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Identification et validation du modèle mathématique du moteur de l'avion d'affaire Cessna Citation X par essais en vol

Bardela, Paul-Alexandre (2017). Identification et validation du modèle mathématique du moteur de l'avion d'affaire Cessna Citation X par essais en vol. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’industrie aéronautique est intéressée par l’élaboration de modèles d’aéronefs précis. Ces modèles permettent de prédire le comportement des systèmes aéronautiques, et par conséquent d’obtenir une très grande compréhension des paramètres en jeu, ce qui conduit à l’amélioration de ces systèmes. Cette étude se concentre sur la modélisation du moteur de l’avion d’affaire Cessna Citation X, le AE3007C1 développé par Rolls-Royce. Le modèle de moteur est par la suite validé à l’aide de données extraites d’essais en vol effectués sur le simulateur de vol dédié à la recherche. Ce simulateur a été développé par CAE Inc., et il est équipé d’une dynamique de vol de niveau D. Le niveau D est le plus haut rang de fidélité attribué par les autorités de certification pour la dynamique de vol.

Tout d’abord, un modèle de régime permanent du moteur a été identifié avec des equations théoriques extraites de la littérature. Ce modèle a été par la suite amélioré à l’aide d’un algorithme d’estimation afin de corriger les valeurs des paramètres dans le but que celles-ci concordent avec les données de sorties du simulateur, obtenues dans des conditions statiques (aucune perturbation).

Puis, le régime transitoire du moteur a été identifié à l’aide d’un système d’état et de la méthode des sous-espaces. La perturbation sous forme de changement de position de manette des gaz est l’entrée du système. Dans cette étude, seulement l’accélération a été modélisée. La combinaison du modèle de régime permanent et transitoire vise à élaborer un modèle permettant de prédire les cinq principaux paramètres de sorties pour toutes les conditions de vol et perturbations de positions de manette des gaz possibles.

Titre traduit

Identification and validation of the Cessna Citation X Business jet engine mathematical model with flight tests

Résumé traduit

The aviation industry is interested in the elaboration of accurate aircraft models. Those models are used to predict the aircraft system outputs, and thus to have a better understanding of the parameters involved in their prediction, which might lead to an improvement of the system. This study focuses on the modeling of the Cessna Citation X business aircraft engine, the AE3007C1 designed by Rolls-Royce. The engine model is validated using flight test data, which were provided by the Cessna Citation X Research Aircraft Simulator that was designed by CAE Inc., and equipped with a level D flight dynamics toolbox. The D level is the highest fidelity rank attributed by the FAA certification authorities for flight dynamics.

Firstly, a static engine model was identified using theoretical equations extracted from the literature. This model was further improved using the different estimation algorithms in order to correct the parameters values to fit the flight test data performed under static conditions (no perturbations).

Secondly, the “dynamic part” of the engine was identified with a state-space model using the subspace method. The Throttle Lever Angle (TLA) step perturbation was used in this model. In this study, only the acceleration was studied.

The combination of the static and dynamic models elaborated in this study aims to predict the main parameters of the engine for given altitudes, Mach numbers and Throttle Lever Angles valid for the whole flight envelope and for any TLA perturbation.

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 aérospatial". Bibliographie : pages 185-193.
Mots-clés libres: Avions Moteurs Modèles mathématiques. Cessna (Avions) Avions Essais en vol. Phénomènes transitoires. citation
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Botez, Ruxandra
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 17 nov. 2017 20:20
Dernière modification: 17 nov. 2017 20:20
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1964

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