Modélisation et identification de l’aérodynamique d’un microdrone à ailes battantes

par Antonin Péray

Thèse de doctorat en Informatique industrielle et automatique

Sous la direction de Geneviève Dauphin-Tanguy et de Philippe Vanheeghe.

Soutenue en 2006

à l'Ecole Centrale de Lille .


  • Résumé

    Les récents progrès technologiques dans le domaine de la miniaturisation permettent d'envisager la réalisation d'engins volants de petite taille (d'envergure inférieure à 50cm) capables de réaliser des missions en milieu exigu. La volonté de réaliser un aéronef peu bruyant capable de voler à faible vitesse d'avancement et de réaliser un vol stationnaire, a orienté les recherches vers l'étude du concept des ailes battantes (inspiré du vol des insectes et des oiseaux et en particulier du colibri). Le domaine de vol de tels aéronefs est très différent de ceux habituellement étudiés pour des véhicules plus conventionnels (avions, hélicoptères). Il existe peu de travaux décrivant les phénomènes agissant à ces faibles vitesses (nombre de Reynolds inférieur à 10000). Cette thèse a donc pour but d'obtenir une modélisation des efforts aérodynamiques agissant sur une aile battante avançant à faible vitesse adaptée aux études de mécanique du vol. A cette fin, une décomposition en éléments finis de l'aile a été utilisée. L'étude présente tout d'abord un modèle linéaire valide aux faibles incidences prenant en compte l'aérodynamique instationnaire et les phénomènes de masse ajoutée. Elle s'intéresse ensuite au domaine des grandes incidences dans lequel les phénomènes sont fortement non linéaires. A partir d'expérimentations réalisées en bassin hydrodynamique, des modélisations inspirées d'approches bibliographiques conçues pour d'autres domaines de vol, ont pu être développées. Ces modèles, bien que perfectibles, sont assez performants pour permettre l'étude de lois de commande dans un large domaine de vol.

  • Titre traduit

    Modelling and identification of a flapping-wings Micro Aerial Vehicle aerodynamic loads


  • Résumé

    Recent technological progresses made in the domain of the miniaturization allow considering the realization of small-sized flying machines (of wingspan lower than 50cm), which are able to carry out missions in exiguous environment. The will to produce a low noise aircraft able to fly at low rate advance, and also to achieve a hovering, has directed research towards the flapping wings concept study (inspired from insect and bird flights and the hummingbird flight in particular). The flight domain of such aircraft is very different from those usually studied for more conventional vehicles (planes, helicopters). There is few works describing the phenomena acting at these low speeds (Reynolds number lower than 10000). The purpose of this thesis is to obtain a model of the aerodynamic loads acting on a flapping wing advancing at low speed, and adapted to studies of flight dynamics. A strip theory was used for this purpose. This study presents a valid linear model at low angles of attack taking into account unsteady aerodynamics effects and the added mass phenomenon. Then the model deals with the great angles of attack domain where phenomena are strongly nonlinear. Starting from experiments realized into a water tank, models inspired of bibliographical approaches into other flight domains, have been developed. These models, although perfectible, are enough outstanding to allow the study of laws of order in a broad flight domain.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( xiv-121 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 117-121. 70 réf.

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  • Bibliothèque : Université des sciences et technologies de Lille (Villeneuve d'Ascq, Nord). Service commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 50376-2006-413
  • Bibliothèque : Ecole Centrale de Lille (Villeneuve d'Ascq, Nord). Centre de documentation.
  • Disponible pour le PEB
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