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Aile adaptable : design du système d'actionnement de l'aileron rigide, caractérisation des capteurs de pression et instrumentation pour des tests statiques

Vincent, Jean-Baptiste (2015). Aile adaptable : design du système d'actionnement de l'aileron rigide, caractérisation des capteurs de pression et instrumentation pour des tests statiques. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ce mémoire prend place dans le cadre du projet d’optimisation multidisciplinaire initié par le Consortium de Recherche et d’Innovation en Aérospatiale au Québec (CRIAQ). Ce projet consiste à développer un démonstrateur d’aile adaptable. Le principe d’aile adaptable présenté ici porte sur la variation de l’épaisseur du profil d’aile par la déformation de sa peau supérieure. Cette déformation entraîne un changement de position de la zone de transition entre l’écoulement laminaire et l’écoulement turbulent au-dessus de l’aile. La position de cette zone de transition entraîne des variations significatives sur les performances aérodynamiques de l’aile.

Les travaux présentés ici se concentrent sur le développement du système d’actionnement de l’aileron conventionnel de l’aile adaptable, ainsi que sur la caractérisation des capteurs de pression haute sensibilité installés sur l’extrados en vue de déterminer la position de la transition d’écoulement du régime laminaire au régime turbulent. Ce mémoire s’attarde également sur la présentation du système d’acquisition de données ayant permis la validation structurelle de l’aile adaptable.

Le système d’actionnement de l’aileron est basé sur l’utilisation d’un actionneur linéaire fonctionnant à l’aide d’un moteur sans balais. Le choix des composants du système est présenté, ainsi que la méthode de commande. Une validation statique, ainsi qu’en soufflerie est réalisé.

La caractérisation des capteurs de pression installés sur la surface adaptable de l’aile est réalisée par l’installation de ces capteurs sur un profil connu. Cette étude passe par la détermination des positions des capteurs de pression sur le profil au moyen d’une analyse statistique par la mécanique des fluides numériques. Une validation de la position de transition entre l’écoulement laminaire et l’écoulement turbulent est réalisée au moyen d’une étude expérimentale réalisée en soufflerie.

Des tests structuraux ont été réalisés afin de valider la structure de l’aile. Ce mémoire présente le système d’acquisition des capteurs de déformation installés dans l’aile adaptable. Une description de l’architecture matérielle et logicielle développée est présentée, ainsi qu’une présentation des résultats exploitables.

Titre traduit

Morphing wing : rigid aileron actuation system design, pressure sensor caracterisation and statique test monitoring

Résumé traduit

This Master’s thesis is part of a multidisciplinary optimisation project initiated by the Consortium for Research and Innovation in Aerospace in Québec (CRIAQ) ; this project is about designing and manufacturing a morphing wing demonstrator. The morphing design adopted in this project is based on airfoil thickness variation applied to the upper skin. This morphing generates a change in the laminar to turbulent boundary layer transition position on top of the wing. The position of this transition area leads to significant changes in the aerodynamic performance of the wing.

The study presented here focuses on the design of the conventional aileron actuation system and on the characterization of the high sensitivity differential pressure sensors installed on the upper skin in order to determine the laminar to turbulent transition position. Furthermore, the study focuses on the data acquisition system for the morphing wing structural test validation.

The aileron actuation system is based on a linear actuator actuated by a brushless motor. The component choice is presented as well as the command method. A static validation as well as wind tunnel validation is presented.

The pressure sensor characterization is performed by installing three of those high sensitivity differential pressure sensors in a bi-dimensional known airfoil. This study goes through the process of determining the sensor position in order to observe the transition area by using a computational fluid dynamics (CFD) statistic approach. The validation of the laminar to turbulent transition position is carried out with a series of wind tunnel tests.

A structural test has been executed in order to validate the wing structure. This Master’s thesis shows the data acquisition system for the microstrain measurement installed inside the morphing wing. A hardware and software architecture description is developed and presented as well as the practical results.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie aérospatiale". Bibliographie : pages 167-171.
Mots-clés libres: Avions Ailes Conception et construction. Actionneurs Conception et construction. Avions Ailerons. Essais en soufflerie aérodynamique. Capteurs de pression. Écoulement de transition. adaptatif, statique, structurel, aile adaptable, système d’acquisition, test structurel
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Botez, Ruxandra
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 19 janv. 2016 16:24
Dernière modification: 17 mars 2017 01:08
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1607

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