Modélisation des efforts aérodynamiques instationnaires pour la prévision des phénomènes aéroélastiques liés au tremblement d'avions civils

par Juliane Havas

Thèse de doctorat en Dynamique des fluides

Sous la direction de Bertrand Aupoix et de Carole Despré.

Soutenue en 2010

à Toulouse, ISAE .

mots clés

• Tremblement
• Aérodynamique
• Décollement
• Sillage
• Voilure
• Empennage horizontal
• Modélisation
• Tremblement (aérodynamique)
• Décollement des écoulements
• Sillage (dynamique des fluides)

Résumé

Différents types de tremblement peuvent être observés en dehors de l'enveloppe de vol opérationnelle d'un avion civil. Trois types de tremblement sont étudiés dans cette thèse : le tremblement à l'extrados voilure, le tremblement dit de géométrie avec un décollement local à l'intrados voilure et le tremblement de l'empennage horizontal. La première partie détaille les analyses expérimentales faites sur la base de différentes campagnes en sou¬fflerie conduites précédemment. Elles mettent en évidence les caractéristiques instationnaires du champ de fluctuations de pression qui crée ces trois types de tremblement. La modélisation des charges du tremblement est introduite dans une deuxième partie au moyen d'une technique semi-empirique de modélisation. Celle-ci fut développée précédemment pour l'intrados voilure et se base sur des mesures de fluctuation de pression instationnaire. L'effort aérodynamique engendré est obtenu en modélisant le champ de pression à la paroi dans le décollement. L'application de cette modélisation aux deux autres types de tremblement conduit à des résultats pas satisfaisants. Les différences dans les propriétés du champ de pression, surtout au niveau des corrélations, demandent une autre méthode. Pour cela, une représentation plus générale des caractéristiques instationnaires dans le décollement est proposée. Elle permet désormais la comparaison directe entre différents essais et types de tremblement. Les efforts modélisés obtenus pour le tremblement de l'empennage horizontal sont satisfaisants avec une erreur significativement réduite. On conclue également à la nécessité d'un modèle plus complexe pour le tremblement extrados voilure, à cause de l'oscillation de l'onde de choc.

Titre traduit

Modelling of the unsteady aerodynamics forces to predict aeroelastic phenomena due to buffeting on civil aircraft

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