Optimisation multidisciplinaire : étude théorique et application ... - ISAE

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14 La conception d'un avion en phase avant-projet ❅ Étude de concept • Quelles spécications doit on suivre ? ❅ Spécications ❅ • À quoi le concept doit il ressembler ? Poids ? Coût ? • Quels compromis doivent être pris en compte ? • Quelles technologies doivent être utilisées ? • Ces spécications mènent elles à des congurations ❛ ❛❛❛❛❛❛❛ faisable ? rentable ? ❛ ❛❛❛❛❛❛❛ ❛ ❛❛❛❛❛❛❛ ✦ ✦✦✦✦✦✦✦ Étude préliminaire • Fixer la conguration • Dénir la surface (lofting) • Développer une base de données analytiques • Concevoir les éléments majeur ? • Développer un modèle analytique de calcul du coût ✦ ✦✦✦✦✦✦✦ Conception détaillée • Concevoir les pieces à fabriquer • Concevoir les procédés de fabrication • Tester les principaux éléments • Finaliser les estimations de poids et de performances Fabrication ✦ ✦✦✦✦✦ ✦ ✦ Fig. 1.2 Phases de la démarche de conception [Ray94]. de ses principales dimensions et caractéristiques, comme le nombre de moteurs ou la nature des propulseurs, le nombre de surfaces portantes et de contrôle etc. . .. À ce niveau, la relative simplicité des modèles 4 permet des études paramétriques nombreuses et variées, à même d'explorer toutes les options et de dégager les paramètres les plus discriminants. On relèvera cependant que la qualité des réponses peut très rapidement être mise en défaut lors de l'étude de nouveaux concepts et de nouvelles technologies, pour lesquels la connaissance est parcellaire et peu able. Étude préliminaire : (preliminary design) lorsque la conguration de l'appareil est gée dans ses grandes lignes, cette phase vient préciser ses caractéristiques, avec un niveau de dénition plus élevé et estimer de façon plus aboutie ses performances, en réponse aux spécications initiales. Dans cette phase, la mise en ÷uvre d'outils et de modèles plus sophistiqués requiert un eort de calcul plus conséquent : toute remise en cause des choix faits à l'étape précédente est alors coûteuse. 4 Ces modèles peuvent être simples dans leur expression, mais traduire une connaissance solide, lorsqu'il s'agit de technologies maîtrisées sur des types d'appareil bien connus.
1.1 Présentation générale de la conception avion 15 Conception détaillée : (detailed design) Cette phase prend le relais de l'étape précédente en anant le véhicule au niveau requis pour lancer sa fabrication. C'est à ce niveau de connaissance très intime du véhicule que la qualité des estimations est la plus proche de la réalité. À ce niveau, toute remise en cause des choix faits aux étapes précédentes s'avère extrêmement coûteuse, voire impossible. Compte tenu de ses objectifs propres, chacune de ces phases va faire appel à un niveau de connaissance et de modélisation adapté. La première d'entre elles doit explorer le domaine de conception de la façon la plus vaste possible, quitte à estimer de façon peu dèle les caractéristiques attendues, pourvu que leurs tendances restent acceptables. La seconde et la troisième doivent a contrario analyser en détail une conguration, et, dans la mesure du possible, son voisinage, en s'attachant à être le plus proche possible de la réalité physique du véhicule. Cette présentation en phases reste arbitraire, bien que couramment admise et pratiquée. La frontière entre les diérentes phases est généralement formalisée par chaque constructeur, en fonction de son expérience et des savoir-faire internes à ses équipes. La tendance actuelle, au travers des approches de conception, est triple : formaliser et automatiser le processus de conception, et pour cela tenter de réduire les délais de chacune de ces phases, et essentiellement de la seconde, de façon à réduire le cycle complet de conception ; faciliter les allers et retours entre les diérentes phases, de façon à disposer d'une meilleure conance dans le calcul des performances du concept, sans pour autant ger la conguration prématurément ; conserver le plus longtemps possible des propositions alternatives, situation qui n'est actuellement accessible qu'au niveau de la phase de conceptual design, mais qui peut être concrétisée lorsque les deux points précédents sont maîtrisés. 1.1.4 Paramètres de conception en phase d'avant-projet Pour la conception d'un avion en phase d'avant-projet (ou phase de conceptual design), nous allons limiter le nombre de paramètres servant à décrire l'avion. Ces paramètres proviennent en général de l'expérience des concepteurs, et correspondent à ceux qui impactent au premier ordre les objectifs de conception établis dans le cahier des charges. Nous allons présenter dans cette section les principaux paramètres qui peuvent être utilisés comme des variables de conception, dans le cadre plus précis de cas-tests de type avion d'aaires supersonique. Les paramètres qui permettent de décrire la géométrie de l'avion sont illustrés sur la gure 1.3. Leur description, ainsi que celle de paramètres plus divers, sont données dans le tableau 1.1. 1.1.5 Principales sorties en conception en phase avant-projet Nous donnons dans le tableau 1.2 certaines sorties que peuvent fournir les codes de conception. Dans les sections qui suivent, nous allons illustrer la phase de conceptual design avec la description de deux cas-tests d'avion de type SSBJ 5 . Ces deux cas-tests seront ensuite repris pour illustrer les diérentes stratégies d'optimisation étudiées (cf chapitre 2). 5 SSBJ : Super Sonic Business Jet.
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