Estimation des masses, des centres de gravité ainsi que des moments d'inertie de l

188 Pages·2015·6.26 MB·French

ÉCOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE
UNIVERSITÉ DU QUÉBEC

RAPPORT DE MÉMOIRE PRÉSENTÉ À
L’ÉCOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE

COMME EXIGENCE PARTIELLE
À L’OBTENTION DE LA
MAÎTRISE AVEC MÉMOIRE EN GÉNIE AÉROSPATIAL
M. Ing.

PAR
Samia CHAHBANI

ESTIMATION DES MASSES, DES CENTRES DE GRAVITÉ AINSI QUE DES
MOMENTS D’INERTIE DE L’AVION CESSNA CITATION X

MONTRÉAL, LE 18/02/2015

Samia Chahbani, 2015
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PRÉSENTATION DU JURY

CE MÉMOIRE A ÉTÉ ÉVALUÉ

PAR UN JURY COMPOSÉ DE :

Mme Ruxandra Botez, directrice de mémoire
Gestion de la production automatisée à l’École de technologie supérieure

M. Henri Champliaud, président du jury
Département de génie mécanique à l’École de technologie supérieure

M. Rachid Aissaoui, membre du jury
Département de génie de la production automatisée à l’École de technologie supérieure

IL A FAIT L’OBJET D’UNE SOUTENANCE DEVANT JURY ET PUBLIC

LE 27/01/2015

À L’ÉCOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE

REMERCIEMENTS

Mes plus vifs remerciements vont en la personne de Mme Ruxandra BOTEZ qui m’a
encouragée, soutenue et grâce à ses précieux conseils et sa générosité de m’accorder tout le
temps nécessaire pour me guider, orienter et diriger mon travail. De ce fait, toute ma
reconnaissance et gratitude ne sauront combler le respect que je vous voue.

Je suis également reconnaissante à mes chers amis Mahfoud KHALFA et Antoine
MASSAAD pour leurs soutiens et leurs encouragements.

Je désire aussi remercier tous les étudiants et collègues du laboratoire de recherche en
commande active, avionique et en aéro-servoélasticité LARCASE, et surtout aux étudiants
Ahmed SASSI, Clément HAMEL, Dumitru POPESCU et Clément DARTIGUES.

ESTIMATION DES MASSES, DES CENTRES DE GRAVITÉS AINSI QUE DES
MOMENTS D’INERTIES DE L’AVION CESSNA CITATION X

Samia CHAHBANI

RÉSUMÉ

Les masses, les centres de gravité ainsi que les moments d’inertie sont des paramètres
principaux dans les trois phases de la conception de l’aéronef. Ils sont d’une extrême
importance dans l’étude de la stabilité et du bon fonctionnement de l’avion en utilisant les
procédés de la modélisation et de la simulation. Malheureusement, ces données ne sont pas
toujours accessibles à cause de la confidentialité des données dans le domaine de
l’aéronautique. Une question vient alors naturellement : comment faire pour estimer les
masses, le centre de gravité ainsi que les moments d’inerties de l’aéronef en se basant
uniquement sur sa géométrie ? Dans ce contexte, dans lequel s’inscrivent les travaux de ce
mémoire, sont utilisées les méthodes et les équations données par RAYMER pour
l’estimation des masses. Des procédures basées sur les techniques de mécanique des
ingénieurs sont employées pour la détermination des centres de gravité et ensuite, les
équations données par le procédé DATCOM sont servis pour l’obtention des moments
d’inertie. Enfin nous clôturons ce travail par une validation du modèle avec des résultats
obtenus à l’aide du simulateur de vol de LARCASE correspondant à l’avion Cessna Citation
X qui est l’objet de notre travail de recherche. Nous concluons par une représentation d’un
modèle analytique pour l’estimation des masses, des centres de gravité et des moments
d’inertie à appliquer pour tout avion commercial.

Mots-clés : estimation, masse, centre de gravité, moment d’inertie, avion Cessna Citation X,
RAYMER, DATCOM, simulateur de vol.

ESTIMATION OF WEIGHTS, OF CENTERS OF GRAVITY AND MOMENTS OF
INERTIA OF CESSNA CITATION X AIRCRAFT

Samia CHAHBANI

ABSTRACT

The masses, centers of gravity and moments of inertia are the main parameters in the three
phases of the design of the aircraft. They are of extreme importance in the studies of the
stability and proper functioning of the aircraft by modeling and simulation methods.
Unfortunately, these data are not always available given the confidentiality of aerospace
field. A question arises naturally: How to estimate the mass, center of gravity and moments
of inertia of an aircraft based on only its geometry? In this context in which this thesis is
realized, the masses are estimated by Raymer`s methods. The aircraft described in procedures
based on mechanical techniques engineers are used for determining the centers of gravity.
The DATCOM is applied for obtaining moments of inertia. Finally, the results obtained are
validated by using the flight simulator at the LARCASE corresponding to Cessna Citation X.
we conclude with a representation of an analytical model that sum up the different step to
follow up for estimating masses, centers of gravity and moments of inertia for any
commercial aircraft.

Keywords: estimation, weights, center of gravity, moment of inertia, aircraft Cessna Citation
X, RAYMER, DATCOM, flight simulator.