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DADS - Aéroélasticité et dynamique des structures

Dynamique des structures en basse et moyenne fréquences

Essai de vibration au sol de l’EC155

Vue de l'hélicoptère en cours d'essai
Vue de l'hélicoptère en cours d'essai
 

Dans le cadre du DTP «Hélicoptère Confortable», l’équipe d’essai de vibrations au sol de DADS/ADSE a procédé à l’identification modale de la structure d’un hélicoptère Dauphin EC155 pour le compte d’Eurocopter.

La campagne d’essais s’est déroulée pendant 2 semaines en juin 2004 sur le site d’Eurocopter à Marignane (Labogyr).

Une étude préliminaire conduite par DADS/MS et DADS/ADSE a permis de déterminer, sur la base des modes de vibrations analytiques calculés à partir du modèle aux éléments finis fourni par Eurocopter, les sites de mesure les plus pertinents pour les 300 accéléromètres, au regard à la fois des critères mathématiques d’observabilité et du bon sens pratique.

Conformément au cahier des charges élaboré conjointement avec le donneur d’ordre, 2 situations ont été analysées. Outre leur importance relative en terme de durée d’expérimentation et d’ampleur des bases de données fournies, ces situations se distinguent par leur finalité, les conditions limites de la structure et leur gamme de fréquences.

La première, appelée «Shake Test» par Eurocopter et constituant l’essentiel de la campagne d’essai, a pour objectif la livraison par l’ONERA des modes de vibrations élastiques de la structure en configuration «libre-libre» jusque 50 Hz. Pour ce faire, la structure, décollée du sol, était suspendue par l’axe de son rotor principal au moyen d’un portique équipé d’un coussin pneumatique lui conférant des modes rigides de fréquences inférieures à 2 Hz. Les actuateurs, en l’occurrence des excitateurs électrodynamiques ONERA et Eurocopter pilotés par le moyen d’essai de l’ONERA, étaient répartis sur différents sites d’excitation, notamment sur la tête rotor, sur la poutre de queue. Deux configurations massiques ont été analysées simulant la présence ou non de la charge payante et du carburant.

La seconde, appelée «Résonance Sol», a pour objectif de fournir les modes rigides de l’appareil en appui sur ses atterrisseurs, ce pour 2 cas de masses, l’excitation étant alors prodiguée par un actuateur sismique hydraulique mis en place par Eurocopter au sommet de la masse de tête rotor et piloté par l’ONERA.

Compte tenu de la brièveté de la campagne d’essai, de l’ampleur des bases de données attendues et du nombre restreint de sites d’excitation autorisé, la méthode d’extraction modale basée sur l’exploitation des réponses en bande de fréquences sous excitation majoritairement en sinus glissant a été préférée à la méthode d’appropriation modale jusqu’alors exclusivement mise en œuvre lors des campagnes antérieures.

Si la mise en œuvre de cette procédure fait preuve d’une amélioration très sensible en terme de productivité (informations fournies / durée d’immobilisation de l’appareil), elle ne prémunit pas les travaux d’interprétation des données vis-à-vis des difficultés inhérentes à ce type de structure, à savoir, l’hétérogénéité des différents ensembles mécaniques, la présence de modes locaux, les non-linéarités structurales, les souplesses structurales localisées aux sites d’excitation …

Partant des réponses temporelles des 300 accéléromètres monodirectionnels enregistrées lors des différents sets de localisation des forces excitatrices, les différents modes de vibrations (25 modes pour la configuration légère) ont été identifiés au moyen des divers procédés élaborés par l’ONERA et du logiciel Polyréférence, partie intégrante de la suite logicielle IDEAS Test sélectionnée par l’équipe DADS/ADSE.
 

Exemple de réponses en fréquences
Exemple de réponses en fréquence
 

Exemple de déformée modale
Exemple de déformée modale

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