Modèle de longueur de piste au décollage-atterrissage

Mod`ele de longueur de piste
au d´ecollage-atterrissage
Avions de transport civil
Fig. 1 – Premier d´ecollage de l’A380 `a Toulouse Blagnac le 27 avril 2005. Photo Sam Chui
Th`ese : Pour une approche analytique de la Dynamique du Vol.
Volume : 3
Directeur de th`ese : Jean-Luc Boiffier.
Doctorante : ´ Elodie Roux.
Date : 2006

SupA´ ero-On´ era
On´ era Cert
Office National d’´ Etudes et de Recherches A´erospatiales
D´epartement Commande des Syst`emes et Dynamique du vol : DCSD
BP 4025
2, Avenue ´ Edouard Belin
31055 Toulouse Cedex 4
T´el : [phone]
Fax : [phone]
http ://www.onera.fr
SupA´ ero
´
Ecole Nationale Sup´erieure de l’A´eronautique et de l’Espace
BP 54032
10, Avenue ´ Edouard Belin
31055 Toulouse Cedex 4
T´el : [phone]
http ://www.supaero.fr
Directeur de th`ese : Doctorante :
Jean-Luc Boiffier ´ Elodie Roux
SupA´ero : 10, Avenue ´ Edouard Belin 4 ter, avenue des Tilleuls
BP 54032 “Le Pileu”
31055 Toulouse Cedex 91300 Massy
T´el : 33-(0)5.62.17.80.84 T´el : 33-(0)1.60.14.50.14
Fax : [phone] Fax : [phone]
Jean-Luc.Boiffi[e-mail] [e-mail]
Mod`ele de longueur de piste au d´ecollage - ´ Elodie Roux 3

Pr´eambule :
Le d´ecollage est l’un des points clef de l’´etude de performances des avions de trans-
port civil. Il existe des mod`eles tr`es simplifi´es, fond´es sur une application du th´eor`eme
de l’´energie cin´etique, permettant d’estimer la longueur de piste au d´ecollage, pour une
famille d’avions restreinte. L’enjeu de notre ´etude est d’´elaborer un mod`ele analytique,
de forme plus g´en´eraliste, int´egrant des mod`eles de pouss´ee et de frottement plus sophis-
tiqu´es.
Ce mod`ele pr´esente les avantages d’am´eliorer les temps de calculs par rapport `a
des simulations num´eriques de d´ecollage (y compris pour les calculs embarqu´es), et de
favoriser l’analyse des sensibilit´es param´etriques des performances au d´ecollage.
La r´esolution analytique des ´equations de la m´ecanique nous ont permis d’´elaborer
un mod`ele de roulage int´egrant un mod`ele de pouss´ee tr`es complet de la mˆeme forme
que celui que nous avons ´elabor´e [Rou02]. Outre le gain en pr´ecision apport´ee par une
mod´elisation de pouss´ee adapt´ee, cela permet d’envisager les ´etudes conceptuelles visant `a
choisir les moteurs optimaux (notamment par le choix du taux de dilution optimal). Notre
mod`ele de roulage (Section 6, p. 113) permet ´egalement de tenir compte de la variation
du coefficient de frottement pneu/piste en fonction de la vitesse, ce qui n’avait jamais
´et´e fait auparavant. Nous proposons ´egalement une adaptation du mod`ele classique de
la Magic Line.
La mod´elisation de la phase a´erienne (Section 7, p. 193) consiste `a assimiler la trajec-
toire de l’avion `a un arrondi circulaire et une mont´ee rectiligne. C’est une mod´elisation
couramment utilis´ee dans la litt´erature. L’innovation que nous apportons est de proposer
un mod`ele du facteur de charge `a l’arrondi nzet de la pente de mont´ee γdec, qui sont
n´ecessaire `a la mise en œuvre du mod`ele a´erien. Non seulement de tels mod`eles n’exis-
taient pas jusqu’`a pr´esent, mais nous montrons ´egalement que les constantes propos´ees
dans la litt´erature peuvent entraˆıner de mauvaises pr´edictions.
La mise en œuvre des mod`eles de longueur de piste au d´ecollage n´ecessite la connais-
sance des vitesses au d´ecollage qui ne sont pas forc´ement connus au stade avant-projet.
C’est pourquoi nous avons ´egalement ´elabor´e des mod`eles de ces vitesses (Appendix 2,
p. 29) : vitesse de d´ecision V1, vitesse de rotation VR, vitesse de d´ecollage ‘lift-off” VLOF
avec ou sans panne moteur, vitesse de s´ecurit´e au d´ecollage V2.
Les mod`eles analytiques de d´ecollage que nous proposons sont valid´es par rapport
`a des simulations num´eriques compl`etes du d´ecollage. Ils sont fonction des param`etres
avion permettant d’envisager l’´etude conceptuelle de performances au d´ecollage pour une
approche de type avant-projet. Leur estimation se fait avec une pr´ecision remarquable
de moins d’un pour-cent par rapport aux simulations num´eriques.
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