Résolution des qualités de vol de l'aile volante Airbus

Handling qualities resolution of the Airbus flying wing

• Auteur / Autrice : Manuel Saucez
• Direction : Jean-Luc Boiffier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques appliquées et Systèmes Embarqués
• Date : Soutenance le 17/09/2013
• Etablissement(s) : Toulouse, ISAE
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Aéronautique-Astronautique (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Equipe d'accueil doctoral Commande des systèmes et dynamique du vol (Toulouse, Haute-Garonne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Office national d'études et recherches aérospatiales (France). Département Commande des Systèmes et Dynamique du vol (Toulouse, Haute-Garonne ; 1997-2017)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Avion (avion)

Aérodynamique

Mots clés libres

Aile volante

Mécanique du vol

Conception avion

Optimisation

Handling qualities

Blended wing body

Control law

Conceptual design

Double split flaps

Thrust vectoring

Optimization

Résumé

L'objectif de cette étude est de résoudre les qualités de vol d'une aile volante long courrier, au stade de la conception avion. Le concept d'aile volante promet un gain important en terme de performances et de niveau de finesse par rapport aux configurations classiques. Ce gain est obtenu par l'intégration des quatre fonctions principales de l'avion (portance, contrôle, propulsion, transport) dans un seul corps. Ces choix de configuration entraînent des challenges à relever, dont l'obtention de qualités de vol respectant la certification. La configuration initiale étudiée présente de fortes instabilités longitudinales et latérales, une faible autorité en roulis, et des difficultés à effectuer la manœuvre de rotation au décollage. Dans cette étude sont proposées des solutions, combinant des surfaces de contrôle innovantes et des degrés de libertés originaux, qui tirent profit des avantages de la configuration. Les qualités de vols sont résolues dans un processus de résolution avec aussi peu de boucles que possible, et l'impact sur les performances est minimisé. En sortie de ce processus se trouve l'architecture de surface de contrôle optimisée, qui minimise l'impact des qualités de vol sur le coût de la mission.

The aim of this study is to solve the handling qualities problems of a long range blended wing body, at the conceptual design phase. That concept, also named flying wing in this report, is an aircraft which integrates the four aircraft functions (lift, control, propulsion, passengers transportation) in one single body. That configuration presents a benefit in cruise lift-over-drag ratio, as well as in noise emissions, due to the shielding effect provided by the inner wing to mask the engine noise.That configuration choice leads also to challenges. One of them is the handling qualities. The baseline studied flying wing presents initially longitudinal and lateral instabilities, as well as lack of roll manoeuvrability and difficulty to do the rotation at takeoff. In this report are proposed solutions, combining innovative control surfaces and original drivers, which are adapted to the configuration advantages. The handling qualitiesare solved in a resolution process with as few loops as possible, and the impact on the performances is minimized. The output of that process is the best control surfaces architecture and airfoils design which minimizes the impact of the handling qualities resolution on the cost of the mission.