Morphing wing : experimental boundary layer transition determination and wing vibrations measurements and analysis

Résumé

Le présent mémoire de recherche est rédigé dans le contexte du projet international multidisciplinaire CRIAQ MDO-505 qui se déroule au Canada. Le but du projet est de concevoir, fabriquer et tester une aile déformable dont la peau flexible de son extrados peut changer de forme grâce au système d'actionnement installé à l'intérieur de l'aile. Ce changement de forme a pour but de retarder l'apparition de la zone de transition du régime laminaire au régime turbulent dans l'écoulement autour de l'aile, se traduisant ainsi par l'amélioration des performances aérodynamiques. Cette recherche se concentre sur les différentes technologies utilisées pour acquérir les données de pressions pendant les tests en soufflerie ainsi que sur les différentes méthodologies de traitement des données de pressions dans le but de caractériser et d'analyser l'écoulement aérodynamique autour de l'aile. Ensuite, ce document présente les mesures de vibrations effectuées sur l'aile pendant les tests en soufflerie, et leur représentation graphique en temps réel. L'acquisition de ces données de vibrations est détaillée, ainsi que les méthodes de traitement de ces données qui confirment les prédictions des analyses numériques aéroélastiques. Les données de pressions ont étés collectées en utilisant trente-deux capteurs de pression piézoélectriques capables de capter avec une très grande sensibilité des fluctuations de pression allant jusqu'à 10 KHz. Ces capteurs étaient disposés sur deux lignes de cordes et ils sont connectés à un système d'acquisition en temps réel National Instrument PXI. Les données collectées étaient par la suite filtrées, analysées et visualisées grâce aux algorithmes de la Transformée de Fourrier Rapide et aux algorithmes de moyenne quadratique; ceci était réalisé dans le but de quantifier les fluctuations de pressions présentes dans l'écoulement de l'air autour de l'aile. L'interprétation de ces fluctuations fut nécessaire pour la détection de la zone de transition du régime laminaire au régime turbulent. Environ 30% des conditions de vol testées en soufflerie ont révélé une réduction de trainée suite au changement de forme du profil d'aile. Les résultats obtenus grâce à l'analyse des données de pression ont été comparés aux résultats obtenus avec la technique de visualisation infra-rouge, et nous ont servi plus tard pour la validation des simulations numériques aérodynamiques préalablement effectuées. Deux accéléromètres analogiques capables de capter des variations d'accélérations allant jusqu'à ±16g ont étés installés dans l'aile et dans l'aileron, pour obtenir les mesures de vibrations du prototype. Les accélérations mesurées par les capteurs étaient acheminés par un système d'acquisition NI et ont été traités en temps réel grâce à un programme LABVIEW, permettant la visualisation en temps réel, ainsi que la sauvegarde des données. Les données enregistrées ont été analysées pour prouver qu'il n'ait apparu aucun phénomène aéroélastique pendant les tests en soufflerie à des vitesses de vent de 50 m/s et 80 m/s.

Date	12 déc. 2016
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ruxandra Botez (Directeur(-trice))