Détermination des incertitudes de mesures de charge en essais en vol

Determination of load measurement uncertainties in flight tests

• Auteur / Autrice : Marion Gonzalez
• Direction : Joseph Morlier, Nicolas Binaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique, mécanique des matériaux
• Date : Soutenance le 06/05/2015
• Etablissement(s) : Toulouse, ISAE
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Clément Ader (Toulouse ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Institut supérieur de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse, Haute-Garonne). Département mécanique des structures et matériaux
• Jury : Président / Présidente : Alaa Chateauneuf
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Bès, Christine Espinosa, Christian Gogu, Yann Lecieux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Cremona, Eric Florentin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Déformations (mécanique)

Incertitude de mesure

Mots clés libres

Incertitude

Charges

Vol

Essais

Modélisation

Problème direct/inverse

Uncertainty

Loads

Flight

Tests

Modeling

Direct/inverse problem

Résumé

Les charges que subit la voilure d’un avion ne peuvent pas être directement mesurées en vol. Ces charges sont leplus souvent estimées à partir des déformations de la voilure, mesurées par des ponts de jauge. La relation entreles déformations et les charges est typiquement modélisée par un modèle de régression linéaire. L'estimation descharges en vol est ainsi réalisée par une méthode en 2 étapes, connue sous le nom de méthode de Skopinski :- l'étalonnage au sol : des essais sont réalisés pour identifier les paramètres du modèle reliant les déformations,mesurées au sol, aux charges, connues à partir des efforts appliqués sur la structure.- les essais en vol : les charges sont estimées à partir des déformations, mesurées en vol, et des paramètres dumodèle identifiés au sol.Dans cette méthode, les incertitudes existant à chaque étape ne sont pas prises en compte. Ces incertitudescorrespondent aux bruits de mesure mais aussi aux erreurs de modélisation. De plus, le domaine d'application dumodèle est différent du domaine dans lequel ses paramètres sont identifiés. En effet, le modèle est étalonné au soldans des conditions de pression, de température et de chargement différentes des conditions existant en vol. Le butde cette thèse est de développer une méthode permettant de prendre en compte ces différentes sourcesd’incertitude afin, d’une part, de mieux identifier le modèle et, d’autre part, de quantifier l’incertitude qu’il entraînelors de son utilisation.

The loads on the wings of aircraft cannot be directly measured in flight. These loads are most of the time estimatedfrom the strains of the wing, which are measured by strain gages bridges. The relation between the strains and theloads is typically modeled by a linear regression model. The estimation of flight loads is so performed by a methodin 2 steps, known as the Skopinski method :- the ground calibration : tests are performed in order to identify the model parameters linking the strains, measuredon ground, to the loads, known from the loads which are applied on the structure.- the flight tests : the loads are estimated from the strains, measured in flight, and from the model parameters,identified on ground.In this method, the existing uncertainties at each step are not taken into account. These uncertainties correspond tothe measurement noises and the modeling errors. Furthermore, the model is applied in a domain which is differentfrom the domain where its parameters are identified. Indeed, the model is calibrated on ground in pressure, thermaland loading conditions which are different from those existing in flight. The aim of this PhD is to develop a methodtaken into account these different sources of uncertainties to better identify the model on one hand and to quantifythe uncertainty which is caused by its use.