Modéliser la stabilité des avions dans des conditions de vol extrêmes
La conception des avions repose en grande partie sur la modélisation mathématique et la simulation qui s'appuient à leur tour sur la définition précise de systèmes. L'enveloppe de vol se compose de l'ensemble de combinaisons de paramètres de vol, tels que la vitesse, l'altitude et l'angle d'attaque avec lesquels l'avion reste stable du point de vue aérodynamique. Le projet ALEF («Aerodynamic loads estimation at extremes of the flight envelope») financé par l'UE a étendu les modèles actuels pour décrire avec précision le comportement des avions aux limites de l'enveloppe de vol. Les équations de Navier-Stokes moyennées (RANS) sur l'écoulement des fluides sont importantes pour la modélisation du flux d'air. À l'aide de méthodes complexes de calcul numérique pour la dynamique des fluides/RANS, les partenaires du projet ALEF sont parvenus à simuler des conditions stables et instables et le comportement des avions dans des conditions extrêmes telles que la vitesse transsonique, la vitesse de plongée et des scénarios de forte charge nécessitant le déploiement de surfaces de contrôle. Ces dernières permettent de contrôler l'altitude, la vitesse et l'angle. En outre, en associant des modèles avancés d'écoulement des fluides avec des modèles structurels, l'équipe a pu inclure les effets statiques et aéroélastiques. Le projet ALEF a démontré la capacité des modèles de calcul numérique pour la dynamique des fluides à passer des méthodes linéaires à des méthodes haute fidélité, pour améliorer la précision de la prédiction des effets aéroélastiques. Le projet a apporté une contribution importante concernant les modèles de substitution, aussi appelés modèles de surfaces de réponse. Les scientifiques ont étendu la technique de la décomposition orthogonale aux valeurs propres pour tenir compte du déploiement des surfaces de contrôle et de la déformation structurelle. Il a été démontré que les modèles ainsi obtenus constituaient une alternative rapide au calcul numérique pour la dynamique des fluides. Les chercheurs ont également mis en évidence le potentiel d'un autre outil de modélisation instable, les résolveurs de domaine à fréquence linéaire, pour capturer un phénomène de flottement dangereux parfois observé lorsque le flux d'air augmente. La réalisation d'études de cas industrielles a démontré la supériorité du calcul numérique pour la dynamique des fluides et des méthodes de modélisation de substitution du projet ALEF par rapport à l'état actuel de la technique. L'initiative ALEF a par conséquent apporté une contribution importante en termes de modélisation aérodynamique pour la conception des avions lorsque l'enveloppe de vol présente des conditions extrêmes. L'amélioration de l'analyse des risques et de la sécurité des avions constitueront des résultats probables du projet, avec un meilleur avantage concurrentiel pour l'industrie aérospatiale européenne.
