The use of offline simulation tools to estimate ship-helicopter operating limitations

par José Márcio Pereira Figueira

Thèse de doctorat en Mécanique et physique des fluides

Sous la direction de Malek Abid.

Le président du jury était Fabien Anselmet.

Le jury était composé de Armin Taghizad.

Les rapporteurs étaient Hélène Piet-Lahanier, Luminita Danaila.

  • Titre traduit

    De l'utilisation des outils de simulation pour l'estimation des limites d'appontage des hélicoptères


  • Résumé

    Les limitations d’atterrissage des hélicoptères ne sont pas valables dans l'environnement à bord d’un navire. Il n'existe aucune méthodologie approuvée de l'analyse ou de la simulation pour évaluer la compatibilité des hélicoptères-navires et préparer les essais de qualification hélicoptères-navires. Dans ce contexte, le présent travail présente le développement et l'analyse d'une méthodologie hors ligne pour déterminer les limites opérationnelles hélicoptères-navires, SHOLs, en fonction des prédictions d’un modèle de pilote humain. Pour cela, des essais pilotés par des humains sont effectués au simulateur de l’ONERA, Salon de Provence. Sur la base des résultats de ces tests, une méthodologie innovante est validée pour déterminer la limitation de la charge de travail de pilotage, à partir des mesures des déplacements des contrôles d'hélicoptère. En outre, sont validés des modifications innovantes sur un modèle de pilote humain pour pouvoir suivre les trajectoires souhaitées et fournir le même niveau d'activité aux contrôles qu'un véritable pilote. Un ensemble de critères objectifs, correspondant aux marges de sécurité, s'ajoute aux critères subjectifs, correspondant aux limitations de la charge de travail du pilote. Une routine de simulation hors ligne, appelée SholSim, est programmée pour réaliser des simulations avec le modèle pilote et vérifier l'acceptabilité des conditions de vol, selon les critères subjectifs et objectifs. Par conséquent, le présent travail présente la première estimation, dans la littérature, des SHOLs entièrement obtenus à partir d'outils hors ligne, basés uniquement sur les prédictions de modèle pilote.


  • Résumé

    Helicopter land-based limitations are not valid in the shipboard environment. There is no analytical or simulated approved methodology for evaluating shipboard helicopter compatibility issues and preparing for at-sea flight tests. In this context, the present work presents the development and analysis of an offline methodology to determine the Ship-Helicopter Operating Limitations, SHOLs, based on pilot model predictions. For this, pilot-in-the-loop simulation trials are performed at the engineering fixed-base simulation facility of ONERA, Salon de Provence. Based on these test results, an innovative methodology is proposed and validated to determine the safe pilot workload limitation, from the measurements of the helicopter control displacements. In addition, it is proposed and validated innovative modifications on a classical pilot model enabling to follow complex predefined desired trajectories and provide the same level of control activity of a real pilot. A set of objective criteria, corresponding to the safety margins, is established in addition to the subjective criteria, corresponding to the safe pilot workload limitations. An offline simulation routine, so-called SholSim, is coded to run all models and verify the acceptability of the flight conditions, according to the subjective and objective criteria. Therefore, the present work presents the first estimation, in the literature, of the SHOLs fully obtained from offline tools, based only on pilot model predictions. The proposed methodology is promising, confirmed by predicting coherent limits when compared to the ones defined by the pilot-in-the-loop simulation trials.


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