Phénoménologie et modélisation d'écoulements aérodynamiques instationnaires décollés pour la prévision des phénomènes aéroélastiques liés au tremblement des avions civils

Abstract

L'objectif de ces travaux décrits dans ce mémoire est la modélisation du phénomène de tremblement susceptible d'être provoqué sur avions quadrimoteurs par un décollement à l'intrados de la voilure, côté interne de l'installation motrice externe. Cette étude doit permettre, à terme de mieux prédire le risque de vibration de ce type d'avions dans leur domaine de vol. La méthode retenue consiste à proposer un modèle semi-empirique des efforts instationnaires liés aux zones décollées, ces grandeurs restant inaccessibles, pour le moment, à la simulation numérique. Ces efforts sont ensuite appliqués en tant que forces extérieures à un modèle représentant le comportement dynamique de l'avion. Les décollements de bord d'attaque d'intrados voilure sur plusieurs quadrimoteurs sont, pour cela, étudiés grâce à l'analyse de nombreux essais en soufflerie et en vol. La capacité des codes de calcul à prédire ce type de décollement est également testée. Les nombreux cas étudiés au cours de cette thèse ont montré que les caractéristiques des fluctuations de pression dans ces zones décollées sont assez génériques dès lors qu'elles sont adimensionnées en pression dynamique et en fréquence réduite. Le modèle semi-empirique des fluctuations de pression repose alors sur l'interpolation d'un nombre limité de spectres en fréquence mesurés en soufflerie, sur des fonctions de coorrélation spatiale analytiques et sur la dimension des zones décollées fournie par les calculs numériques stationnaires. Il permet finalement d'estimer, par intégration des fluctuations de pression modélisées, les efforts provoqués par le décollement. Les calculs vibratoires réalisés pour estimer la réponse de l'avion à ces efforts modélisés ont apporté une première validation de la méthodologie retenue. Les caractéristiques spectrales et amplitude des vibrations observées sur avion ont en effet été reproduites.TOULOUSE-ISAE (315552318) / SudocSudocFranceF