Conception, étude expérimentale et analyse physique d’une configuration d’aile d'avion et de son volet hypersustentateur de type AIRBUS A320 en morphing, en échelle proche de 1

Overview & Synopsis

La présente thèse s’inscrit dans le cadre du projet européen H2020 N° 723402, "Smart Morphing & Sensing for aeronautical configurations" (http://smartwing.org/SM S/EU/), et elle a pour principal objectif d’effectuer le design et le prototypage d’une aile d’avion à l’échelle proche de 1 avec son volet hypersustentateur en morphing pour les études en soufflerie dans les configuration de décollage et d’atterrissage. Il s’agit ainsi d’un projet multidisciplinaire associant de nouveaux actionneurs et capteurs électroactifs pour augmenter l’efficacité aérodynamique et atténuer les vibrations et le bruit afin d’améliorer globalement les performances aérodynamiques des aéronefs. Après avoir effectué une revue de la littérature portant sur l’état de l’art sur le concept de morphing, la physique de l’écoulement turbulent autour d’une aile, l’état de l’art sur les matériaux intelligents, actionneurs, structures adaptatives, nous avons effectué plusieurs études qui peuvent se résumer suivant trois contributions majeures. La première partie des études a porté sur le design et le prototypage d’une aile à deux éléments avec un volet hypersustentateur en morphing. Nous avons au cours de cette étude, participé au développement d’un système d’actionnement innovant par Alliage à Mémoire de Forme (AMF) en collaboration avec le LAPLACE, MIT et AIRBUS ETCT. À partir des données et des spécifications d’AIRBUS, la transition vers des actionneurs à échelle réelle pour le contrôle de la cambrure à été étudiée. Sur la base d’une structure articulée paramétrée simple, des modèles analytiques pour l’évaluation de la forme, l’équilibre des forces, les actionneurs, les technologies de peau et les charnières ont été développés. La deuxième contribution porte sur la caractérisation aérodynamique expérimentale des prototypes qui ont été construit. Nous avons effectué l’évaluation aérodynamique au sein de la soufflerie de l’IMFT S1 et la soufflerie de POLIMI du prototype d’aile à deux éléments équipé d’un système de capteur de pression fluctuante innovant. La troisième contribution porte sur les études menées sur projet MINOTHOR ("Morphing in THOR") entre AIRBUS ETCT (Emerging Technology and Concept de Toulouse), l’IMFT et le LAPLACE en vu d’un essai en vol sur le drône THOR (Test of High-Tech Objectives in Reality).