Caractérisation et contrôle de l'écoulement autour d'un UCAV générique
Institution:
Paris 6Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
This thesis is a contribution to the understanding of the vortical flow in connection with the non-linear aerodynamic behavior of the UCAV SACCON configuration, 53° sweep angle with spanwise variation of leading-edge. Experimental wind tunnel tests were performed on a model to characterize the complex vortical flow field causes the pitch down/up and roll/yawing instabilities due to its asymmetric occurrence. Unsteady vortical substructures emanating from the leading edge and convected in the mixing layer were detected by criterion in stereoscopic PIV measurements. Comparison of these measurements with numerical investigations reveals that simulations predict the overall behavior of the aircraft. The second part of the work has been devoted to increase aerodynamic performances of the UCAV by means of some control strategies. Experimental measurements and numerical simulations confirmed that the implementation of flow control devices at leading edge changed the topology of vortical flow field and contributed to improve the behavior of the UCAV.
Abstract FR:
Cette thèse est une contribution à l'étude de l'écoulement autour d'un drone UCAV générique. L'écoulement tourbillonnaire se développant à l'extrados d'aile volante à flèche modérée peut générer des phénomènes aérodynamiques non linéaires et ainsi dégrader fortement les qualités de vol, les performances aérodynamiques et limiter le domaine de vol. Plusieurs études expérimentales en soufflerie ont été réalisées sur une maquette de drone de flèche 53° afin de décrire les phénomènes de pitch down/up et d'instabilité latérale. Une analyse détaillée des mesures PIV a permis de mettre en évidence une topologie tourbillonnaire complexe à l'origine du comportement non linéaire du drone. L'utilisation d'un critère topologique a permis la détection de sous structures tourbillonnaires et instationnaires émanant du bord d'attaque et convectées dans la couche de mélange. La compréhension de la phénoménologie de l'écoulement tourbillonnaire a été complétée par différentes simulations numériques. Ces simulations numériques ont permis de prédire globalement le comportement de l'aéronef. La deuxième partie de cette thèse concerne le contrôle de l'écoulement aérodynamique à l'extrados du drone afin d'améliorer les performances aérodynamiques. Une stratégie de contrôle par des dispositifs passifs a été évaluée expérimentalement et numériquement. La mise en place de dispositifs de contrôle aux bords d'attaque a permis une modification significative de la topologie de l'écoulement tourbillonnaire à l'extrados du drone. Ces dispositifs ont ainsi contribué à une réduction de l'influence des phénomènes aérodynamiques non linéaires sur le comportement du drone.