Modélisation des compresseurs et turbines

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 Revue de la littérature
1.1 Introduction
1.2 Identification et validation du modèle d’un système
1.2.1 Modèle et système
1.2.2 Identification et validation des modèles
1.3 Fonctionnement du turboréacteur à double flux
1.3.1 La manche d’entrée d’air
1.3.2 La soufflante
1.3.3 Les compresseurs à basse/haute pression
1.3.4 La chambre de combustion
1.3.5 Les turbines à haute et à basse pression
1.3.6 La tuyère
1.3.7 Autres sous-systèmes
1.3.8 Le FADEC
1.3.9 Design et off-design point
1.4 Modèle mathématique d’un moteur
1.4.1 Modélisation générique
1.4.1.1 Modèle de la poussée
1.4.1.2 Modèle de consommation de carburant
1.4.2 Approche par composant
1.4.2.1 Modélisation des compresseurs et turbines
1.4.2.2 Component Level Modeling
1.4.3 Analyse de la trajectoire de combustible ou « Gas path analysis »
1.4.4 Filtre de Kalman
1.4.5 Réseau de neurones artificiels et algorithme génétique
1.4.6 Mécanique des fluides numériques
1.4.7 Logiciel
1.5 Algorithme d’estimation
1.5.1 La méthode des moindres carrés
1.5.2 Algorithme de Levenberg-Marquardt
1.5.2.1 La méthode des sous-espaces
1.5.3 Optimisation par la méthode d’essaim de particules
CHAPITRE 2 RÉALISATION DES ESSAIS EN VOL
2.1 Objectif
2.2 Matériel expérimental
2.3 Répartition des essais en vol en régime permanent
2.3.1 Essais en vol en régime permanent
2.3.2 Maillage de l’enveloppe de vol
2.3.2.1 Bornes du système
2.3.3 Enveloppes de vol du Cessna Citation X
2.3.3.1 Synthèse des essais en vol statiques
2.3.3.2 Réorganisation des essais en vol
2.4 Essais en vol dynamique
2.4.1 Modélisation d’une perturbation
2.4.2 Répartition des essais en vol dynamique
CHAPITRE 3 MODÉLISATION DU RÉGIME PERMANENT
3.1 Identification de systèmes
3.2 Boîte noire
3.2.1 Régression linéaire
3.2.1.1 Rappel sur la méthode des moindres carrés
3.2.1.2 Application à la boîte noire
3.2.2 Interpolation de tables
3.2.2.1 Généralités
3.2.2.2 Boîte noire à partir d’interpolation
3.2.3 Degré de polynôme et d’interpolation
3.2.4 Synthèse boîte noire
3.3 Modèle mathématique de la boîte grise
3.3.1 Méthode « stage-stacking »
3.3.1.1 Présentation de la méthode
3.3.1.2 Adaptation de la méthode au système
3.3.2 Modélisation par composant
3.3.2.1 Détermination des paramètres thermodynamiques du système
3.3.2.2 Détermination des rendements des turbomachines
3.3.2.3 Détermination des constantes internes
3.3.2.4 Synthèse de l’identification du modèle par composant
3.3.3 Modèle de poussée froide
3.3.4 Modèle de Yoder arrangé
3.3.5 Modèle mathématique global
3.4 Estimation des paramètres de la boîte grise
3.4.1 Algorithme d’estimation
3.4.1.1 Mise en place des algorithmes
3.4.1.2 Résultats de l’identification
3.4.2 Interpolation de tables et polynômes
3.4.2.1 Schéma d’identification
3.4.2.2 Cas particulier
3.4.3 Corrections polynomiales
CHAPITRE 4 MODÉLISATION DU MOTEUR EN RÉGIME TRANSITOIRE
4.1 Utilisation du modèle de régime permanent
4.2 Identification du modèle par boîte grise
4.2.1 Mise en place de l’identification
4.2.2 Modélisation de l’échelon
4.2.2.1 Fonction de transfert du premier ordre
4.2.2.2 Fonction de transfert du second ordre
4.2.3 Modélisation de la rampe
4.2.3.1 Fonction de transfert du premier ordre
4.2.3.2 Fonction de transfert de second ordre
4.2.4 Modélisation de l’impulsion
4.2.4.1 Fonction de transfert du premier ordre
4.2.4.2 Fonction de transfert du second ordre
4.3 Modélisation à l’aide d’une boîte noire
4.3.1 Système d’état d’ordre 5 avec une entrée et 5 sorties
4.3.2 Système d’état à une ou plusieurs sorties
CHAPITRE 5 RÉSULTATS
5.1 Régime permanent
5.1.1 Prédiction du Fan Pressure Ratio, Engine Pressure Ratio et de la Température Inter-Turbine
5.1.2 Prédiction de la poussée
5.1.3 Prédiction du débit de carburant
5.1.4 Synthèse des résultats
5.1.5 Différentes répartitions d’essais en vol
5.2 Régime transitoire
5.2.1 Réponse du système à un échelon
5.2.1.1 Fan Pressure Ratio (FPR)
5.2.1.2 Engine Pressure Ratio (EPR)
5.2.1.3 Température Inter-Turbine (ITT)
5.2.1.4 Poussée
5.2.1.5 Consommation de carburant
5.2.1.6 Synthèse de l’étude de l’échelon
5.2.2 Réponse du système à une impulsion
5.2.2.1 Fan Pressure Ratio (FPR)
5.2.2.2 Engine Pressure Ratio (EPR)
5.2.2.3 Température inter-turbine (ITT
5.2.2.4 Poussée
5.2.2.5 Consommation de carburant
5.2.2.6 Synthèse de l’étude de l’impulsion
5.2.3 Réponse du système à une rampe
5.2.3.1 Fan Pressure Ratio (FPR)
5.2.3.2 Engine Pressure Ratio (EPR)
5.2.3.3 Température inter-turbine (ITT
5.2.3.4 Poussée
5.2.3.5 Consommation de carburant
5.2.3.6 Synthèse de l’étude de la rampe
CONCLUSION
ANNEXE I Identification and Validation of the Cessna Citation X Business
Aircraft Engine Component Level Modeling with Flight Tests
ANNEXE II Cessna Citation X Engine Model Experimental Validation
ANNEXE III Cessna Citation X Static Engine Model Identification
LISTE DE RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES