Thèse soutenue

Dimensionnement préliminaire d'actionneurs électromagnétiques critiques pour les commandes de vol primaires d'hélicoptères
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Auteur / Autrice : Jérémy Roussel
Direction : Marc Budinger
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie mécanique, mécanique des matériaux
Date : Soutenance le 22/09/2022
Etablissement(s) : Toulouse, INSA
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ICA - Institut Clément Ader - Institut Clément Ader / ICA
Jury : Président / Présidente : Jean-Charles Maré
Rapporteurs / Rapporteuses : Olivia Penas, Tom Vestraten

Résumé

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La dronisation des hélicoptères se développe, comme par exemple avec le projet VSR700. Cela conduit à la conception et à l'intégration d'actionneurs électromécaniques (EMA) dans le système de commande de vol primaire (PFCS). Le PFCS est chargé de contrôler le vol de l'hélicoptère sur ses 4 axes (roulis, tangage, lacet, vertical). Il contrôle le pas des pales par le biais de cinématiques mécaniques et d'actionneurs dédiés. Depuis plus de 60 ans, les actionneurs utilisent conventionnellement la technologie hydraulique. L'introduction de la technologie EMA implique de reconsidérer les pratiques de conception. En effet, l'EMA est multidisciplinaire. Chacun de ses composants introduit - de nouveaux critères de conception, et - de nouvelles imperfections technologiques inhérentes (friction, inertie, pertes).Pour aborder ce sujet, la thèse précise d'abord sa position dans le contexte de l'actionnement des hélicoptères et de l'évolution rapide du monde numérique. Deuxièmement, une méthode est établie pour mieux comprendre le besoin et développer la spécification en utilisant des enregistrements de données de vol. Troisièmement, un modèle approximatif de premier ordre de la charge dynamique du rotor est établi pour préciser la spécification de l'actionneur avec des limitations d'inertie refléchie. Quatrièmement, un outil de dimensionnement préliminaire est préparé par la modélisation de chaque composant de l'actionneur et de ses principaux critères de conception. Enfin, le dernier chapitre utilise le MDO (Multidisciplinary Design Optimization) afin de résoudre les problèmes de conception et les couplages. Une interface utilisateur graphique (GUI) sous forme d'application web permet de saisir facilement les spécifications, les hypothèses et d'apprécier les résultats du dimensionnement. Ensuite, cet outil de dimensionnement est appliqué sur quelques cas réels.