 1% de l'accélération de pesanteur g, lors d'un cas de vol au nombre de Mach 0. 8 et pour une latitude inférieure à 45°. Dans ceratins cas, l'éloignement de l'avion par rapport à son repère d'origine et son accélération ont une influence sur l'erreur. Nous avons étudié également la condition d'équilibre et la stabilité des équations de navigation pour le modèle complet et l'on montre qu'il existe une instabilité lors d'un vol au cap ouest. Pour le second thème, des méthodes d'analyse ont été développé pour quantifier la qualité du découplage sous forme d'un seul critère. Ces méthodes sont basées sur la comparaison des amplitudes des modes (l'approche participation modale) et des niveaux énérgétiques des états (l'approche grammien d'observabilité) entre les modèles couplé et découplé. Pa r exemple, si on les applique au découplage longitudinal-latéral et pour un virage standard, nous observons sur la réponse temporelle du système découplé un écart de 20% "en moyenne" de la réponse du système non-découplé, soumis à des perturbations de vitesse et de dérapage. Cette erreur est double pour une perturbation sur l'inclinaison. Enfin pour le troisième thème, une méthode utilisant le calcul formel a été mise en oeuvre pour obtenir une forme analytique performante des modes latéraux. L'approche traditionnelle se limite aux systèmes d'ordre deux, ici le système d'ordre quatre a été traité directement et cela a permis, par exemple, de réduire l'erreur de 33% sur l'amortissement de l'oscillation de dérapage à une erreur de 2%, par l'ajout d'un seul terme à la formule classique de l'amortissement.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (xxv-338 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 22 ref.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace. Service documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1994/159 ERA
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