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Identification du modèle d'un avion aéroélastique à l'aide d'une nouvelle méthode d'approximation des forces aérodynamiques non stationnaire

Herda, Mohamed (2003). Identification du modèle d'un avion aéroélastique à l'aide d'une nouvelle méthode d'approximation des forces aérodynamiques non stationnaire. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Dans ce projet, on présente l'identification du modèle d'un avion aéroélastique à l'aide d'une nouvelle méthode d'approximation des forces aérodynamiques non stationnaires du domaine de fréquence au domaine de Laplace pour le calcul des interactions aéroservoélastiques.

Cette nouvelle méthode est réalisée en deux étapes:

1. Les forces aérodynamiques seront interpolées par des polynômes orthogonaux qui serviront à la génération d'une série de puissances
2. À l'aide de la série de puissances, on calcule, par une technique d'identification, les coefficients des numérateurs et dénominateurs de la fraction rationnelle de Padé.

Cette méthode permet de mettre chaque élément de la matrice des forces aérodynamiques non stationnaires sous forme d'une fonction de transfert. La fonction de transfert obtenue par la méthode Padé est souvent d'ordre élevé qui n'est pas toujours réalisable du point de vue stabilité. Afin de pouvoir réaliser cette fonction de transfert, on procède à une réduction de son ordre par la méthode de Luus Jakola à l'aide d'algorithme de recherche opérationnel.

Pour illustrer et valider notre nouvelle méthode, nous avons considéré le modèle de test d'avion ATM développé par la NASA DFRC, à l'aide du logiciel STARS qui contient tous les éléments nécessaires à une analyse aéroservoélastique ainsi que les résultats aéroservoélastiques associés obtenus par la NASA. Ces résultats seront présentés sous la forme des vitesses de battement.

La nouvelle méthode développée dans cette thèse est une contribution originale qui permet de mener une analyse aéroservoélastique. Les résultats obtenus par la méthode d'analyse de battement sur le modèle ATM en boucle ouverte et en boucle fermée en utilisant notre nouvelle méthode d'approximation des forces aérodynamiques sont excellentes en termes de convergence en comparaison avec les méthodes traditionnelles telles que la méthode Least Square LS et Minimum State MS.

Titre traduit

model identification for an aeroelastic aircraft with a new approximation method of unsteady aerodynamic forces

Résumé anglais

In this project, we present the identification of an aeroelastic aircraft by a new method of approximation for unsteady aerodynamic forces from the frequency domain into Laplace domain for aeroservoelastic interactions calculations.

This new method is applied in 2 main steps :

1. Aerodynamic forces are interpolated by orthogonal polynomials which generate power series.

2. By use of power series calculated previously, we calculate, by identification techniques, the numerators and denominators coefficients of the Pade rational function.

This new method allows the writing of each element of the unsteady aerodynamic forces matrix under the form of a transfer function. The resulting transfer function through Pade method is often of high order which is not always good from the stability system point of view. In order to obtain this transfer function, we proceed to an order reduction by Luus Jakola method by use of an operational research algorithm.

In the aim to illustrate and validate our new method, we consider the Aircraft Test Model ATM developed by NASA DFRC, by use of STARS software which contains all elements necessary for an aeroservoelastic analysis (flexible aircraft with control system) as well as the aeroservoelastic results obtained by NASA. These results are presented under the form of flutter speeds.

The new method of approximation for unsteady aerodynamic forces developed in this project is an original contribution which allows us to conduct an aeroservoelastic analysis. The obtained results through the flutter analysis methods on the ATM model in open and closed loop by use of our new method of aerodynamics approximation are excellent, as the convergence of our method is excellent (much faster) than the convergence of other traditional methods such as Least Square LS and Minimum State MS.

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. [110]-112.
Mots-clés libres: Aerodynamique, Aeroservoelastique, Analyse, Approximation, Avion, Force
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Botez, Ruxandra
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Cotoi, Iulian
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la production automatisée
Date de dépôt: 09 mai 2011 17:41
Dernière modification: 14 oct. 2016 22:06
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/770

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