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DCSD - Commande des systèmes et dynamique du vol

SACSO, Suspension active pour essais en soufflerie

Introduction

Sacso est un Projet de recherches fédérateur de l'Onera, proposé par Claude Reboulet en 1999, qui s'est appuyé sur les compétences des aérodynamiciens, des automaticiens et des fabriquants de maquette de l'Onera pour concevoir et réaliser un nouveau type de Suspension ACtive pour essais en SOufflerie (SACSO).

Cette suspension a pour objet de permettre une meilleure modélisation du comportement des aéronefs au moyen d'essais beaucoup plus riches que ceux qui sont actuellement réalisés. En particulier la commande en effort des six degrés de liberté de la suspension permet de simuler le vol libre de la maquette.

La suspension est un robot parallèle redondant à câbles (voir figures 5 et 6). La maquette est tenue par une poutre support en fibre de carbone, par l'intermédiaire d'une balance à 6 composantes (figure 1). La poutre est reliée au bâti de la soufflerie par 9 câbles motorisés à tension asservie. Une informatique de commande permet de commander des tensions coordonnées. Dans le cas du vol libre, la conduite de ces tensions est telle que la résultante des efforts exercés par le dard sur la maquette peut simuler la poussée des réacteurs.

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Figure 1 : maquette et suspension interne

La maquette comporte trois gouvernes opérationnelles dont la commande dépend des essais programmés.

La localisation de la maquette est assurée par l'hybridation des mesures provenant de 3 gyromètres et 7 accéléromètres embarqués sur la maquette, des mesures des longueurs des 9 câbles de la suspension et du traitement des images prises par 2 caméras de localisation.

La mesure des efforts aérodynamiques subis par la maquette résulte d'un traitement numérique qui fusionne toutes les mesures effectuées :

  • Les 6 mesures balance permettent de reconstituer le torseur d'effort exercé par la poutre support sur la maquette
  • Les 7 mesures des accéléromètres et les 3 mesures des gyromètres permettent de reconstituer le torseur d'effort inertiel de la maquette
  • Le système de localisation permet de préciser les position, attitude et vitesses contemporains de ces torseurs


Ce système permet de réaliser à moindre coûts, comparativement au vol réel, des essais complexes de type vol libre. De nouvelles méthodologies d'essais en cours de définition étudient la synthèse de sollicitations de gouvernes particulièrement sensibilisantes pour identifier les coefficients aérodynamiques difficiles d'accès.

Caractéristiques techniques générales

  • Dimension de la maquette : 1 m de long
  • Volume de travail : le volume d'évolution du centre de la maquette est un cube de 1 m de coté. Les évolutions angulaires sont de -15° à +15° en cap, -45° à +45° en roulis et –20, +45° en tangage
  • Vitesses et accélérations : les vitesses et accélérations maximales respectent les conditions de similitude pour les évolutions d'un avion militaire : 3 m/s et 15 m/s2 en vertical et latéral, 80°/s et 1400°/s2 en lacet, 400°/s et 7000°/s2 en tangage et 440°/s et 8500°/s2 en roulis.


Historique des études préliminaires

Ce petit historique des études préliminaires, limité à la première année du PRF, permet de citer la première équipe d'ingénieurs qui a contribué à la conception de Sacso. Ces études préliminaires ont porté sur :

  • la définition des caractéristiques dynamiques du montage (M. Deschamps)
  • la définition des principes de la commande (M. Llibre)
  • la vérification expérimentale des principes de commande (C. Lambert et P. Carton)
  • la définition du cahier des charges et des principes d'utilisation du système (J.P. Evrard, O. Rénier, D. Tristrant)
  • l'étude de l'effet des câbles sur les écoulements (C. Verbeke)
     

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