Design, development and tests in real time of control methodologies for a morphing wing in wind tunnel

Résumé

Dans le souci de laisser aux générations futures un espace environnemental plus propre, c’est-à-dire moins pollué, la communauté internationale se mobilise afin de trouver des solutions écologiques, adéquates, efficaces et réalisables dans tous les secteurs d’activité. Cette thèse est écrite dans le cadre du projet MDO505. Les principaux objectifs de ce projet sont : la fabrication et la conception d’un démonstrateur ayant un extrados rigide et déformable sous l’effet de force d’actionneur, l’extension et du contrôle de la zone laminaire au-dessus de l’extrados et comparer les effets aérodynamiques de l’aileron rigide et déformable. L’extension de la région laminaire a pour avantage de réduire la traînée en repoussant la région de transition au maximum vers le bord de fuite. La position de la région transition dépend des cas de vol et est contrôlée indirectement au travers de la position des actionneurs installés à l’intérieur de l’aile. De ce fait, le travail présenté ici se focalise sur le contrôle de la position des actionneurs. Cette thèse rapporte essentiellement la modélisation, l’instrumentation, et les réalisations expérimentales en soufflerie. Trois phases de tests avec différentes valeurs d’angle de déflection de l’aileron, d’angle d’attaque et du nombre de Mach ont été réalisées dans la soufflerie subsonique du Conseil National de la Recherche du Canada (CNRC) sur un profil d’aile trapézoïdal. Le profil d’aile utilisé est constitué de plusieurs longerons, raidisseurs, nervure, d’une peau supérieure flexible faite en matériaux composite (fibre de carbone de verre), d’un aileron rigide capable balayer une plage d’angle allant de +/-6 degrés. L’envergure du démonstrateur mesure 1.5 m et la corde mesure 1.5 m. Des analyses structurales ont été faites pour déterminer l’orientation des plis et le nombre de couches de fibres de verre nécessaires pour la peau en composite. Ces analyses ont permis aussi de déterminer les forces utiles à apporter par les actionneurs pour déformer l’extrados. Les profils aérodynamiques optimisés ainsi que la localisation optimale de la zone de transition pour chaque cas de vol ont été obtenus par le solveur XFoil en 2D et par Fluent en 3D. La combinaison des résultats des équipes aérodynamique et structurale ont permis de déterminer les actionneurs et capteurs à intégrer dans le profil d’aile. Les actionneurs (4 au total) sont attachés sur les nervures et placés à l’intérieur de l’aile afin de déformer son extrados. Les actionneurs ont été commandés par un contrôleur dont les gains ont été obtenus avec différentes méthodologies. Les capteurs de pression (32 au total) fixés dans l’extrados permettent d’évaluer la zone de transition à partir des valeurs mesurées, analysées. Le code d’évaluation a été conçu par le LARCASE à l’aide du logiciel Matlab/Simulink.

Date	28 juil. 2016
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ruxandra Botez (Directeur(-trice))