New concept of multidisciplinary optimization for weight saving and stiffness improvement of a morphing variable span of tapered wing MVSTW - application to the UAS-S4

Résumé

Cette thèse présente une nouvelle approche sophistiquée d'utilisation de l'optimisation numérique multidisciplinaire pour développer une aile légère déformable basée sur les données d'un système aérien sans pilote (UAS-S4). La conception optimale de l'aile de l'UAS-S4 pour atteindre un haut niveau de performance. Le calcul et la sélection des matériaux de fabrication appropriés ont été également prises en compte. La méthodologie, les outils de conception et les résultats ont été obtenus via la conception assistée par ordinateur (CAO), l'ingénierie assistée par ordinateur (IAO) et le logiciel MATLAB. Dans la première, phase comprenait une étude comparative de conception et de développement d'une aile déformable à envergure variable de morphing de l'aile conique (MVSTW) pour un système aérien sans pilote (UASS4) a été présenter. L'objectif principal était d'analyser et de comparer les propriétés aérodynamiques des ailes de différentes longueurs d'envergure et angles de balayage et de déterminer leurs plus conceptions géométriques efficaces. Cette conception peut être utilisée pour le contrôle du mouvement de roulis d'un avion au lieu de mécanismes de contrôle conventionnels et elle est plus sensible aux changements d'angle de la section intérieure, qui influencent les caractéristiques aérodynamiques. La deuxième phase a présentée l'optimisation de la topologie et évaluée la faisabilité des composants internes de l'aile. L'optimisation de la topologie a été effectuée pour placer les composants de l'aile dans ses segments fixes et mobiles en utilisant l'alliage d'aluminium 2024-T3. Selon les résultats de la recherche, les segments d'aile fixes et mobiles devraient être conçus pour des configurations à deux longerons et sept nervures en utilisant des composants de support dans la région à forte contrainte. La troisième phase traite de l'intégration du dimensionnement structurel, de la topologie et de l'optimisation aérodynamique pour une MVSTW dans le but de réduire son poids. Les techniques d'optimisation ont pris en compte la répartition de la charge aérodynamique le long de l'envergure dans sa pleine extension et à vitesse maximale. Les composants de l'aile ont été optimisés en termes de taille et de topologie et ont été conçus à partir de l'alliage d'aluminium 2024-T3. Des économies de poids allant jusqu'à 51,2 % et 55,7 % ont été obtenues pour les sections d'aile fixe et mobile, respectivement, selon les résultats de l'optimisation. La quatrième phase est une continuation des phases précédentes effectuées sur l'optimisation numérique multidisciplinaire pour la conception d'une MVSTW pour minimiser son poids en utilisant des matériaux composites. En intégrant l'optimisation simultanée de la sélection des matériaux, l'optimisation de la taille structurelle et l'optimisation topologique selon les analyses aérodynamiques, un environnement informatique pour l'optimisation multidisciplinaire a été considéré pour déterminer si l'optimisation des ailes de déformables était faisable. Le poids du MVSTW pourrait être considérablement réduit en utilisant les résultats de l'optimisation.

Date	29 août 2022
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ruxandra Botez (Directeur(-trice)) & Thien-My Dao (Codirecteur(-trice))