Développement d’un modèle de performance aéro-propulsive en vol de croisière – Application sur un avion Cessna Citation X

Stepan, Anca (2022). Développement d’un modèle de performance aéro-propulsive en vol de croisière – Application sur un avion Cessna Citation X. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’étude de performance d’un avion est un aspect critique dans le monde de l’aviation. Que ce soit pour un enjeu de sécurité, écologique ou économique, il y a de nombreux avantages à prédire la performance en vol d’un avion. Avec l’augmentation constante du nombre de vols dans le monde, la consommation de carburant devient une problématique importante. Or, il est estimé qu’environ à chaque 5 ans, un avion augmente sa consommation de carburant d’environ 2% (Airbus, 2001). Que ce soit dû à une dégradation de la structure aérodynamique ou des moteurs, il devient de plus en plus difficile avec le temps de prédire la quantité de carburant nécessaire pour un vol donné.

Ce mémoire traite du développement d’un modèle prédisant la performance aéro-propulsive d’un avion de type Cessna Citation X en vol de croisière. Ce modèle de performance est représenté par des tables de recherche adaptatives, une pour la performance aérodynamique, une pour la performance propulsive et une troisième, servant à la validation de résultats, pour une performance aéro-propulsive, c’est-à-dire utilisant les résultats du modèle aérodynamique pour faire la prédiction de la performance propulsive. Le modèle est divisé en trois étapes majeures. La première étant d’établir la performance initiale de l’avion en vol de croisière, soit le point de départ du modèle. La deuxième consiste à adapter localement les tables de recherche en fonction de données de vol provenant du simulateur de vol. La troisième consiste à faire une adaptation globale des tables de recherche et ainsi obtenir le modèle de performance aéropropulsive final.

Les résultats de ce mémoire de maîtrise démontrent qu’en utilisant le modèle de performance aéro-propulsive proposé, il est possible de prédire la performance aérodynamique avec une précision allant en moyenne jusqu’à 0.99%, la performance propulsive à 3.38% et la performance combinée (modèle propulsif utilisant les résultats du modèle aérodynamique) jusqu’à 6.25%. Ces résultats ont été obtenus par la méthode d’estimation par réseaux de neurones.

Titre traduit

Development of aero-propulsive performance model in cruise flight – application on a Cessna Citation X

Résumé traduit

The study of the performance of an aircraft is a critical aspect in the world of aviation. Whether it is for a safety, ecological or economic concern, there are many advantages to predicting the flight performance of an aircraft. With the constant increase in the number of flights around the world, fuel consumption is becoming a major issue. However, it is estimated that approximately every 5 years, an aircraft increases its fuel consumption by approximately 2% (Airbus, 2001). Whether it’s due to the degradation of the aerodynamic structure or the engines, it becomes increasingly difficult over time to predict the amount of fuel required for a given flight.

This thesis deals with the development of a model predicting the aero-propulsive performance of a Cessna Citation X aircraft in cruise flight. This performance model is represented by adaptive look-up tables, one for aerodynamic performance, one for propulsion performance and a third, serving to validate results, for aero-propulsion performance, i.e. using the results of the aerodynamic model to make the prediction of the propulsive performance. The model is divided into three major stages. The first one is to establish the initial performance of the aircraft in cruise flight, i.e. the starting point of the model. The second consists in locally adapting the lookup tables according to flight data coming from the flight simulator. The third consists in making a global adaptation of the look-up tables and thus obtaining the final aeropropulsive performance model.

The results of this master's thesis demonstrate that by using the proposed aero-propulsive performance model, it is possible to predict aerodynamic performance with an average accuracy of up to 0.99%, propulsive performance at 3.38% and performance combined (propulsive model using the results of the aerodynamic model) up to 6.25%. These results were obtained using the neural network estimation method.

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 147-148).
Mots-clés libres:	performance aéro-propulsive, réseaux de neurones, tables de recherche adaptatives, aviation civile, économie de carburant
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Botez, Ruxandra
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie aérospatial
Date de dépôt:	05 janv. 2023 19:22
Dernière modification:	05 janv. 2023 19:22
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3128

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