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Nouvelle méthode pour les études des interactions aéroservoélastiques en boucle ouverte sur les avions F/A-18, CL-604 et ATM et en boucle fermée sur l'ATM

Dinu, Alin Dorian (2005). Nouvelle méthode pour les études des interactions aéroservoélastiques en boucle ouverte sur les avions F/A-18, CL-604 et ATM et en boucle fermée sur l'ATM. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Nous avons conçu, implémenté puis validé une nouvelle méthode d'approximation des forces aérodynamiques non stationnaires à l'aide des polynômes orthogonaux de Chebyshev. Cela représente une contribution originale dans l'analyse des interactions aéroservoélastiques.

La première série de résultats obtenus par cette nouvelle méthode (erreurs d'approximation des forces aérodynamiques non stationnaires) est comparée avec les résultats des méthodes LS et de Padé. La deuxième série de résultats (vitesses et fréquences de battement obtenues avec cette nouvelle méthode) est comparée avec celles obtenues par les méthodes classiques LS et de Padé.

Ces deux séries de résultats obtenus par notre méthode et par les deux méthodes classiques LS et de Padé sont validées sur trois types différents d'avions: l'ATM (Aircraft Test Model), le F/A-18 en collaboration avec les laboratoires de la NASA Dryden Flight Research Center, et enfin le Challenger CL-604 de Bombardier Aéronautique.

Titre traduit

New method for the aeroservoelastic interaction studies in open loop for the aircrafts F/A-18, CL-604 and ATM and in closed loop for the ATM

Résumé traduit

Aeroservoelasticity is the result of the fusion between two large theories interested in different aspects of aircrafts' dynamics. Aeroelasticity, on one hand, treats the flexible nature of an aircraft and studies the couplings phenomena between structural forces and aerodynamic forces. Flight controls, on the other hand, considers the aircraft as a rigid solid in a retroaction configuration exerted by the control laws, and studies the influence of the control system over aircraft's dynamics. Conducting an aeroservoelastic analysis on an aircraft is a complex issue, very important for the aircrafts' certification, given the fact that the instabilities arisen from adverse interactions between the structure, the aerodynamic forces and the control laws could appear in each and every point of the flight's envelope.

In this thesis, we have conceived, implemented and validated on three different aircraft models a new approximation method for unsteady aerodynamic forces, which is an original contribution that allows the analysis of aeroservoelastic interactions by use of the Chebyshev orthogonal polynomials. In brief, we are studying an important aspect of aeroservoelasticity, a new conversion method for aerodynamic forces from the frequency domain (aeroelasticity) to the time domain (control) in order to simulate the flexible aircraft's behaviour in real time.

The first set of results obtained by our new method, here developed, concerning the approximation errors of the unsteady aerodynamic forces, is compared with the results of other classical methods such as Padé method and LS (Least Squares) method. The second set of results, containing the flutter speeds and frequencies obtained by use of this new method, is compared with the flutter speeds and frequencies obtained by use of classical methods Padé and LS.

These two sets of results obtained by our method and by the two classical methods Padé and LS are validated on three different types of aircraft: the ATM (Aircraft Test Model)and the F/A - 18 in collaboration with NASA Dryden Flight Research Center laboratories, and the Challenger CL - 604 from Bombardier Aéronautique.

Once compared the results obtained by use of Chebyshev method with the results obtained by use of the classical methods of aerodynamic force approximation Padé and LS, on the same aircraft models, we have concluded that our new method proved to be faster and more accurate than the classical methods. From the programming point of view, implementing our new method was very easy, no matter the aircraft's model, by making use of the Matlab's predefined functions that describe the Chebyshev polynomials of the first kind.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie de la production automatisée". Bibliogr.: f. [241]-245. Chap. 1. Introduction -- Chap. 2. Méthodes classiques pour l'analyse aéroservoélastique -- Chap. 3. La méthode d'approximation par les polynômes orthogonaux de Chebyshev -- Chap. 4. Méthodes d'analyse du battement -- Chap. 5. Étude des interactions aéroservoélastiques de l'ATM (aircraft test model) en boucle ouverte et en boucle fermée -- Chap. 6. Étude des interactions aéroservoélastiques de F/A - 18 en boucle ouverte -- Chap. 7. Étude des interactions aéroservoélastiques de CL - 604 en boucle ouverte -- Chap. 8. Conclusions.
Mots-clés libres: Aeroservoelastique, Aircraft, Analyse, Approximation, ATM, Avion, Battement, Boucle, Chebyshev, Cl-604, Classique, F/A-18, Ferme, Interaction, Methode, Model, Orthogonal, Ouvert, Polynome, Test
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
Botez, Ruxandra
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 15 févr. 2011 18:57
Dernière modification: 01 nov. 2016 00:15
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/378

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