Conception d’une ailette adaptative pour l’optimisation des performances aérodynamiques de l’avion CRJ-700

Meyran, Paul (2021). Conception d’une ailette adaptative pour l’optimisation des performances aérodynamiques de l’avion CRJ-700. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’aéronautique actuelle est gouvernée par la transition écologique et le développement d’avions plus verts. La technologie d’ailes déformables rejoint cette vision nouvelle et a le potentiel d'augmenter les performances des avions et de réduire les émissions de CO2. Le concept d’ailette adaptative appartient à cette technologie et représente une solution prometteuse en raison de sa contribution à l’amélioration des performances aérodynamique en vol.

Ce mémoire présente la conception d’une ailette adaptative pour l’avion de transport régional Bombardier CRJ-700. Une analyse des exigences a été élaborée pour cerner les besoins et les attentes d’un tel concept. Cette analyse a notamment mis en exergue les orientations de l’ailette adaptative générant les meilleures finesses en condition de croisière. Ces résultats, réalisés à partir de simulations tirées d’un simulateur certifié de niveau D de CAE Inc., ont permis de démontrer les avantages de doter le CRJ-700 d’une telle technologie. Une phase de dimensionnement a été menée afin de concevoir l’ailette adaptative. Cette phase s’est orientée à la fois autour du dimensionnement structurel de celle-ci, mais aussi du dimensionnement de son mécanisme permettant son orientation ainsi que du dimensionnement de son revêtement. Au travers de cette phase, les contraintes maximales appliquées à la structure dimensionnée ont été établies. Dès lors, la conception 3D de l’ailette adaptative sur le logiciel Catia V5 a été entreprise. Un mécanisme faisant intervenir un actionneur linéaire électrique a notamment été conçu pour permettre l’orientation de l’ailette adaptative. L’élaboration d’une phase d’optimisation par éléments finis de la structure d’ailette adaptative a permis de valider que cette dernière résiste parfaitement aux conditions de charges maximales qui pourraient lui être appliquées. De plus, la géométrie de la structure interne a été optimisée afin de fournir à cette recherche un concept final d’ailette adaptative. Le contrôle de l’orientation de l’ailette adaptative a finalement bien été effectué.

Titre traduit

Design of a morphing winglet to optimize the aerodynamic performance of the CRJ-700 aircraft

Résumé traduit

Today's aeronautics is governed by the ecological transition and the development of greener planes. Morphing wing technology joins this new vision and has the potential to increase aircraft performance and reduce CO2 emissions. The morphing winglet concept belongs to this technology and represents a promising solution due to its contribution to improve the aerodynamic performance in flight.

This thesis presents the design of a morphing winglet for the Bombardier CRJ-700 regional aircraft. A requirements analysis was developed to identify the needs and expectations of such a concept. This analysis notably highlighted the orientations of the morphing winglet generating the best lift-to-drag ratio in cruising condition. These results, carried out from simulations taken from a Level D certified simulator from CAE, demonstrated the advantages of equipping the CRJ-700 with such technology. A dimensioning phase was performed to design the morphing winglet. This phase was oriented both around the structural dimensioning of the latter, but also the dimensioning of its mechanism allowing its orientation as well as the dimensioning of its skin. Through this phase, the maximum stresses applied to the dimensioned structure were established. From then on, the 3D design of the morphing winglet on Catia V5 software was undertaken. A mechanism involving an electric linear actuator has been designed to allow the orientation of the morphing winglet. The development of a finite element optimization phase of the morphing winglet structure made it possible to validate that it perfectly withstands the maximum load conditions that could be applied to it. In addition, the geometry of the internal structure has been optimized to provide this research with a final concept of morphing winglet. The control of the orientation of the morphing winglet was finally performed.

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". Comprend des références bibliographiques (pages 235-239).
Mots-clés libres:	conception, ailette adaptative, aérodynamique, structure, optimisation, contrôle
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Botez, Ruxandra
Codirecteur:	Codirecteur Laliberté, Jeremy
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	11 janv. 2022 16:43
Dernière modification:	11 janv. 2022 16:43
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2819

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