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Nouvelle implémentation de la procédure DATCOM pour le calcul des coefficients aérodynamiques et des dérivées de stabilité dans le domaine subsonique de vol

Popescu, Dumitru (2009). Nouvelle implémentation de la procédure DATCOM pour le calcul des coefficients aérodynamiques et des dérivées de stabilité dans le domaine subsonique de vol. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ce mémoire propose une nouvelle implémentation dans l'environnement Matlab de la procédure USAF Stability and Control DATCOM. L'objectif principal est de créer un outil informatique dédié au calcul analytique des coefficients aérodynamiques et des dérivées de stabilité d'un aéronef à voilure fixe qui répond aux exigences de l'activité de recherche poursuivie dans le cadre du laboratoire LARCASE de l'École de technologie supérieure. Le nouveau code, appelé FDerivatives, offre une alternative améliorée et conviviale à l'ancienne version publique du logiciel Digital DATCOM et couvre, pour le moment, le domaine de vitesses subsoniques. D'un point de vue méthodologique, ce mémoire aborde une démarche qualitative et privilégie la présentation des approches que nous avons utilisées afin de produire un outil de calcul des coefficients aérodynamiques et des dérivées de stabilité, à la fois modem, convivial, ouvert et évolutif Pour les fonctions principales de calcul, un modèle général d'implémentation à été élaboré et appliqué pour toutes les méthodes de calcul utilisées dans le code. Ceci permet de remplacer facilement les méthodes de calcul implémentées, d'ajouter des nouvelles méthodes et simplifie les travaux de dépannage du code. Également, nous avons mis au point un procédé pour la valorisation systématique des diverses nomogrammes présentes dans la procédure DATCOM, mettant au profit les outils d'interpolation de Matlab. Une interface graphique a été conçue et testée, et sur laquelle l'utilisateur peut réaliser la plupart des commandes avec la souris en « cliquant » sur différents boutons et icônes. Par rapport aux limites d'applicabilité du logiciel Digital DATCOM, le code FDerivatives apporte plusieurs améliorations. Ainsi les possibilités de calcul du nouvel code ont été étendues aux voilures à profil aérodynamique variable tout comme aux ailes à flèche négative. Également, les contributions aérodynamiques des nacelles de moteur sont prises en compte. Des approches différentes quant au calcul de la traînée et du moment de tangage de l'aéronef ont permis de raffiner les résultats concernant le coefficient de traînée et d'améliorer d'une manière notable ceux du coefficient de moment de tangage. L'utilisation des coordonnées 3D à l'échelle de l'avion ont permis de réduire remarquablement, par rapport au logiciel Digital DATCOM, le nombre de paramètres géométriques nécessaires comme données d'entrée pour le code. Une méthode originale de calcul du rayon du bord d'attaque pour un profil aérodynamique a été mise au point, validée et implémentée dans le code. Le code a été testé et validé pour des aéronefs en différentes configurations et les résultats obtenus ont été présentés en comparaison avec les résultats expérimentaux et ceux du code Digital DATCOM, démontrant ainsi les avantages du nouveau outil.

Résumé traduit

This report proposes a new implementation of the procedure USAF Stability and Control DATCOM in the Matlab environment. The main objective is to create a user-friendly computer program dedicated to the analytical calculation of the aerodynamic coefficients and stability derivatives of fixed-wing aircraft. The report presents the different steps taken as well as the different techniques used to develop this software. The new code, called FDerivatives, contains new algorithms and methods that have been added to DATCOM's classical methods to improve the stability derivative calculations for an aircraft in the subsonic rrgime. Theoretical methods, based in part on techniques described in the literature and in part on original work, are developed in drtail. Thrse methods form the basis for understanding the computer programs presented in the remainder of the work. The code was written using MATLAB 7.4.0 (R2007a) and bas a complex structure which contains a graphical interface to facilitate the work of potential users. With its interface, FDerivatives would allow aircraft designers to evaluate new aircraft design concepts, predict performances, and thereby make the necessary design changes. This code would provide important savings in man-hours and other resources required for flight tests. Results obtained in terms of stability derivative values with the new FDerivatives code are presented and validated with the wind tunnel and flight test results for the several airplane configurations and for different flight conditions (Mach numbers and altitudes).

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 en génie de la production automatisée" Bibliogr. : f. [120]-128.
Mots-clés libres: Vol. Aérodynamique. Avions Stabilité. Avions Ailes. calcul, coefficient, compendium, control, data, datcom, derivee, domaine, procedure, stability, subsonique, usaf
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Botez, Ruxandra
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la production automatisée
Date de dépôt: 16 août 2010 15:55
Dernière modification: 17 janv. 2017 01:53
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/74

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