Control of aircraft with reduced stability

Contrôle d'un avion à stabilité réduite

• Auteur / Autrice : Alexander Peter Feuersänger
• Direction : Gilles Ferrères, Clément Toussaint
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Systèmes automatiques
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse, ISAE

Mots clés

Mots clés contrôlés

Égaliseurs (électronique)

Actionneurs

Avions -- Stabilité

Qualité

Vol

Mots clés libres

Stabilité réduite

Correcteur statique robuste

Résumé

Afin d'améliorer les performances et l'efficacité des avions civils, les développements actuels sont toujours plus orientés vers la réduction de la stabilité naturelle en combinaison avec un système de stabilisation automatique. Ceci permet de réduire de façon significative la traînée de l'avion en minimisant les surfaces stabilisatrices ou de voler avec des centrages plus avantageux. Deux objectifs principaux définissent l'orientation de cette thèse. En première partie, on propose un ensemble de méthodes et d'outils pour évaluer l'impact d'une réduction de la stabilité naturelle de l'avion. Dans le cadre des critères de certification, nous examinons les paramètres qui jouent simultanément sur une augmentation de l'efficacité et une réduction de la stabilité, notamment la surface de la dérive et le centrage. En faisant cette évaluation dans le contexte d'avant-projet, nous aboutissons à des recommandations pour la conception de l'avion. La deuxième partie traite de la synthèse d'un correcteur robuste de type back-up. On utilise une technique de synthèse polytopique qui garantit les qualités de vol nécessaires sur une large plage de centrages. Cette approche multi-objectif a pour but de limiter l'activité des actionneurs (critère Hinf) ainsi que de maximiser la positivité du système en boucle fermée pour garantir la stabilité en présence des saturations. Nous calculons les domaines d'attraction correspondants et proposons de synthétiser un correcteur de type anti-windup pour améliorer la performance du système saturé. Finalement, une dernière partie traite des gains que l'on peut attendre avec les concepts d'avion à stabilité réduite. Sous quelques hypothèses, nous estimons les gains en masse, traînée et consommation de carburant pour démontrer l'intérêt des outils développés et de l'approche choisie.