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École de technologie supérieure
Département de génie électrique
Responsable(s) de cours : René Jr Landry


PLAN DE COURS

Été 2017
MGA856 : Ingénierie et principes des essais en vol (4 crédits)



Préalables
Aucun préalable requis




Descriptif du cours
Au terme de ce cours, l’étudiant sera en mesure :
• d’utiliser les différentes normes et documents de règlementation de l’aviation civile;
• de créer et d’utiliser les tableaux de conformités pour l’élaboration d’un plan d’essai;
• de synthétiser les performances et spécifications requises d’un système embarqué;
• de planifier les tâches reliées aux essais en vol et d’analyser les données recueillies;
• de rédiger un rapport technique conforme aux attentes de l’industrie.

Règlement de l’aviation canadien (RAC). Normes et documents consultatifs du RAC Partie V. Règlementation FAA. Planification des essais, RAC Partie 523. Navigabilité et circulaires d’information. Recherche des normes applicables. Création des tableaux de conformité. Création d’un plan d’essai. Procédures d’essais. Processus d’évaluation des conformités. Évaluation de la performance des systèmes embarqués. Évaluation de la performance et de la manœuvrabilité d’un appareil. Logistique, mission, sécurité et contrôle aérien. Analyse des données. Analyse des données des essais en vol. Démonstration de la conformité et limite de la performance. Rédaction des rapports d’essais.

Séances de travaux pratiques : planification et gestion des phases de l’ingénierie des essais en vol, analyse de systèmes réels en équipe, préparation et intégration d’un système embarqué à un simulateur de vol et à un banc d’essais volant.



Objectifs du cours

 

Le cours a vocation à sensibiliser les étudiants aux deux themes suivants :

1) La complexité de la réalisation d'essais en vol notamment due à la grande diversité des sciences à maîtriser, à commencer par les aspects légaux.

2) La rigueur requise par le processus d'essais en vol dont le résultat a pour objectif d’être démonstratif. 




Stratégies pédagogiques

Trois heures de cours magistral par semaine, et deux heures de laboratoires par semaine avec une étude
de cas et deux projets sur des plateformes d’essais.

PRÉPARATION AU COURS

Avant d’assister au cours d’Ingénierie et principes des essais en vol (MGA-856), l’étudiant devra exécuter de façon autonome deux lectures préparatoires et des exercices à livres ouverts permettant aux une mise à niveau des candidats moins familiers avec l’aéronautique de s’y retrouver à travers ce cours.

Lecture no.1 : Introduction générale à l’aéronautique.

Lecture no.2 : Familiarisation sur les normes applicables pour les essais en vol ex. Par. 525.111, etc.

Voir la section références bibliographiques pour les liens et références permettant d’accéder à la documentation et au questionnaire.

DESCRITPION SOMMAIRE

Le cours d’ingénierie et principes des essais en vol est structuré en cinq chapitres, soit la réglementation, la planification des essais, la conduite des essais cellule, la conduite des essais systèmes et l’aspect d’analyse des essais en vol.

Le premier chapitre introduit l’aspect réglementaire canadien incluant la Loi sur l’aéronautique, les normes, les documents réglementaires, les circulaires d’information et traite de leurs interactions complexes. La matière couvre le raisonnement, les processus et les particularités le la partie 523 du règlement canadien – Manuel de navigabilité et les circulaires d’information pour la conduite des essais en vol.

Le deuxième chapitre traite du processus de préparation de l’avion et de la planification des essais. L’aspect atmosphérique, l’instrumentation, le plan d’essais, la conformité, la sécurité et le contrôle aérien.

Le troisième chapitre traite de l’aspect des essais et de l’évaluation des systèmes embarqués, soit les systèmes électriques, hydrauliques, etc., les commandes de vol assistés, l’avionique, l’autopilote, etc.

Le quatrième chapitre couvre l’aspect des essais et de l’évaluation de la performance de la cellule (airframe) et de la manœuvrabilité de l’appareil.

Le chapitre cinq traite de l’analyse des données des essais en vol, de la démonstration de la conformité, des limites de performance et de la rédaction des rapports d’essais.

Chaque chapitre est appuyé par des études de cas et des exercices pratiques au sol et en vol permettant aux étudiants d’appliquer directement la matière de ce cours, en utilisant dans certains cas des plateformes réelles d’intégration telles qu’un simulateur de vol de recherche.

 




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 18:00 - 21:30 Activité de cours
Vendredi 18:00 - 21:00 Laboratoire aux 2 semaines



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Maxence Vandevivere Activité de cours cc-Maxence.VANDEVIVERE@etsmtl.ca



Cours

 

CONTENU DÉTAILLÉ DU COURS MAGISTRAL (39 HEURES)

 

0. Introduction : discussions à propos des lectures et questions préparatoires  

 

1. Règlementation canadienne

1.1 Règlement de l’aviation canadien – RAC partie 525

1.2 Manuel de navigabilité et circulaires d’information pour la conduite

     des essais en vol 

1.3 Recherche des normes applicables, réglementation FAA   

3 heures  

1 h

1 h

 

1 h

2. Préparation de l’avion et planification des essais

2.1 Écarts de l’atmosphère standard, altitude densité et variations de

      température 

2.2 Masse et centrage, enveloppe de vol, endurance, rayon

2.3 Endurance et rayon 

2.4 Instrumentation pendant les essais en vol

2.5 Création d’un plan d’essai

2.6 Logistique, mission, sécurité et contrôle aérien

9 heures

 

1 h

1 h

2 h

2 h

2 h

1 h

3. Procédures d’essais systèmes

3.1 Calibration du système pitot-statique

3.2 Systèmes électriques, hydrauliques et pneumatiques

3.3 Systèmes de volets, volets de bord d’attaque et système de contrôles assisté

3.4 Systèmes antigivrage, dégivrage et d’avertissement de décrochage 

3.5 Systèmes avionique : communication, navigation, FMS, surveillance

      et d’avertissement

3.6 Systèmes de commande de vol automatiques (AFCS), directeur de vol

      et contrôle du vol 

3.7 Systèmes circuit fermés – Closed Loop Handling (cellule et système)   

12 heures

1 h

2 h

1 h

2 h

 

3 h

 

2 h

1 h

4. Procédures d’essais cellule (avec démonstrations de simulateur en classe)

4.1 Cellule : décrochage, puissance moteur, OEI, VMCA, VMCG 

4.2 Sécurité durant les essais en vol 

4.3 Planification des essais 

4.4 Moteurs, jets et aéronefs asymétriques 

4.5 Évaluation de la performance; décollage, distance d’atterrissage,

      relation avec le train

4.6 Aspects statique et dynamique d’un aéronef

4.7 Contrôles de vol et gouvernes, évaluations de la stabilité et contrôle d’un appareil  

6 heures  

1 h

1 h

1 h

1 h

 

1 h

1 h

1 h

5. Analyse des données

5.1 Analyse des données des essais en vol 

5.2 Démonstration de la conformité et limite de la performance

5.3 Rédaction des rapports d’essais

6 heures

3 h

2 h

1 h

Total

39

 




Laboratoires et travaux pratiques

CONTENU DES LABORATOIRES

L’étudiant(e) devra réaliser en équipe de deux, un projet d’essais sur simulateur et un projet d’essai en vol.

Dans un cadre structuré et avec l’utilisation d’outils spécifiques, l’étudiant procédera à la création d’un plan d’essai, à l’exécution de procédures d’essais, à la collecte de données et leur validation ainsi qu’à la rédaction de rapports.
Étant donné l’ampleur de projets d’essai industriels typiques sur simulateur ou en vol, qu’il soit de système ou de cellule, chacun des projets pratiques dérivé des projets industriels seront introduits en orientant l’exercice sur des aspects pédagogiques précis avec certaines sections du projet déjà complétées afin que les étudiants aient l’opportunité de créer et d’exécuter des sections différentes dans chacun des projets pratiques.

Afin de diriger l’étudiant et permettre une bonne mise en contexte, les projets d’essais seront précédés par des études de cas – intégration et essai d’un système de navigation GNSS où une mission d’essai déjà effectuée en industrie y sera présentée. L’étude de cas comporte une lecture de texte, des exercices et une discussion à effectuer en groupe. Les études de cas et préparations aux projets pratiques ne sont pas notés alors que les deux projets pratiques le seront.

 

ÉTUDES DE CAS

 

Cas 1 : Intégration d’un système de navigation embarqué GNSS, 2h

 

Revue complète du dossier de la création d’un certificat de type supplémentaire pour l’intégration et l’installation d’un système de navigation GNSS et les aspects du système d’augmentation de la précision satellite (SBAS) à bord d’un aéronef.

 

Cas 2 : Intégration d’un FMS dans un simulateur de vol, préparation au projet pratique no.1. 4h

 

Introduction du simulateur de vol X-Plane en classe; instruments, plans de vol et missions. Analyse de l’architecture, niveau d’intégration et définition des procédures d’essais du FMS sur simulateur. Un format numérique de collecte des données devra être défini par les étudiants.

 

Cas 3 : Intégration d’un FMS dans un avion, préparation au projet pratique no.2. 6h

 

Introduction au banc d’essai volant et ses composantes, instruments classiques, équipement d’essais, systèmes expérimentaux, architecture des systèmes d’essais, plans de vol et missions. Analyse de l’architecture et du niveau d’intégration du nouveau FMS, définition des procédures d’essais du FMS sur workstation. Calcul des données de décollage et atterrissage et les différentes approches à considérer, ainsi que la préparation des systèmes d’enregistrement des données.

 

PROJETS PRATIQUES

Projet pratique #1 (en simulateur) 4h

Préparer une mission d’essai sur simulateur de vol suivant l’installation d’un nouveau système de gestion de vol (Flight Management System – FMS de type Universal UNS 1E) multi senseurs utilisant les sources GPS et VOR/DME afin de fournir une solution de navigation multi source pour l’autopilote. Définir les critères d’intégration et les fonctions à évaluer, créer un plan d’essai, préparer le rapport d’essai à remettre une fois les données compilées et les recommandations établies.

L’objectif de ce projet est d’appliquer les principes d’essais en vol sur un simulateur de vol en évaluant les performances d’un système de gestion de vol (FMS) selon la planification, les procédures et les objectifs.

 

Préparation projet #2 (simulateur) 3h

Préparer une mission d’essai en vol suivant l’installation à bord d’un aéronef d’un nouveau système de gestion de vol (Flight Management System – FMS) multi senseurs utilisant les sources GPS et VOR/DME :

Comprendre le contexte du travail aérien, définir les critères d’intégration et les fonctions à évaluer, établir les rôles de chaque membre d’équipage, créer un plan d’essai, traiter des trajectoires, préparer les bases de données préparer et comprendre les briefings d’avant et après vol, préparer le rapport d’essai à remettre une fois les données de vol compilées et les recommandations établies.

 

Projet pratique #3 (simulateur) 3h

L’objectif de ce projet est d’appliquer les principes d’essais en vol en évaluant les performances d’un système de gestion de vol (Flight Management System – FMS) nouvellement installé à bord d’un aéronef selon la planification, les procédures et les objectifs définis lors des laboratoires précédents.

 

Revue des projets d’essais 2h

Débriefing des missions d’essais au sol et en vol, analyse des données, reproduction des trajectoires.

 

 




Évaluation

 

Description

 Pondération

Examen intra

30 %

Deux rapports de projets pratiques

20 % / 20 %

Examen final

30 %

 

Les notes de cours et de laboratoires (cas et projets pratiques) seront fournies en anglais.

L’enseignement en classe et les séances de laboratoires seront dispensés en anglais (avec possibilité de poser des questions en français). Les questions d’examens (intra et final) seront bilingues (anglais / français).

 




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 20 juin 2017



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


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 dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne 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

Tolérance Zéro à moins d'un certificat médical.




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 « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/Infractions_nature_academique.pdf ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

OBLIGATOIRES

 

Lecture préparatoire no.1 : Introduction générale à l’aéronautique :

Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge

https://www.faa.gov/regulations_policies/handbooks_manuals/aviation/phak/media/pilot_handbook.pdf

 

Lecture préparatoire no.2 : Familiarisation sur les normes applicables pour les essais en vol :

PART 25—AIRWORTHINESS STANDARDS: TRANSPORT CATEGORY AIRPLANES

paragraphes: 25.111, 25.113, 25.115, 25.117, 25.121, 25.125 disponibles au lien suivant:

https://www.ecfr.gov/cgi-bin/text-idx?node=14:1.0.1.3.11

 

Exercices préparatoires : Disponibles sur le site internet du cours MGA-856 de l’ÉTS, ce recueil de 30 questions fait référence aux lectures préparatoires listées ci-haut. Il est important d’avoir complété avant le début du cours la phase de préparation comprenant les lectures 1 et 2 avec les exercices.

-Normes RTCA DO-160, RTCA DO-178C, RTCA DO-297, RTCA DO-254.

-Manuel d’information aéronautique de Transports Canada (AIM de TC) disponible au lien suivant :

https://www.tc.gc.ca/fra/aviationcivile/publications/tp14371-menu-3092.htm




Ouvrages de références

 

 




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca/