Amélioration des performances de l’avion CRJ700 grâce à des ailettes adaptatives à angle de torsion variable

Rongieres, Léo (2025). Amélioration des performances de l’avion CRJ700 grâce à des ailettes adaptatives à angle de torsion variable. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ce mémoire explore le potentiel des ailettes adaptatives à angle de torsion variable pour améliorer les performances aérodynamiques et énergétiques du Bombardier CRJ700. L’objectif est d’évaluer dans quelle mesure l’ajustement dynamique de l’angle de torsion de l’ailette peut optimiser la portance, réduire la traînée et accroître l’efficacité énergétique de l’appareil.

La démarche méthodologique combine des simulations préliminaires à l’aide de la méthode des réseaux de tourbillons (VLM) et des analyses détaillées en dynamique des fluides numériques (CFD) réalisées sous Star-CCM+, validées à l’aide des données issues du simulateur de vol certifié niveau D du Laboratoire de recherche en commande active, avionique et aéroservoélasticité (LARCASE). Les simulations CFD ont permis d’analyser les variations des coefficients aérodynamiques en fonction de l’angle de torsion pour différentes conditions de vol et ont montré que l’utilisation ces ailettes adaptative permet une réduction significative de la traînée.

Une étude de performance a ensuite été réalisée à l’aide d’un modèle élaboré et validé par le LARCASE, dans le but de simuler les trajectoires de vol du CRJ700 équipé d’ailettes adaptatives. Deux stratégies d’optimisation ont été testées durant la phase de montée : l’une visant à réduire le temps de montée et la consommation de carburant (avec des gains respectifs allant jusqu’à 1.82% et 1.24%), l’autre à maximiser la distance horizontale parcourue (jusqu’à 2.67%). En régime de croisière, une économie de carburant allant jusqu’à 0.4% a également été constatée.

Ces résultats confirment le potentiel des ailettes adaptatives à angle de torsion variable comme levier d’optimisation des performances globales du CRJ700.

Titre traduit

Performance improvement of the CRJ700 aircraft using adaptive winglets with variable twist angle

Résumé traduit

This thesis explores the potential of adaptive winglets with variable twist angle to enhance the aerodynamic and energy performance of the Bombardier CRJ700. The objective is to assess to what extent the dynamic adjustment of the winglet twist angle can optimize lift, reduce drag, and improve the overall energy efficiency of the aircraft.

The methodological approach combines preliminary simulations using the Vortex Lattice Method (VLM) and detailed Computational Fluid Dynamics (CFD) analyses performed in Star-CCM+. These simulations were validated using data from the level-D certified flight simulator of the Laboratory for Research in Active Control, Avionics, and AeroServoElasticity (LARCASE). The CFD results enabled the analysis of aerodynamic coefficient variations as a function of the twist angle under various flight conditions and showed that the use of adaptive winglets leads to a significant drag reduction.

A performance study was subsequently carried out using a model developed and validated at LARCASE to simulate the flight trajectories of the CRJ700 equipped with adaptive winglets. Two optimization strategies were evaluated during the climb phase : one aiming to reduce the climb time and fuel consumption (with respective gains of up to 1.82% and 1.24%), and another targeting the maximization of horizontal distance covered (up to 2.67%). In cruise conditions, fuel savings of up to 0.4% were also observed.

These results confirm the potential of variable twist angle adaptive winglets as a means to optimize the overall performance of the CRJ700.

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 87-89).
Mots-clés libres:	aérodynamique, ailettes, morphing-wing, optimisation, performances
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Botez, Ruxandra
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	23 sept. 2025 18:53
Dernière modification:	23 sept. 2025 18:53
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3705

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