Méthodes d'optimisation des trains d'atterrissage d'hélicoptère

par Cédric Lopez

Thèse de doctorat en Mécanique. Automatique

Sous la direction de André Barraco.

Soutenue en 2007

à Paris, ENSAM , en partenariat avec Arts et Métiers ParisTech. Centre d'enseignement et de recherche (Aix-en-Provence) (autre partenaire) .


  • Résumé

    De récentes études expérimentales sur des situations d'atterrissage d'hélicoptères à grande vitesse dit dur (vitesse supérieure à 2 m/s), ont révélé que de par l'effort structural transmis par les trains d'atterrissage couplés mécaniquement au fuselage, la poutre de queue d'un appareil dont le premier mode de flexion se situe dans les basses fréquences pouvait être excitée. Les oscillations de celle-ci génèrent des contraintes mécaniques au niveau de la liaison entre la cabine et la poutre de queue qui portent atteinte à la pérennité de la structure. Afin de lutter contre ce phénomène problématique, une solution passive consiste à rigidifier la liaison entre la cabine et la poutre de queue. Coûteuse en masse et interférente avec le bon fonctionnement des dispositifs anti-vibratoires dimensionnés en fonction des fréquences propres initiales de l'appareil, celle-ci peut être évitée par une optimisation de l'effort transmis par les trains d'atterrissage en agissant sur le comportement dynamique de ceux-ci. Fort de ce constat, les travaux de recherche présentés dans ce mémoire, concernent l'étude et le développement de méthodes d'optimisation passive et active des trains d'atterrissage en vue de minimiser les efforts supportés par la poutre de queue et induits par l'impact de l'appareil sur le sol. Basé sur une constante synergie entre les aspects théoriques et les aspects expérimentaux appuyés par le développement d'un démonstrateur, cette étude formalise tout d'abord la problématique lié aux atterrissages des aéronefs et se propose d'analyser la physique du phénomène des atterrissages via des outils de modélisation utilisant des approches analytique et multi-corps. Ensuite après une analyse et une identification des paramètres d'optimisation de la dynamique des trains d'atterrissage, des méthodes d'optimisation passive et semi-active sont développées et validées expérimentalement sur un démonstrateur mécaniquement équivalent à l'hélicoptère considéré pour cette étude.

  • Titre traduit

    Optimization methods for helicopter landing gears


  • Résumé

    Recent experimental studies of helicopter hard landing (landing speed higher than 2 m/s speed) have highlighted that the mechanical coupling between the aircraft structure and landing gears lead to tail boom oscillations which first bending mode occurs at low frequencies. These tail boom oscillations generate mechanical constraints between the cabin and tail boom and affect structural integrity. To avoid such issue, a passive solution was implemented. It consists of stiffening the interface between the cabin and tail boom. However, it involves significant mass penalty and interferes with anti-vibratory systems which are designed based on the aircraft natural frequencies. An alternative solution consists of landing gear dynamic behavior control. Based on these observations, the passive and active optimization methods of landing gears are presented. The common objective of the different methods is to minimize the forces on the tail boom which are created by ground impact. Based on both theoretical and experimental studies, this research describes first the causes of the problem. Then, the physical concepts behind the aircraft landings are analyzed using analytical and multibody dynamics approaches. Finally, the landing gear optimization parameters are analyzed and identified. Passive and semi active methods are designed and validated by experiments performed on a demonstrator mechanically equivalent to the studied helicopter.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2008 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Méthodes d'optimisation des trains d'atterrissage d'hélicoptère

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Informations

  • Détails : 1 vol. (175 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.

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