Conception et optimisation d'une peau en composite pour une aile adaptative

Résumé

Les préoccupations économiques et environnementales constituent des enjeux majeurs pour le développement de nouvelles technologies en aéronautique. C'est dans cette optique qu'est né le projet MDO-505 intitulé Morphing Architectures and Related Technologies for Wing Efficiency Improvement. L'objectif de ce projet vise à concevoir une aile adaptative active servant à améliorer sa laminarité et ainsi réduire la consommation de carburant et les émissions de l'avion. Les travaux de recherche réalisés ont permis de concevoir et optimiser une peau en composite adaptative permettant d'assurer l'amélioration de la laminarité tout en conservant son intégrité structurale. D'abord, une méthode d'optimisation en trois étapes fut développée avec pour objectif de minimiser la masse de la peau en composite en assurant qu'elle s'adapte par un contrôle actif de la surface déformable aux profils aérodynamiques désirés. Le processus d'optimisation incluait également des contraintes de résistance, de stabilité et de rigidité de la peau en composite. Suite à l'optimisation, la peau optimisée fut simplifiée afin de faciliter la fabrication et de respecter les règles de conception de Bombardier Aéronautique. Ce processus d'optimisation a permis de concevoir une peau en composite dont les déviations ou erreurs des formes obtenues étaient grandement réduites afin de répondre au mieux aux profils aérodynamiques optimisés. Les analyses aérodynamiques réalisées à partir de ces formes ont prédit de bonnes améliorations de la laminarité. Par la suite, une série de validations analytiques fut réalisée afin de valider l'intégrité structurale de la peau en composite suivant les méthodes généralement utilisées par Bombardier Aéronautique. D'abord, une analyse comparative par éléments finis a permis de valider une rigidité équivalente de l'aile adaptative à la section d'aile d'origine. Le modèle par éléments finis fut par la suite mis en boucle avec des feuilles de calcul afin de valider la stabilité et la résistance de la peau en composite pour les cas de chargement aérodynamique réels. En dernier lieu, une analyse de joints boulonnés fut réalisée en utilisant un outil interne nommé LJ 85 BJSFM-GO.v9 développé par Bombardier Aéronautique. Ces analyses ont permis de valider numériquement l'intégrité structurale de la peau de composite pour des chargements et des admissibles de matériaux aéronautiques typiques.

Date	26 juin 2014
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Simon Joncas (Directeur(-trice)) & Ruxandra Botez (Codirecteur(-trice))