Contribution au calcul du flottement d'un avion de transport subsonique dans le domaine transsonique

par Abdellah Sbai

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Allan Bonnet.

Soutenue en 1990

à École nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse ; 1972-2007) .

mots clés

• Méthode des petites perturbations
• Méthode des réseaux de doulets
• Aile supercritique
• Aérodynamique transsonique
• Flottement (aérodynamique)
• Systèmes dynamiques
• Aéroélasticité
• Perturbation (mathématiques)
• Écoulement instationnaire (dynamique des fluides)

Résumé

Cette étude est consacrée à l'évaluation d'un code de calcul aérodynamique et à son exploitation pour la prédiction du flottement d'une voilure. Ce code est basé sur la méthode des petites perturbations transsoniques et utilise le schéma numérique des directions alternées implicites. L'évaluation est réalisée en comparant les résultats de la méthode transsonique à ceux de la méthode des réseaux de doublets, toutes deux développées dans ce rapport. La méthode des petites perturbations transsoniques est exploitée avec l'approximation du premier harmonique. Tous les calculs sont effectués dans les deux régimes: quasi-stationnaire et instationnaire; et, dans ce dernier cas, pour les modes de vibration: tangage et pompage. Les comparaisons effectuées entre les résultats des deux méthodes portent sur les coefficients de pression et ceux de portance. Deux voilures sont considérées dans cette étude, la voilure droite non vrillée, d'épaisseur constante, générée à partir d'un profil symétrique et la voilure en flèche avec vrillage munie de profils supercritiques. Les résultats des deux méthodes concordent dans le domaine subsonique, par contre, des différences importantes apparaissent dans le domaine supercritique. Le principe et la méthode du calcul de flottement par double balayage sont développés. Dans le cas de la voilure en flèche, les caractéristiques modales sont présentées et, après calcul des forces aérodynamiques généralisées, le calcul du flottement donne lieu au tracé des courbes décrivant l'évolution des amortissements et des fréquences des modes, en fonction de la vitesse. L'exploitation de ces courbes montre que la méthode des petites perturbations transsoniques entraine des marges plus élevées au flottement.

Titre traduit

A contribution to flutter calculations of a subsonic transport aircraft in transonic conditions

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