Commande des systèmes et dynamique du vol

Le laboratoire d'analyse du vol B20

Le catapultage d'une maquette au banc B20
De plus grandes dimensions que le laboratoire de vol précédent
(90m de long pour 20m de large et 20m de haut),
ce banc d'essai offre un espace de vol plus large et des équipements nouveaux,
basés sur des technologies modernes.

Complémentaire des souffleries traditionnelles et des essais en vol, ce laboratoire d'étude du vol aux basses vitesses permet de conduire à des coûts limités, et dans un environnement parfaitement maîtrisé, des recherches sur la modélisation du vol et la mécanique du vol des aéronefs. Il offre également la possibilité de réaliser des démonstrations en vol pour valider un concept et en évaluer les performances.

Les expérimentations envisagées concernent l'évaluation de concepts de véhicules, de concepts de gouvernes nouvelles, de lois de commande, mais aussi des méthodes d'identification ou d'exploitation d'essais en vol. Enfin, le laboratoire B20 est également le lieu privilégié pour le développement de méthodes de mesure en aérodynamique et pour leur application aux problématiques des programmes aéronautiques.

La méthode expérimentale consiste à catapulter la maquette en vol libre, dans des conditions de vitesse et d'attitudes (pente, incidence, dérapage...) choisies à l'avance. La maquette est mise en vitesse et larguée au moyen d'une catapulte. Au cours du vol, diverses sollicitations peuvent lui être imposées (rafale de vent verticale ou latérale, présence d'un plancher pour simuler les phases de décollage ou d'atterrissage, braquage de gouvernes, génération de jets sur la maquette,...). On mesure leurs effets sur le comportement en vol de la maquette. En fin de vol, celle-ci est récupérée, dans un bac préservant son intégrité

Schéma de principe du banc B20

Afin de modéliser des phénomènes complexes de dynamique du vol, la technique expérimentale s'avère pertinente à deux niveaux :

• en amont du processus de modélisation, pour fournir les données quantitatives nécessaires à l'analyse des phénomènes et à la construction du modèle de vol du véhicule, 

• plus en aval, pour valider le modèle ou le concept de contrôle du phénomène par l'étude des comportements de l'aéronef au cours d'expériences en similitude.

Ayant élaboré un modèle adapté au domaine de vol étudié, la mécanique du vol du véhicule peut alors être analysée et des lois de commande élaborées. Ces lois seront ensuite prises en compte pour évaluer, à l'aide d'outils numériques et analytiques, les qualités de vol du véhicule équipé de sa commande.  Cette approche est la plus courante, mais les technologies actuelles permettent aussi de réaliser des maquettes munies de servocommandes des gouvernes pilotées par un calculateur. Si les braquages des gouvernes peuvent être pré programmés, ils peuvent aussi résulter de l'intégration de lois de commande ayant pour entrées des mesures réalisées en vol à bord de la maquette.

Lorsque les technologies permettent l'intégration de lois de commandes actives dans la maquette, les comportements du système peuvent alors être testés et vérifiés directement à partir d'essais identifiant les réponses à des sollicitations ou perturbations imposées au cours du vol. Cette technique expérimentale est très originale et peut apporter une contribution judicieuse dans certaines approches de recherche. On peut à ce titre citer deux domaines génériques principaux :

• l'aérodynamique instationnaire : les données sont obtenues lors de phases de vol dynamiques ou dans des régions du domaine de vol difficiles à représenter correctement en soufflerie,

• l'étude des phénomènes couplés : il s'agit en particulier de l'analyse et la modélisation des couplages entre des phénomènes de natures différentes, rencontrés en mécanique du vol, comme par exemple le couplage entre l'aérodynamique de l'aéronef et son mouvement propre.

Mis à jour le 19 janvier 2006 - © ONERA 2009 - Crédits et conditions d'utilisation