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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours :

Ouassima Akhrif

PLAN DE COURS

Été 2014
ELE452 : Principes des systèmes de l'aéronautique (3 crédits)

Préalables
Aucun préalable requis

Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8

Qualités de l'ingénieur

Q10

Q11

Q12

Qualité visée dans ce cours

Qualité visée dans un autre cours

Indicateur enseigné

Indicateur évalué

Indicateur enseigné et évalué

Descriptif du cours
À la fin de ce cours, l’étudiant sera en mesure :
• d’identifier les notions de base en aéronautique et aérodynamique;
• de distinguer les composantes d’un avion (systèmes d’avionique, gouvernes de commande, instruments de navigation et de contrôle, mécanique de vol);
• d’analyser les éléments de performance à différentes phases de vol (atterrissage, décollage, vol en palier);
• d’analyser les notions d’intégration des différents systèmes d’un avion;
• de classifier les éléments de certification (processus, organismes, normes).

Principes d’aérodynamique, équation de continuité et de Bernoulli, pression statique et dynamique, atmosphère, effets de compressibilité. Instruments de mesure. Cabine de pilotage et instruments de bord. Mécanique de vol, gouvernes de commande, systèmes de protection du décrochage, études de performance, poussée, traînée, portance, rendement, polaire. Intégration des systèmes d’avionique. Flight Management System (FMS). Systèmes de navigation. Systèmes de communication. Bus de communication. Normes ARINC. Normes de certification et règlements en aéronautique.

Séances de laboratoire et de travaux pratiques orientées vers l’application et la simulation des notions vues en cours et à des cas pratiques en avionique.

Objectifs du cours

Description sommaire

Le cours sur les principes des systèmes de l’aéronautique est structuré en quatre chapitres.

Le chapitre 1 traite des principes aérodynamiques appliqués en aéronautique en introduisant la dynamique des fluides, le principe de Bernoulli, les écoulements subsoniques et supersoniques, les notions de portance et de traînée et l’atmosphère standard.

Le chapitre 2 traite de la mécanique du vol dans son ensemble, des composantes aérodynamiques principales d’un avion, de la performance et de l’opération en vol d’un aéronef.

Le chapitre 3 couvre la cabine de pilotage, les instruments de bord et les divers instruments de contrôle, de navigation, de communication, de surveillance, de protection et d’avertissement d’un aéronef.

Le chapitre 4 introduit la notion de systèmes embarqués d’un aéronef en passant par le système électrique central, les moteurs, l’architecture des systèmes, la redondance, l’autopilote, le directeur de vol, les normes ARINC, les bus de communication numériques jusqu’aux normes de certification et réglementation en aéronautique.

Stratégies pédagogiques

Le cours sur les principes et systèmes de l’aéronautique se répartit en trois heures de cours magistral (3h x 13 semaines) et deux heures en moyenne de laboratoire (2h x 12 semaines) par semaine comprenant trois projets pratiques.

Utilisation d’appareils électroniques

N/A

Horaire

Groupe	Jour	Heure	Activité
01	Mercredi	18:00 - 22:00	Laboratoire aux 2 semaines
	Jeudi	18:00 - 21:30	Activité de cours

Coordonnées de l’enseignant

Groupe	Nom	Activité	Courriel	Local	Disponibilité
01	Pierre Bertrand	Activité de cours	pierre.zee@gmail.com
01	Abbas Chamseddine	Laboratoire aux 2 semaines	abbas.chamseddine@gmail.com

Cours

Contenu détaillé du cours magistral (39 heures)

Introduction aux systèmes de l’aéronautique (2 heures)

1. Principes d’aérodynamique (5 heures)

Dynamique des fluides, équations de continuité de Bernoulli, tube Venturi (1h)
Écoulement subsonique, effet de compressibilité, écoulement supersonique (1h)
Centre de pression, couche limite, viscosité, profil aérodynamique(1h)
Angle d’attaque, portance, traînée induite, traînée parasite, coefficients (1h)
Atmosphère standard, effets d’altitude(1h)

2. Mécanique du vol (8 heures)

Mécanique du vol, centrage, stabilité (2h)
Gouvernes, commandes, compensateurs, stabilité, empennages, volets (2h)
Performance : poids, portance, poussée, traînée (2h)
Phases de vol, autonomie, endurance (2h)

3. Cabine de pilotage et instruments de bord (12 heures)

Physique en aéronautique : pression, température, altitudes et vitesses (1h)
Système Pitot-statique, altimètre, indicateur de vitesse, variomètre (1h)
Calculateur de données aérodynamiques ADC (1h)
Instruments primaires et secondaires (2h)
Gyroscopes mécaniques, gyroscopes lasers, AHRS, ADHRS (1h)
Radionavigation, RNAV, GNSS, Flight Management System, EFIS (3h)
Instrumentation des systèmes et systèmes de protection de l’enveloppe de vol (1h)
Structure de l’espace aérien, systèmes de surveillance et d’avertissement, radar (2h)

4. Systèmes embarqués, intégration et certification (12 heures)

Systèmes : électrique, moteurs, carburant, générateurs, trains d’atterrissage (2h)
Systèmes : antigivrage, dégivrage, pressurisation (2h)
Architecture et intégration des systèmes avioniques (2h)
Automatisation, interfaces autopilote, directeur de vol (2h)
Normes ARINC, bus de communication (2h)
Normes de certification et règlements en aéronautique (2h)

Laboratoires et travaux pratiques

Contenu des laboratoires (24 heures)

Projets pratiques

L’étudiant(e) devra réaliser, en équipe (de 2 à 4 étudiants selon la taille du groupe), trois projets pratiques comportant des applications : 1- de simulation de modèles en aérodynamique, 2- d’analyse d’instruments et de systèmes sur banc d’essais avionique , et 3- l’analyse d’un système embarqué exploité dans l’industrie.

Projet pratique #1 Aérodynamique et mécanique du vol (8 heures)

Introduction au logiciel de simulation Simulink. Calcul des forces et moments aérodynamiques à partir des coefficients aérodynamiques. Simuler la dynamique longitudinale d’un avion et examiner l’effet de la variation de paramètres telle que l’altitude, la vitesse et l’angle d’attaque sur le comportement du modèle. À travers ce projet pratique, l’étudiant devra utiliser les principes aérodynamiques vus en classe pour solutionner certains problèmes simples de mécanique du vol et donc de bien assimiler les concepts de base de l’aéronautique.

Projet pratique #2 Instruments de bord (8 heures)

Introduction au logiciel FlightSIM de Presagis. Analyse du fonctionnement des différents instruments de vol et des systèmes de navigation, d’autopilote, et de FMS dans un aéronef. Observation et évaluation du rôle des instruments de bord.

Projet pratique #3 Phases de vol (8 heures)

Observation et évaluation du rôle des instruments de bord à travers chacune des phases de vol dans un contexte opérationnel et de pratique de techniques de pilotage. L’étudiant revoir toutes les phases de vol d’un aéronef en utilisant le vol manuel, avec l’autopilote, avec le FMS tous en utilisant différentes notions de navigation.

Définir les différents protocoles et les requis nécessaires pour introduire les étudiants aux différentes étapes de conception et certification.

Utilisation d'outils d'ingénierie

Matlab - Simulink - FlightSim

Évaluation

Activité	Description	%	Date de remise
	Examen partiel	35 %	12 juin 2014
	Examen final	35 %
	Trois projets pratiques (3 X 10 %)	30 %

Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés à l’article 6.5.2 du Règlement des études, se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

À moins d’avis contraire, toute remise en retard d’un travail sera pénalisée de 10% par jour, jusqu’à concurrence de 5 jours. Au-delà de 5 jours, tout travail sera refusé.

Absence à un examen
• Pour les départements à l'exception du SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l'étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département. Pour un examen final, l'étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d'un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l'attribution de la note zéro (0).

• Pour SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l'étudiant devra justifier son absence auprès de son enseignant. Pour un examen final, l'étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d'un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).

Infractions de nature académique
Les clauses du « Chapitre 10 : Plagiat et fraude » du « Règlement des études de 1er cycle » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Afin de se sensibiliser au respect de la propriété intellectuelle, tous les étudiants doivent consulter la page Citer, pas plagier ! http://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/regl_etudes_1er_cycle.pdf

Documentation obligatoire

Aucune (Notes de cours sur le site du cours)

Ouvrages de références

Complémentaires

Entre ciel et terre, Centre du pilote VIP Inc., Aviation Publishers Co.LTD, 1991, ISBN 2-9801769-5-8
Flight Training Manual, Transports Canada, TP 1102, 4ième édition, ISBN 0-7715-51-0
Airline Transport & IATRA Ground School Course, Culhane, Édition 2003, ISBN 1-895801-33-8
Avionics In Plain English, Phil Croucher 2007, ISBN 0-9780269-0-X
Introduction to Avionics, R.P.G. Collinson, Chapman & Hall, 1998, ISBN 0-412-48250-9
Aircraft Instruments, E.H.J. Pallet, Pitman Paperbacks, 1972, ISBN 0-273-43859-X
CR Professional Computer Manual, Jeppesen, 1994, JS314294E
Mécanique du vol, A.C.Kermode, Modulo Editeur, 1982, ISBN 2-89113-102-9
Instrument Procedure Manual, Transports Canada, TP 2076E, 4ième édition, 1997, 0-660-17258-5
Canada Air Pilot CAP 6, Procédures aux Instruments – Québec, Nav Canada, Août 2007
P-180 Avanti Airplane Flight Manual, Piaggio Aero Industries, 2006

Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Site du cours : https://cours.etsmtl.ca/ele452/