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Responsable(s) Richard Breton, Saïd Hany Moustapha, Jean-François Nadeau

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École de technologie supérieure
Département de génie mécanique
Responsable(s) de cours : Richard Breton, Saïd Hany Moustapha, Jean-François Nadeau


PLAN DE COURS

Automne 2018
AER600 : Introduction à l’aérospatiale (3 crédits)



Préalables
Aucun préalable requis
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8 25,5 % 8,5 % 17,0 % 32,0 % 17,0 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours
Ce cours vise à donner une vue d’ensemble de la conception d’un aéronef, incluant la structure, le système de propulsion et l’avionique ainsi que du processus de certification.

A la fin de ce cours, l‘étudiant sera en mesure :
• d’effectuer une conception préliminaire d’un aéronef;
• d’analyser les notions d’intégration des différents systèmes d’un aéronef;
• de réaliser une analyse de compromis;
• de déterminer les différents paramètres de performance (coût, poids, consommation de carburant, etc.);
• de classifier les éléments de certification en aéronautique (processus, organismes, normes).

Partie 1 : Histoire de l’aviation, description du marché, requis de configuration, processus global de conception et de fabrication, programmes d’essais, processus de normalisation et de certification.
Partie 2 : Notions de base en aérodynamique, structures, matériaux, performances et manoeuvres, fuselage, aile, longerons, mécanique de vol.
Partie 3 : Systèmes de propulsion, cycles de turbines à gaz, principes de propulsion, éléments de conception et application aux turboréacteurs, turbosoufflantes et turbomoteurs.
Partie 4 : Instruments de bord et capteurs, instruments gyroscopiques et de radionavigation, systèmes avioniques, systèmes embarqués, systèmes de commande.

Les travaux dirigés seront très proches de la réalité industrielle :
• études de cas;
• instruments de l’avion et le simulateur de vol;
• projet de session portant sur l’analyse d’un avion (pourrait servir de base à un projet de fin d’études en aérospatiale).



Objectifs du cours

À la fin de ce cours, l‘étudiant sera en mesure :

  • d’effectuer une conception préliminaire d’un aéronef et du système de propulsion;
  • d’analyser les notions d’intégration des différents systèmes d’un aéronef;
  • de réaliser une analyse de compromis;
  • de déterminer les différents paramètres de performance (coût, poids, consommation de carburant, etc.);
  • de classifier les éléments de certification en aéronautique (processus, organismes, normes).

Partie 1 : Propulsion et turbomachines. Systèmes de propulsion. Turboréacteurs, turbosoufflantes et turbomoteurs. Processus de conception. Turbomachines. Transfert d’énergie. Turbines. Compresseurs.

 

Partie 2 : Aéronef. Forces aérodynamique. Impacts de la géométrie sur l’aérodynamique. Polaire de traînée. Décollage, montée, croisière et descente. Composantes principales des avions. Conception des aéronefs.

 

Partie 3 : Avioniques et certification. Systèmes embarqués. Survol des instruments aéronautiques.   Instruments de navigation et cockpits modernes. Réglementation et certification. Pilotes automatiques et systèmes FBW. Programmes de vol d’essais.

 

Partie 4 : Matériaux et fabrication. Structures aéronautiques. Matériaux moteur et applications.  Procédés de fabrication. Nouveaux défis en matériaux, fabrication, et réparation.  

 

Les travaux dirigés seront très proches de la réalité industrielle :

  • problèmes et études de cas;
  • instruments de l’avion et le simulateur de vol;
  • visites industrielles

 

 




Stratégies pédagogiques
  • Pratique et étude de cas de l’industrie;
  • Démonstration d’exemples concrets pouvant se produire en industrie;
  • Présentation des grandes tendances de l’industrie.



Utilisation d’appareils électroniques

Non




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 08:30 - 10:30 Travaux pratiques
Jeudi 08:30 - 12:00 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Saïd Hany Moustapha Activité de cours Hany.Moustapha@etsmtl.ca A-2122
01 Abdelhalim Loucif Activité de cours cc-Abdelhalim.Loucif@etsmtl.ca
01 Joël Boudreault Activité de cours cc-Joel.Boudreault@etsmtl.ca A-2112
01 Maxence Vandevivere Activité de cours cc-Maxence.VANDEVIVERE@etsmtl.ca



Cours

Date

Contenus traités dans le cours

Heures

Jeudi

13 septembre 2018

Introduction et Propulsion Hany Moustapha

  • Scène de l’industrie aéronautique, main d’œuvre et défis
  • Tendances technologiques
  • Cycle de Brayton : rendement thermique et travail spécifique
  • Poussée brute et nette et rendement propulsif
  • Consommation spécifique rapportée à la poussé
  • Turboréacteur, turbosoufflante et turbopropulseur
  • Étapes de la conception d’une turbine à gaz

3h

Jeudi

20 septembre 2018

Turbines Hany Moustapha

  • Transfert d’énergie – Équation d’Euler - Triangles des vitesses
  • Pertes aérodynamiques
  • Caractéristiques des étages
  • Charge du profil : coefficient de Zweifel
  • Performance hors conception
  • Refroidissement des turbines

3h

Jeudi

27 septembre 2018

Aérodynamique des avions  Joël Boudreault

 

- Principes de base en aérodynamique Portance:

  • Traînée
  • Polaire aérodynamique
  • Impacts géométrique
    • Allongement
    • Angle de flèche
    • Effilement

 - Dispositifs hypersustentateurs

3h

Jeudi 4 octobre 2018

Moteurs d'avions (ENA)    Hany Moustapha

  • Types de moteurs
  • Composantes
  • Banc d'essai
 

Jeudi 11 octobre 2018

Compresseurs  Hany Moustapha

  • Composants et types
  • Transfert d'énergie
  • Aubes directrices d'entrée
  • Caractéristiques des étages
  • Marge de décrochage et d'étranglement, pompage

3h

Jeudi

18 octobre 2018

Performance des avions  Joël Boudreault

 

- Vol typique d'un avion

  • Décollage
  • Montée
  • Croisière
  • Descente
  • Atterrissage

3h

Jeudi

25 octobre 2018

Composantes des avions  Joël Boudreault

 

-Composantes principales:

  • Fuselage
  • Aile
  • Empennage
  • Axes de mouvements
  • Stabilité et contrôle
  • Train d'atterrissage
  • Poids et centrage
  • Aperçu du processus de conception

3h

Jeudi

31 octobre 2018

   Aéronef (ENA) Hany Moustapha

  • Avions et Héli
  • Composants
  • Avioniques

3h

Jeudi

8 novembre 2018

Réglementation   Maxence Vandevivere

  • Navigabilité
  • Processus de Certification
  • Régulation Types of Certification
  • Equivalent Level of Safety
  • Certification Philisophy
  • General Compliance Plan

3h

Jeudi

15 novembre 2018

Systèmes embarqués   Maxence Vandevivere

  • Survol des instruments aéronautiques
  • Pilotage - Navigation - Mororisation
  • Instruments de navigation et cockipts modernes
  • Contraintes de vols aux instruments
  • Automatic Flight Control System (AFCS)
  • Flight Management System (FMS)

3h

Jeudi

22 novembre 2018

Commandes de vol   Maxence Vandevivere

  • Commandes et contrôles
  • Vols d’essais
  • Commandes de vol réversibles
  • Équilibrage
  • Retour d’effort
  • Parties mobiles et fonctions

3h

Jeudi

29 novembre 2018

Matériaux et structures aéronautiques   Abdelhalim Loucif

  • Les matériaux aéronautiques
  • Sélection et applications
  • Matériaux de structures: Fuselage et train d’atterrissage
  • Propriétés caractéristiques
  • Procédés de fabrication

3h

Jeudi

06 décembre 2018

Matériaux moteur et applications   Abdelhalim Loucif

  • Matériaux de moteur: Compresseur et turbine
  • Types et applications
  • Exigences mécaniques et métallurgiques
  • Procédés de fabrication
  • Nouveaux défis en matériaux, fabrication, et réparation des composantes aéronautiques

3h

Total

39




Laboratoires et travaux pratiques
Date Description Heures
Lunid 17/09/2018 TP #1 – Propulsion et turbomachines (P. Doran) 2
Lundi 24/09/2018 TP #2 –  Propulsion et turbomachines (P. Doran) 2
Lundi 01/10/2018 TP #3 – Propulsion et turbomachines (P. Doran) 2
Lundi 09/10/2018 TP #4 – Propulsion et turbomachines Examen 1 (intra) (P. Doran) 2
Lundi 15/10/2018 TP #5 – Aéronef  (J. Boudreault) 2
Lundi 22/10/2018 TP #6 – Aéronef  (J. Boudreault) 2
Lundi 29/10/2018 TP #7 –  Aéronef Examen 2 (intra)  (J. Boudreault) 2
Lundi 05/11/2018 TP #8 – Certification d'un IMA (Maxence Vandevivere) 2
Lundi 12/11/2018 TP #9 –  Simulateur de vol: Initiation au Pilotage  (Maxence Vandevivere) 2
Lundi 19/11/2018 TP # 10 - Avioniques et certification Examen 3 (Maxence Vandevivere) 2
Mardi 26/11/2018 TP #11- Matériaux et fabrication (A. Loucif) 2
Mardi 03/12/2018 TP #12 – Matériaux et fabrication  (A. Loucif) 2
Total 24



Utilisation d'outils d'ingénierie

MatLab
Excel




Évaluation
Activité Description %
Examen 1 Partie 1: Propulsion et turbomachines 25
Examen 2 Partie 2: Aéronef 25
Examen 3 Partie 3: Avioniques et certification 15
Devoir 1 Partie 3: Avioniques et certification 10
Examen final Partie 4: Matériaux et fabrication 25

 

CLAUSE PARTICULIÈRE. Une note de 50 % ou plus dans chaque examen est nécessaire pour passer le cours




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.



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).



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

Manuel de cours




Ouvrages de références
  1. Cohen H., Rogers G.F.C. et Saravanamuttoo H.H.I., « Gas Turbine Theory », Longman, DIXON S.L., « Fluid Mechanics, Thermodynamics of Turbomachinery », Pergamon Press
  2. Daniel Raymer: « Aircraft Design: A Conceptual Approach », 3ème édition, AIAA Education Series.
  3. Leland M. Nicolai: « Fundamentals of Aircraft Design », Domicone Printing Services.
  4. Jan Roskam: « Airplane Design », The University of Kansas.
  5. Steven A. Brandt et al. : « Introduction to Aeronautics : a design perspective », AIAA Education Series.
  6. Campbell F. C., “Manufacturing Technology for Aerospace Structural Materials”, ISBN: 978-1-85617-495-4.

 




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

www.ena.etsmtl.ca