Pertinence des modèles de conception d'un avant-projet d'avion : application aux gnoptères hale

• Auteur / Autrice : Jan Raška
• Direction : Jean-Luc Boiffier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique du vol
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : École nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse ; 1972-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Drones

Avions -- Conception et construction

Performances

Avions

Astrodynamique

Résumé

Cette thèse a permis de développer des modèles adaptés à la phase conceptuelle d'un avant-projet d'avion et particulièrement de type hale. L'analyse de la pertinence de ces modèles a été effectuée afin de recommander une utilisation adaptée à cette phase conceptuelle. Dans ce même esprit, l'approche analytique a été privilégiée. Les modèles concernent la description de l'avion et ses performances. Les modèles de performances sont abordés sous l'angle des performances "opérationnelles" et "conceptuelles". Pour l'avion, des modèles de masses, aérodynamiques et de propulsion sont proposés. Par exemple, un modèle de masse voilure a été développé sur des considérations physiques et il complète utilement les modèles statistiques classiques, Pour la propulsion, un modèle de radiateur permet de prédire l'augmentation de traînée dû au refroidissement des moteurs à piston en altitude. Les performances "opérationnelles" traitent du déroulement d'une croisière d'un avion existant. Il s'agit alors d'optimiser le pilotage de cette croisière par la recherche des paramètres opérationnels optimaux. Les modèles développés sous forme analytique, sont basés sur les formulés de Bréguet qui à cette occasion ont été améliorées en prenant en compte les différentes croisières, l'influence du nombre de Reynolds, de la montée et de l'accélération. Une forme adimensionnelle est proposée qui permet de mieux comparer les trois croisières classiques et de montrer que leurs différences sont indépendantes des paramètres conceptuels et ne dépendent que des lois de pilotage et du taux d'emport carburant. Le nombre de Reynolds a une influence sur les coefficients de portance optimaux qui évoluent par rapport aux coefficients classiques. Une optimisation numérique avec des modèles réalistes de moteur a confirmé ces résultats dans la plupart des cas. Les performances "conceptuelles" ont permis de déterminer la géométrie optimale de la voilure --- forme en plan et profil. Le coefficient de traînée de forme indépendant du nombre de Reynolds donne une surface et un allongement voilure acceptable même si la précision de la performance obtenue est faible. Le balayage des profils semble montrer que l'utilisation de profils avec des coefficients de portance maximaux plus élevés que ceux disponibles actuellement, permettrait d'améliorer les performances en endurance.