POST-DOC : maîtrise du flottement d’ailes très flexibles de drones par ajout d'amortisseurs non linéaires

Position and assignments

Ce travail postdoctoral s’inscrit d’un projet en collaboration avec l’ISAE-Supaéro, l’ENSTA Paris et l’ISAE-Supméca, et financé par l’AID.

Ce projet traite de l’optimisation de la conception de drones de type HALE (). Ces drones solaires jouent le rôle de pseudo-satellite et offrent des capacités de surveillance accrue en limitant les coûts logistiques.

La grande envergure (environ 50m) de leur voilure très flexible les rend assujettis aux phénomènes d’instabilités aéroélastiques, tels que le flottement d’aile couplé ou non avec le mouvement de l’aéronef.

La figure ci-dessous illustre ce type de drone, dont le prototype Hélios, qui s’est désintégré en vol.

La maîtrise du flottement d’ailes très flexibles de drones HALE est actuellement un verrou crucial qui bride la plage de vol possible.

L’objectif du projet est l’étude de systèmes de stabilisation passifs pour atténuer les effets d’instabilités aéroélastiques.

Par l'ajout d'amortisseurs passifs sur la structure, il est envisageable de pouvoir contrôler cette instabilité à un niveau vibratoire faible acceptable et d’essayer de repousser son apparition.

Dans le travail mené à l’Ecole de l’air et de l’espace, l’axe de recherche choisi sera l’étude d’un contrôle passif structurel par effets non-linéaires (de type pompage énergétique non-linéaire).

Ce type de méthode a montré son efficacité sur des modèles simples, mais sa prise en compte dans un modèle structurel de moyenne fidélité et sous chargement aéroélastique non-linéaire est un réel défi.

Geographic mobility :

National

Telework

Part time

Starting date

10-01

Profile

• Personne titulaire d’un doctorat en mécanique des structures, ou en mécanique des fluides avec une composante en aéroélasticité.
• Compétences importantes requises en développement informatique et dans l’utilisation d’outils de calcul numérique (Matlab ou équivalent).
• Appétence particulière pour la communication et la rédaction d’articles scientifiques.
• Le candidat doit être de nationalité européenne.

Goals

Un simulateur numérique basé sur un modèle structurel relativement précis de l’aile, avec prise en compte des non-linéarités géométriques et des efforts aéroélastiques est en cours de développement dans l’équipe.

Celui-ci s’appuie sur des travaux réalisés précédemment utilisant des modèles de poutre non-linéaire. Le modèle utilisé est une extension du modèle de Hodges de poutre vrillée et pré-courbée incluant le gauchissement des sections droites.

Pour étendre ce simulateur à un simulateur de vol HALE, la difficulté principale sera d’intégrer au modèle existant des efforts aéroélastiques non linéaires ainsi que le couplage avec la dynamique de vol de l’aéronef.

On s’attardera ensuite sur l’étude de l’apport potentiel de l’amortissement passif non-linéaire. La physique non-linéaire qui rentre en jeu devra être d’abord maîtrisée.

L’absorbeur non-linéaire sera intégré au simulateur HALE afin de faire des études paramétriques et investiguer l’influence à la fois de la masse ajoutée et des capacités d’amortissement accrues sur le contrôle du flottement.

La rédaction d’articles scientifiques mettant en valeur les recherches effectuées est également attendue.