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Conception de la configuration des aéronefs

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Lecture-22 Conception de la configuration des aéronefs

Bonjour, laissez-nous jeter un coup d'oeil à la configuration de la configuration de l'avion. Il s'agit d'une décision très importante qu'un concepteur ou une équipe de conception doit prendre au sujet de l'aéronef. Et ici il y a beaucoup, beaucoup de choix à notre disposition. De même qu'il y a une énorme place pour l'innovation et le changement. Ce matériel particulier, je suis redevable à mon ami, le professeur Bill Mason de Virginia Tech. Et je tiens à saluer sa contribution. En fait, la plupart des documents que vous allez voir sont tirés de ses notes.
(Heure de la diapositive: 01:03)

Laisse-nous entendre parler de Bill Mason. Il enseigne la conception d'aéronefs à Virginia Tech et est également un aérodynamique très établi. Ceux qui veulent savoir à propos de Bill Mason devraient consulter ce site Web. Bill Mason est lié à la collecte et au maintien d'une grande quantité de données relatives à la conception d'aéronefs, plusieurs codes, plusieurs rapports intéressants sont disponibles sur son site. Et il a été parmi les premiers à rendre l'information accessible au public sur son site web.
(Référez-vous à la diapositive: 01:44)

Donc vous avez une personne qui est un designer qui est le chef, c'est le patron. Et son principal domaine d'intérêt ou d'inquiétude est de savoir comment exploiter la technologie pour générer de nouvelles capacités? Est-ce que nous utilisons une nouvelle capacité que quelqu'un pourrait payer? Ou bien nous verrons les progrès de la technologie et nous verrons si nous pouvons les appliquer pour répondre aux besoins du client. Donc, en gardant ces 2 en tête, l'équipe de design que j'ai montrée ici en tant qu'individu mais dans la vraie vie n'est pas une personne dans la vraie vie, c'est en fait une équipe.

Ils se réunissent avec un concept de configuration. Et il est intéressant de noter que les formes de l'avion ont changé au fil des ans pour exploiter les progrès de la technologie. Et cette déclaration sera élaborée en détail dans les prochaines diapositives.
(Référez-vous à la diapositive: 02:46)

Lorsque nous parlons du concept de configuration, nous devons comprendre que nous cherchons à trouver des éléments comme la charge utile. Quel type de sources de levage nous devons utiliser? Avons-nous une surface de contrôle ou de nombreuses surfaces de contrôle? Et quel est leur emplacement? Nous devons décider quel type de système de propulsion nous utiliserons. Et nous devons aussi décider si nous avons un train d'atterrissage et quel type de train d'atterrissage.

Commençons par regarder le premier avion réussi que les frères Wright avaient développé. Quels ont été les principaux aspects configurationnels de cet appareil? Tout d'abord, ils ont mis en avant un concept de contrôle très novateur. Ils étaient plus préoccupés par le contrôle que par la stabilité.
C'est pourquoi ils ont utilisé des canards. Ils étaient des fliers très accomplis et ils essayaient d'atteindre un jalon et d'utiliser leurs compétences de pilotage, ils ont réussi à atteindre le vol.

Ils ont également réussi en partie parce qu'ils ont pu intégrer un système de propulsion très léger sur leurs avions. Et leur conception était une amélioration continue et une évolution. Ce n'était pas du jour au lendemain.
(Référez-vous à la diapositive: 04:43)

Voyons quelles sont les caractéristiques d'un bon avion de transport et cette diapositive montre un avion de l'Airbus stable et un avion de l'écurie Boeing. Ils sont tous les deux très similaires, sauf 1d' entre eux est un bimoteur, l'autre est quatre moteurs. Mais tous les deux partagent certaines bonnes caractéristiques. Tout d'abord, un bon avion de transport doit être aérodynamique. Et quand je dis cela, je veux dire aussi intégrer le système de propulsion de telle manière que l'efficacité de la piste n'est pas compromise.

Et c'est ce que l'on appelle une rationalisation. Donc, un bon avion de transport doit être correctement rationalisé, il doit trouver un équilibre proche du niveau de stabilité pour un minimum de traînée. Si elle équilibre à un autre endroit, la traînée va être plus élevée parce que la traînée de garniture qui est un composant de la traînée, nous allons avoir un look à l'estimation de la traînée et faire glisser les composants un peu plus tard. J'y vais encore un peu plus loin. Dans un bon avion de transport, le train d'atterrissage doit être situé par rapport au centre de gravité.

Cela devrait être fait de façon à ce que l'aéronef puisse facilement faire pivoter pendant le décollage. Sinon, la distance de décollage sera grande ou vous aurez besoin d'une surface de contrôle de très grande taille. Tout au long de l'enveloppe de vol ou tout au long de l'enveloppe de la hauteur et de la vitesse dans laquelle l'aéronef a été autorisé à fonctionner, nous devons disposer d'une autorité de contrôle adéquate. Donc, qu'il n'y a aucune chance que l'avion entre dans n'importe quel domaine d'instabilité aussi comme nous l'avons mentionné dans le début de la conception est bon s'il peut être construit facilement et en grand nombre.

Donc, qu'elle devient abordable et qu'elle devrait aussi avoir de faibles coûts d'entretien. Donc, les coûts d'exploitation sont réduits au minimum et dans les jours modernes et un avion doit être un bon voisin. Il doit pouvoir fonctionner dans notre environnement sans beaucoup de perturbations. Donc, il devrait être silencieux et il devrait avoir de faibles émissions. Donc, ces 6 points sont la marque d'un bon avion de transport et la configuration de l'avion devrait être choisie pour essayer d'atteindre un équilibre dans ces 6 points.
(Référez-vous à la diapositive: 06:58)

Examinons les technologies clés qui sont utilisées dans la conception de la propulsion et des structures aérodynamiques des aéronefs. Ce sont des technologies très connues au sujet de ces études. À la fin des années 70, les contrôles de vol au fur et à mesure que la technologie commence à émerger en tant qu'acteur de premier plan. Dans les années 80 et début
90, nous avons commencé à regarder les systèmes, l'avionique et les observables et la technologie de fabrication, les techniques de fabrication sont devenues très importantes.

Et aujourd'hui, le processus de conception lui-même est une technologie clé. Nous avons aujourd'hui une technologie appelée optimisation de conception pluridisciplinaire qui est utilisée pour concevoir et concevoir l'avion en gardant à l'esprit l'interaction entre les différentes disciplines et en essayant d'atteindre l'excellence et l'efficacité dès le début. Pour ce faire, les diverses interactions entre les disciplines doivent être saisies.

Par conséquent, nous devons examiner une approche concomitante et cela est très bien modiable pour l'analyse à l'aide des techniques de l'ODM. Ainsi, aujourd'hui, la conception de l'avion est principalement guidée par la technologie MDO disponible. Maintenant, il n'est pas très facile d'intégrer les progrès de chaque technologie dans cet environnement multidisciplinaire. Et parfois, les développements technologiques individuels peuvent causer beaucoup de problèmes ou de problèmes lorsqu'ils doivent être intégrés.
(Référez-vous à la diapositive: 08:36)

Examinons ce que l'on entend par un aéronef de référence parce que toute innovation ou toute nouvelle configuration sera prise en considération à l'égard de cette ligne de base particulière. Donc, pour un avion de transport subsonique, vous avez une version de référence qui a été suggérée pour la première fois par la compagnie Boeing sous la forme de Boeing 747. Donc, quelles sont les caractéristiques que nous distribuons la charge autour du centre de gravité. Donc une partie de la charge est en avance sur le centre de gravité, une partie est derrière et nous essayons de maintenir le CG.

Nous fournissons un contrôle longitudinal à l'aide d'une queue classique montée derrière et à l'aide d'un bras de moment, nous fournissons le pouvoir de contrôle requis. Nous fournissons une queue verticale pour donner une stabilité directionnelle et un gouvernail pour le contrôle. Et nous essayons de piloter l'avion de manière à ce que la traînée de garniture soit minimale près de l'emplacement ou à proximité du niveau de stabilité auquel nous voulons qu'elle vole. La traînée de trim est causée par la traînée due aux surfaces de contrôle qui sont déviées afin de réduire l'avion.

Ou pour créer une situation où le mouvement net agissant sur l'avion est 0 sur le centre de gravité et plus grande la déflexion de la surface de contrôle est nécessaire, plus grande sera la traînée à cause d'eux. Et cela va se poursuivre tout au long du vol et donc, il va contribuer une grande quantité à la traînée et, par conséquent, il est important que l'avion soit capable de réduire à peu ou pas de déflexion des surfaces de contrôle et la configuration standard qui fonctionne pour un avion subsonique conventionnel est la combinaison de train d'atterrissage du fuselage de l'aile comme le montre ce chiffre.

Ainsi, tout écart par rapport à cette configuration pour un avion de transport subsonique peut être considéré comme une déviation ou une variation. Et il devrait y avoir une bonne raison de le faire. Nous ne disons pas que tous les avions de transport ressemblent à cela et devraient ressembler à cela, nous disons simplement qu'il doit y avoir une raison solide de s'écarter de ce regard particulier. Parce que, au fil des ans, l'expérience des concepteurs a donné lieu à ce genre de configuration comme base. Mais après avoir dit cela, il y a plusieurs options à la disposition du concepteur pour la mise en page.
(Référez-vous à la diapositive: 11:05)

La présentation correspond à l'emplacement relatif des différents assemblages majeurs tels que l'aile, le fuselage, la queue, etc. Alors, où vous mettez-vous les ailes? Est-ce que vous mettez les ailes devant le fuselage ou derrière?
Les mettez-vous au-dessus du fuselage ou en dessous ou mettez-vous à travers le fuselage? Où mets-tu les moteurs? En fait, quel type de moteur utilisez-vous? Et où vous les mettez, vous les mettez sous l'aile, au-dessus de l'aile, à l'avant du fuselage, à l'arrière du fuselage, sur la queue verticale. Tous ces choix sont disponibles.

Où mettez-vous les surfaces de contrôle et quelles sont les options disponibles pour les surfaces de contrôle, et nous devons être très attentifs à ce que nous ayons suffisamment de place pour les trains d'atterrissage car le train d'atterrissage est une exigence nécessaire pour tout gros avion de transport. Et pouvons-nous examiner de possibles modèles innovateurs pour obtenir des améliorations ou pour répondre à certaines des exigences qui pourraient ne pas être prises en compte à l'aide de la version de référence conventionnelle? (Référez-vous à la diapositive: 12:10)

À ce stade, nous commençons à examiner les questions qui se posent dans l'esprit d'un étudiant sur les raisons pour lesquelles nous avons un type particulier de caractéristique. Pourquoi avons-nous des moteurs balados sous les ailes? Pourquoi avons-nous une aile balayée? Pourquoi faire le balayage? Pourquoi les variables balayer? Pourquoi? Pourquoi voler de l'aile?
Pourquoi les baguettes? Pourquoi 3 surfaces? Il y a tant de questions. Et il y a une raison et une logique pour chacun de ces choix que le concepteur ou notre équipe de design fait dans la mise en page. Merci pour votre attention. Nous allons maintenant passer à la section suivante.