Évaluation du déplacement de la peau en composite

Évaluation du déplacement de la peau en composite

L’équipe ATR-42

Le projet de l’ATR-42 s’articule autour de 4 disciplines majeures qui ont chacune été développées par plusieurs groupes d’étudiants. L’aérodynamique, dont l’objectif principal est de trouver les formes optimisées des ailes d’avions en fonction des différentes conditions de vol, a été étudié par les doctorants Oliviu Sugar-Gabor et Andreea Koreanschi. La partie structure vise à concevoir la peau en composite de l’extrados de l’aile a été réalisée par l’étudiant à la maîtrise François Michaud. Les étudiants à la maîtrise Ovidiu Baciu et David Barry ont développé le système mécanique pour la déformation de l’extrados. La commande et la régulation de la déformation de la peau flexible ont été réalisés par l’étudiant au doctorat Joël Tchatchueng, le stagiaire Jihed Briki et moi. Ces disciplines sont liées entre-elles, ce qui a amené à travailler constamment en groupe pour faire avancer le projet. D’autres sujets connexes ont été réalisés comme la calibration de la soufflerie par la stagiaire Alexandra Hassig et moi, ainsi que la conception et la fabrication de modèles d’aile en composite par l’étudiant en maîtrise Robin Calestreme.

Le « morphing wing«

L’homme a longtemps rêvé de pouvoir voler en s’inspirant de la nature. L’aviation a commencé dans l’antiquité avec le mythe d’Icare volant grâce à des ailes semblables à celles des oiseaux (Eigeldinger, 1973). Puis Léonard de Vinci imagina, à la renaissance une machine volante, ressemblant à des ailes de chauve-souris (Noetinger, 2005). Mais ce n’est qu’au vingtième siècle que l’aviation a réellement démarré avec les premiers avions motorisés des frères Wright (Hallion, 2003). Bien que l’homme réalise des machines volantes, il n’arrive pas encore à imiter le « morphing » dont sont capables les oiseaux (Bowman, Weisshaar et Sanders, 2002). Par exemple, les rapaces peuvent voler les ailes déployées à faible vitesse, puis les plier brusquement pour partir en piqué. Le « morphing » consiste à exercer une déformation sur une ou plusieurs parties d’un véhicule, afin de modifier ses caractéristiques géométriques pour améliorer ses performances (Weisshaar, 2006).

Dans le domaine aéronautique, il se caractérise par une déformation de la 5 voilure. Ces déformations ont pour but l’augmentation de la portance et/ou la diminution de la traînée. La déformation est généralement réalisée selon la corde, l’envergure ou la cambrure (Sofla et al., 2010). Au décollage la surface de l’aile doit être la plus grande possible pour maximiser la portance. Tandis qu’en régime de croisière, la surface de l’aile doit être la plus petite possible pour minimiser la trainée et la consommation de carburant . L’intérêt du « morphing wing » est donc d’obtenir de meilleures performances aérodynamiques tout en réduisant la consommation de carburant, pour les différentes phases de vols. Il n’est pour l’instant pas possible à cause des contraintes technologiques, d’intégrer dans un seul et même système les déformations idéales pour les différentes phases de vols.

Validation entre les boucles de régulations en position développées expérimentalement et en simulation Simulink

Lorsque le modèle de la boucle de régulation de position a été développé sous Simulink au chapitre 3, la charge était considérée linéaire.. Partant de zéro lorsque l’axe excentrique ne touche pas l’extrados de l’aile, elle atteint son maximum pour un déplacement maximal de la peau. Cette partie vise à faire concorder les relevés expérimentaux et théoriques de la boucle de régulation en position faite dans les sections 4.2.2 et 3.6.5 Pour ce faire, il fallait affiner la modélisation du couple résistant Trtot de l’inertie Ja et du frottement m réalisé dans le chapitre 3 sous simulation Simulink. 100 Figure 4.11 Représentation de la force F de la peau flexible sur l’axe excentrique. Cette force varie en fonction de la position de l’axe excentrique Cette variation non linéaire de la charge influe sur l’évolution du couple résistant Trtot et de l’inertie Ja en fonction de la position angulaire du moteur définie dans la modélisation de la MCC dans la section 3.3.3 Cette variation va se traduire par une évolution du courant Ia en fonction de la position angulaire du moteur. Le relevé expérimental montré dans la Figure 4.12 donne l’allure du courant Ia en fonction de la position. Cette acquisition montre que pour plusieurs révolutions de l’arbre excentrique, la variation du courant Ia en fonction de la position angulaire Pm du moteur évolue de manière identique. Lorsque Ia est à sa valeur minimum Iamin, la peau n’est pas en contact avec l’axe excentrique, alors F égal 0. Lorsque Ia est égal à sa valeur maximum Iamax la peau est déplacée au maximum par l’axe excentrique, alors F est à son maximum Fmax.

Le rapport de stage ou le pfe est un document d’analyse, de synthèse et d’évaluation de votre apprentissage, c’est pour cela chatpfe.com propose le téléchargement des modèles complet de projet de fin d’étude, rapport de stage, mémoire, pfe, thèse, pour connaître la méthodologie à avoir et savoir comment construire les parties d’un projet de fin d’étude.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 REVUE DE LITTÉRATURE
1.1 Présentation du laboratoire
1.1.1 Le LARCARSE
1.1.2 L’équipe ATR-42
1.2 Le « morphing wing »
1.3 Les différents types de « morphing »
1.4 Déformation de l’extrados
1.4.1 Écoulements laminaire et turbulent autour d’un profil d’aile
1.4.2 Exemple de mécanisme de déformation
1.4.3 Structures de régulations utilisées
CHAPITRE 2 TRAVAIL PRÉLIMINAIRE
2.1 Mesures en soufflerie
2.1.1 Présentation de la soufflerie
2.1.2 Calibration de la soufflerie
2.1.3 Mesures des coefficients de pression
2.2 Système d’actionnement
2.2.1 Les différents mécanismes envisagés
2.2.2 Dimensionnement
2.2.3 Choix du matériel
2.2.4 Architectures des deux modes de régulations
CHAPITRE 3 SIMULATION DE LA MACHINE À COURANT CONTINU
3.1 La Machine à Courant Continu, un moteur particulier
3.2 Fonctionnement du régulateur Maxon
3.3 Modélisation Simulink
3.3.1 Étude de la stabilité d’une boucle de régulation par la modélisation sous forme de schémas blocs
3.3.2 Modélisation de la MCC
3.3.3 Modélisation de la MCC et de son réducteur
3.4 Régulation du courant d’alimentation
3.4.1 Modélisation du processus à réguler
3.4.2 Dimensionnement du correcteur
3.4.3 Association du correcteur de courant et de son processus
3.4.4 Résultats de simulations
3.5 Régulation de la vitesse de rotation
3.5.1 Dimensionnement du régulateur
3.5.2 Association du correcteur de vitesse, de courant et de son processus
3.5.3 Résultats de simulations
3.6 Régulation de la position angulaire
3.6.1 Look Up Table
3.6.2 Rôle de l’intégrateur
3.6.3 Modélisation du régulateur de courant, de la MCC et de l’intégrateur
3.6.4 Dimensionnement du régulateur à avance de phase
3.6.5 Résultats de simulations
3.7 Conclusion intermédiaire
CHAPITRE 4 VALIDATION EXPÉRIMENTALE
4.1 Évaluation du déplacement de la peau en composite
4.2 Validation expérimentale de la boucle de régulation en position
4.2.1 Adaptation de la modélisation Simulink vers LABview
4.2.2 Validation entre les boucles de régulations en position développées expérimentalement et en simulation Simulink
4.3 Validation aérodynamique
4.4 Conclusion intermédiaire
CONCLUSION
ANNEXE I FICHE TECHNIQUE MOTEUR
ANNEXE II FICHE TECHNIQUE DU RÉDUCTEUR
ANNEXE III FICHE TECHNIQUE DU CODEUR
ANNEXE IV FICHE TECHNIQUE DU RÉGULATEUR
ANNEXE V FICHES TECHNIQUES DES CÂBLES ÉLECTRIQUES
ANNEXE VI DEVIS DU SYSTÈME D’ACTIONNEMENT ELECTROMATE
ANNEXE VII DEVIS DES ALIMENTATIONS DE PUISSANCES TMETRIX
ANNEXE VIII RÉSULTATS DES TESTS EN SOUFFLERIE
ANNEXE IX CODE MATLAB DU CORRECTEUR DE COURANT PI
LISTE DE RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES