Thèse soutenue

Étude phénoménologique du décrochage dynamique sur un rotor d'hélicoptère en vol d’avancement
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Auteur / Autrice : Camille Castells
Direction : Michel Costes
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des fluides
Date : Soutenance le 09/12/2020
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Office national d'études et de recherches aérospatiales (France). Centre de Meudon
Jury : Président / Présidente : Patrick Da Costa
Examinateurs / Examinatrices : Georges Gerolymos, Michel Visonneau, François Richez, Éric Goncalves
Rapporteurs / Rapporteuses : Karen Mulleners, Nicolas Gourdain

Résumé

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Le décrochage dynamique se produit sur les rotors d'hélicoptère fortement chargés ou à grande vitesse d'avancement. Il engendre des efforts dynamiques importants et d'intenses vibrations, limitant le domaine de vol des hélicoptères. L'objectif de ces travaux de thèse est de mettre à profit les outils de simulation aéroélastique afin d'identifier les mécanismes déclencheurs du décrochage dynamique en conditions réalistes d'un vol d'avancement à forte charge. Le dépouillement de bases de données d'essais rotor de l'ONERA a permis de sélectionner un ensemble de points d'essais pertinents et représentatifs du décrochage dynamique. L'analyse détaillée des configurations sélectionnées s'appuie sur des calculs de couplage faible entre un code fluide et un code structure. Des outils de post-traitement sont développés et utilisés pour localiser et caractériser les décollements de la couche limite, ainsi que pour en identifier l'origine. Différentes régions de décollement sont détectées sur le disque rotor. Nous observons notamment un décollement subsonique fortement influencé par une interaction pale-tourbillon dans le troisième quadrant. D'autre part, des décollements en pied de choc apparaissent sur la pale arrière et sur le premier quadrant pour lesquels la réponse en torsion est impliquée. Une étude est menée afin d'isoler ces mécanismes et plus particulièrement l'interaction pale-tourbillon. Nous avons réalisé des simulations simplifiées modélisant une pale isolée non-tournante soumise ou non à cette interaction. Les résultats semblent confirmer que l'interaction pale-tourbillon joue un rôle majeur dans le déclenchement du décrochage pour de nombreuses configurations traitées.