Au terme de ce cours, l’étudiant ou l'étudiante sera en mesure :

• de distinguer les différentes parties de l’avion reliées à la mécanique de vol, incluant les surfaces de contrôle, les capteurs et les instruments de vol;
• d’appliquer les principes d’aérodynamique afin de déterminer la stabilité statique et réaliser le « trim » d’un avion;
• de développer des modèles dynamiques d’avion dans différents repères;
• de classer les qualités de manœuvrabilité de l’avion selon les normes aéronautiques;
• d’analyser et de concevoir les lois de commande modernes et les appliquer à des avions électriques (fly-by-wire) pour en assurer la stabilité et le contrôle dynamique.

Principes de la mécanique de vol. Surfaces de contrôle longitudinal et latéral. Stabilité et contrôle statique. Modèle dynamique de l’avion : équations de mouvement rigide, variables d’orientation et de position, forces et moments appliqués à l’avion. Linéarisation du modèle non linéaire : modèle longitudinal, modèle latéral. Qualités de manœuvrabilité : amortissement, dropback, marges de gain et de phase, largeur de bande, PIO. Lois de commande classique. Analyse de stabilité dynamique. Lois de commande moderne appliquées à des avions fly-by-wire, Optimisation des gains des régulateurs. Échelonnement optimal de la commande sur l’enveloppe de vol.

Séances de laboratoire axées sur la simulation avec Simulink et Matlab. Simulation des dynamiques longitudinales et latérales du Boeing 747. Simulation de lois de commande classiques et modernes sur ces modèles. Conception de pilotes automatiques pour le tangage (pitch controller) et la poussée (thrust controller).

L’objectif du cours est d’apprendre aux étudiants comment :

• Analyser le comportement statique et dynamique d’un avion
• Développer le modèle non linéaire ainsi que que les modèles linéarisés longitudinal et latéral d'un avion
• Classer les qualités de manoeuvrabilité d’un avion selon les normes aéronautiques
• Concevoir des lois de commande classiques pour la stabilisation et le pilotage de l’avion
• Développer des lois de commande modernes et les appliquer à des avions électriques (fly-by-wire) pour en assurer la stabilité et le contrôle dynamique.

• Prestation hebdomadaire d’un cours magistral
• Solutions de problèmes en cours
• Projets et travaux de recherche en équipe
• Devoirs à travailler individuellement ou en équipe

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Tout travail remis en retard pourra être refusé ou pénalisé selon les circonstances qui seront évaluées par l'enseignant.

Notes de cours développées par le professeur, disponibles sur le site Web du cours.

NELSON, R.C., Flight Stability and Automatic Control, McGraw-Hill, 1989.

COOK, M.V. Flight Dynamics Principales, B.M., 1997.

ANDERSON, J.D., Introduction to Flight, McGraw-Hill, 1997.

ETKIN, B., REID, L.D., Dynamics of Flight, Stability and Control, J. Wiley.

VEPA, R., Flight Dynamics, Simulation, and Control for Rigid and Flexible Aircraft, CRC Press, 2014.

PHILIPS, W., Mechanics of Flight, J. Wiley.

STEVENS B.L., LEWIS, F.L., Aircraft Control and Simulation, J. Wiley, 2003.

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