Méthodologie de modélisation aérostructurelle d'une aile utilisant un logiciel de calcul aérodynamique et un logiciel de calcul par éléments finis

摘要

Lors de l’étude structurelle d’une aile d’avion, il est difficile de modéliser fidèlement les forces aérodynamiques subies par l’aile de l’avion. Pour faciliter l’analyse, on répartit la portance maximale théorique de l’aile sur son longeron principal ou sur ses nervures. La répartition utilisée implique que l’aile entière sera plus résistante que nécessaire et donc que la structure ne sera pas totalement optimisée. Pour pallier ce problème, il faudrait s’assurer d’appliquer une répartition aérodynamique de la portance sur la surface complète de l’aile. On serait donc en mesure d’obtenir une répartition des charges sur l’aile beaucoup plus fiable. Pour le réaliser, nous aurons besoin de coupler les résultats d’un logiciel calculant les charges aérodynamiques de l’aile avec les résultats d’un logiciel permettant sa conception et son analyse structurelle. Dans ce projet, le logiciel utilisé pour calculer les coefficients de pression sur l’aile est XFLR5 et le logiciel permettant la conception et l’analyse structurelle sera CATIA V5. Le logiciel XFLR5 permet une analyse rapide d’une aile en se basant sur l’analyse de ses profils. Ce logiciel calcule les performances des profils de la même manière que XFOIL et permet de choisir parmi trois méthodes de calcul pour obtenir les performances de l’aile : Lifting Line Theory (LLT), Vortex Lattice Method (VLM) et 3D Panels. Dans notre méthodologie, nous utilisons la méthode de calcul 3D Panels dont la validité a été testée en soufflerie pour confirmer les calculs sur XFLR5. En ce qui concerne la conception et l’analyse par des éléments finis de la structure, le logiciel CATIA V5 est couramment utilisé dans le domaine aérospatial. CATIA V5 permet une automatisation des étapes de conception de l’aile. Ainsi, dans ce mémoire, nous allons décrire la méthodologie permettant l’étude aérostructurelle d’une aile d’avion.