Nouvelle implémentation de la procédure DATCOM pour le calcul des coefficients aérodynamiques et des dérivées de stabilité dans le domaine subsonique de vol

摘要

Ce mémoire propose une nouvelle implémentation dans l'environnement Matlab de la procédure USAF Stability and Control DATCOM. L'objectif principal est de créer un outil informatique dédié au calcul analytique des coefficients aérodynamiques et des dérivées de stabilité d'un aéronef à voilure fixe qui répond aux exigences de l'activité de recherche poursuivie dans le cadre du laboratoire LARCASE de l'École de technologie supérieure. Le nouveau code, appelé FDerivatives, offre une alternative améliorée et conviviale à l'ancienne version publique du logiciel Digital DATCOM et couvre, pour le moment, le domaine de vitesses subsoniques. D'un point de vue méthodologique, ce mémoire aborde une démarche qualitative et privilégie la présentation des approches que nous avons utilisées afin de produire un outil de calcul des coefficients aérodynamiques et des dérivées de stabilité, à la fois modem, convivial, ouvert et évolutif Pour les fonctions principales de calcul, un modèle général d'implémentation à été élaboré et appliqué pour toutes les méthodes de calcul utilisées dans le code. Ceci permet de remplacer facilement les méthodes de calcul implémentées, d'ajouter des nouvelles méthodes et simplifie les travaux de dépannage du code. Également, nous avons mis au point un procédé pour la valorisation systématique des diverses nomogrammes présentes dans la procédure DATCOM, mettant au profit les outils d'interpolation de Matlab. Une interface graphique a été conçue et testée, et sur laquelle l'utilisateur peut réaliser la plupart des commandes avec la souris en « cliquant » sur différents boutons et icônes. Par rapport aux limites d'applicabilité du logiciel Digital DATCOM, le code FDerivatives apporte plusieurs améliorations. Ainsi les possibilités de calcul du nouvel code ont été étendues aux voilures à profil aérodynamique variable tout comme aux ailes à flèche négative. Également, les contributions aérodynamiques des nacelles de moteur sont prises en compte. Des approches différentes quant au calcul de la traînée et du moment de tangage de l'aéronef ont permis de raffiner les résultats concernant le coefficient de traînée et d'améliorer d'une manière notable ceux du coefficient de moment de tangage. L'utilisation des coordonnées 3D à l'échelle de l'avion ont permis de réduire remarquablement, par rapport au logiciel Digital DATCOM, le nombre de paramètres géométriques nécessaires comme données d'entrée pour le code. Une méthode originale de calcul du rayon du bord d'attaque pour un profil aérodynamique a été mise au point, validée et implémentée dans le code. Le code a été testé et validé pour des aéronefs en différentes configurations et les résultats obtenus ont été présentés en comparaison avec les résultats expérimentaux et ceux du code Digital DATCOM, démontrant ainsi les avantages du nouveau outil.