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École de technologie supérieure
Département de génie mécanique
Responsable(s) de cours : Ouassima Akhrif


PLAN DE COURS

Automne 2015
MGA803 : Sujets spéciaux II en aéronautique (3 crédits)
HYDROMÉCANIQUE ET APPLICATION EN AÉRONAUTIQUE



Préalables
Aucun préalable requis




Descriptif du cours
L’objectif général du cours est de fournir une compréhension approfondie de la conception et du fonctionnement des systèmes de commande de vol et de systèmes hydrauliques des aéronefs (avions et hélicoptères) afin de se familiariser avec les pratiques et les enjeux liés à leur mise en œuvre.

À l'issue du cours, l'étudiant sera en mesure de :
- bien comprendre les équations de base et les principes qui régissent la transmission de la puissance sous forme hydraulique et son application dans la conception des systèmes d'aéronefs;
- distinguer et dimensionner les différents composants qui intègrent un système de transmission de puissance sous forme hydraulique (des sources de puissance aux utilisateurs);
- décrire les différents types d'architecture de systèmes de commandes de vol et de trains d'atterrissage d'aéronefs existants et définir leur mode d'opération/fonctionnalités ainsi que ceux des sous-systèmes et composants qu'ils intègrent;
- décrire les différents types d'architecture de systèmes hydrauliques d'aéronefs existants et définir leur mode d'opération/fonctionnalités ainsi que ceux des sous-systèmes et composants qu'ils intègrent;
- Comprendre l'intégration (niveau aéronefs) des systèmes de commande de vol et des systèmes hydrauliques;
- Concevoir un système d'actionneur typique d'une surface de vol et sa boucle de commande locale;
- Connaître les nouvelles tendances de l'innovation dans le domaine des actionneurs de commande de vol (avions plus électriques)

Un projet sur la conception d’une servocommande de surface de vol primaire d’aéronef est proposé. Il permettra de se familiariser avec les processus et les méthodes utilisés en industrie, notamment en ce qui concerne la conception de cet équipement primordial des systèmes de commandes de vol d’aéronefs.

Hydraulique de puissance (principes et équations généraux). Composantes hydrauliques typiques en aéronautique (principe de fonctionnement et équations caractéristiques). Commande de vol des avions et mécanismes associés. Commande de vol des hélicoptères et mécanismes associés. Systèmes hydrauliques et de train d'atterrissage des avions. Avions plus électriques.



Objectifs du cours

 

L’objectif du présent cours est de permettre aux étudiants d'acquérir les connaissances suivantes:

  •  Notions de bases sur la transmission  et le contrôle de la puissance sous forme hydraulique (fluid power transmission and control) et propriétés physique des fluides hydrauliques
  • Mode d'opération et dimensionnement des principaux composants intégrant les circuits hydrauliques en général, et ceux des aéronefs en particulier, ainsi que des système de commande de vol.
  • Principe d'opérations et fonctions de base des différents systèmes de commande  de vol d'aéronefs (commande de vol électriques et hydromécaniques).
  • Architectures typiques de systèmes de commande de vol implémentées sur les avions existants (Airbus, Boeing Bombardier, etc...)
  • Architectures typiques de systèmes hydrauliques implémentées sur les avions existants (Airbus, Boeing Bombardier, etc...)
  • Principe de fonctionnement et architecture des différents types d'actionneurs de nouvelle génération (électriques) des commandes vol d'aéronefs, et notion de base sur l'avion plus électrique
  • Modélisation et simulation d'une servocommande de surface de vol primaire avec sa boucle de commande locale.
  • Modélisation mathématique des principaux composants de systèmes  hydraulique et d'actionneurs hydraulique

 




Stratégies pédagogiques

 

Un (1) cours par semaine et un projet qui s'étend sur la durée de la formation est proposé afin de permettre une meilleure assimilation des notions théoriques dispensées en plus des exercices/travaux diriges fait durant les cours magistraux. Ce projet requière approximativement 29h de travail (Travail personnel + heures de contact avec l’enseignant)




Utilisation d’appareils électroniques

 

L’étudiant utilisera les logiciels et outils de calcul servant à la résolution de problèmes mathématiques complexes en ingénierie et à la visualisation des solutions (Matlab/simulink, Excel, Calculatrice graphique, etc.)




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 18:00 - 21:30 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Gustave Nfonguem Activité de cours cc-Gustave.Nfonguem@etsmtl.ca



Cours

 

Date

Contenus traités dans le cours

Heures

 

Hydraulique de puissance – Principes généraux et équations générales

  1. Statique des fluides
  2. Dynamique des fluides
  3. Transmission hydraulique

6 heures

 

Composantes hydrauliques typiques en aéronautique - Principe de fonctionnement et équations caractéristiques              

  1. Introduction
  2. Source de puissance hydraulique
  3. Conditionnement te transfert de la puissance hydraulique
  4. Utilisateurs hydraulique 

8 heures

 

Commande de vol des avions et mécanismes associés  

  1. Forces aérodynamiques et contrôle de la trajectoire des avions
  2. Commande de vol primaire des avions –Principe de fonctionnement et exemple de concepts d’avion existants (Bombardier, Boeing, etc…)
  3. Commande de vol secondaire des avions –Principe de fonctionnement et  exemple de concepts d’avions existants (Bombardier, Boeing, etc…)
  4. Concepts d’actionneur pour la commande de vol des avions
  5. Commande de vol électrique (lois, concepts d’architecture existants, etc…) 

7 heures

 

Commande de vol des hélicoptères et mécanismes associés      

  1. Principes de vol des hélicoptères
  2. Systèmes de commande de vol des hélicoptères et mécanismes associés
  3. Exemples de concepts existants

7 heures

 

Systèmes hydrauliques des avions         

  1. Conception de circuits hydrauliques d’avion
  2. Revue et principe de fonctionnement de concepts de systèmes hydrauliques d’avions existants (Bombardier, Boeing, Airbus, etc…)
  3. Systèmes de train d’atterrissage –Revue et principe de fonctionnement de concepts d’avions existants (Bombardier, Boeing, Airbus, etc…)

7 heures

 

Avions plus électriques

  1. Généralités
  2. Systèmes d’actionneurs électriques

 

4 heures

    Total 39 heures



Laboratoires et travaux pratiques

 

Laboratoires : 

Description

1. Dimensionnement

  • Dimensionnement du vérin
  • Dimensionnement de la servovalve
  • Dimensionnement de la pompe
  • Dimensionnement des lignes hydrauliques

2.Choix des composants

  • Vérin hydraulique
  • Servovalve
  • Pompe
  • Ligne hydraulique

3. Modélisation de la servocommande

  • Diagramme fonctionnel
  • Fonction de transfert

4. Simulation de la servocommande

  • Simulation de la réponse a une consigne de position en boucle ouverte.
  • Simulation de la réponse en boucle ferme et tentative de réglage

 

 

Projet :

  • La conception d’une servocommande de surface de vol primaire d’aéronef et son circuit d'alimentation et génération de puissance
  • Modélisation et Simulation



Évaluation

 

Activité

Description

%

Date

 

Projet

35 %

30 Novembre

 

Examen partiel

30 %

26 Octobre

 

Examen final

35 %

 




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

N/A




Absence à un examen
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 de 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 (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Chapitre 8 : Plagiat et fraude » du « Règlement des études de cycles supérieurs » 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_sup.pdf



Documentation obligatoire

Notes de cours (présentation préparée par le formateur)

 




Ouvrages de références

 

"Commande et asservissement Hydrauliques et Electrohydrauliques", Par Marcel Guillon; Lavoisier 1999

  ISBN-10 285206760.

 

"Electrohydraulic Servomechanisms", by Allen C. Morse, 1963 McGraw-Hill.

 

"Aircraft Hydraulic System", by William A. Neese, Third Edition Krieger Publishing Compagny. 

 

"Analysis, Synthesis and design of hydraulic servosystems and pipelines", by Taco J. Viersma, 1980

 Elsevier Scientific Publication Company.

 

" Aircraft System: Mechanical, Electrical, and Avionics Subsystems", by Allan Seabridge, Ian Moir; AIAA

  Education Series, 2008,   ISBN: 978-1-56347-952-6 

 

"Fluid Power Circuits and Controls: Fundamentals and Applications", by John S. Cundiff, 2001,

 ISBN - 10: 0849309247




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

N/A