Mesure de l'impact de la technologie d'aile déformable sur les performances en croisière de l'avion d'affaire Cessna Citation X

Résumé

Ce mémoire présente une vue d’ensemble de la quantité de combustible qui pourrait être économisé grâce à l’utilisation d’un système déformable sur un avion de type Cessna Citation X. Pour réaliser cette étude, des modèles numériques capables de délivrer des informations de référence (avion ordinaire), et des données correspondantes à l’avion équipé d’un système déformable ont été conçus. Deux systèmes déformables ont alors été proposés, et modélisés; l’un sur l’aile, l’autre sur l’empennage horizontal. Sur l’aile, le système proposé est une ailette déformable selon 3 degrés de liberté. Les géométries de l’ailette ont été recherchées pour chaque combinaison d’angle d’incidence (de -2 à 8 degrés) et de nombre de Mach (de 0.6 à 0.9). Pour chacune des combinaisons, c’est un algorithme d’optimisation par essaim de particules (PSO) qui a permis de définir les positions optimales de l’ailette. Le critère d’optimisation impose que la géométrie de l’ailette doit permettre à l’avion de conserver son coefficient de portance initial, mais de diminuer son coefficient de traînée. En étudiant seulement l’aspect aérodynamique de cette ailette, un bénéfice a été observé pour chacune des conditions statiques de vol, avec en moyenne, un gain de 10.8 lb/h sur la consommation de carburant. Enfin, lors de simulation de plusieurs scénarios de croisière, des réductions de combustibles allant jusqu’à 2.14% ont été observées. Sur l’empennage horizontal, il a été suggéré qu’en déformant le profil de l’empennage, on pourrait équilibrer l’avion sans nécessiter d’angle de rotation de la part du plan horizontal réglable (PHR). Pour modéliser cet empennage déformable, un générateur de profils a tout d’abord été conçu à partir de la méthode des courbes paramétrées de Bézier-Parsec BP3434. Les paramètres du générateur ont ensuite été soumis à un algorithme génétique chargé de trouver la forme du profil qui permet d’équilibrer l’avion sans nécessiter de mouvement de rotation. Pour chacune des 44 conditions de vols statiques testées, un profil capable d’équilibrer l’avion a été trouvé. Par ailleurs, un gain moyen d’environ 50 lb/h a été constaté sur la consommation de carburant. Cette étude a permis de concevoir des systèmes déformables qui permettent de diminuer les besoins en carburant. Cependant, seulement l’aspect aérodynamique des dispositifs a été pris en compte en utilisant des méthodes de calculs aérodynamiques simplifiés. Dans de futurs travaux, il serait alors intéressant de prendre en compte le poids ajouté par les systèmes et d’ainsi vérifier la précision des résultats obtenus avec des calculs aérodynamiques plus précis.

Date	27 sept. 2018
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ruxandra Botez (Directeur(-trice))