A Model-Based methodology for integrated preliminary sizing and analysis of aircraft power system architectures
Institution:
Toulouse, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
A modeling and simulation based methodology is proposed that introduces the new capability to conduct rapidly consistent and integrated power system architecture trade-off studies at aircraft level in the preliminary design phase of civil aircraft. Conventional and new architectures (e. G. More electric, bleed-less) can be built and analyzed rapidly, sensitivity studies are enabled. A methodology based on the formalization of a parametric power system architecture sizing process combined with a performance analysis process is developed. Dedicated function-based models integrating the operational space (time dependence, failure and degraded modes) are proposed and a modular structure enabling a multi-level modeling approach is elaborated. Three applications illustrate the new capabilities introduced by the developed simulation framework prototype: the aircraft level comparison of different architectures, the electric generator sizing synthesis and the link of power systems simulation to an aircraft global thermal model
Abstract FR:
Cette thèse développe une méthodologie introduisant une nouvelle capacité de trade-offs rapides et consistantes au niveau avion des architectures de systèmes de puissance aéronautiques en phases amont de développement. Cette méthodologie est implémentée dans une plateforme de simulation intégrée. Des architectures de type conventionnelles et nouvelles (plus électriques ou bleed-less) peuvent être dimensionnées d’une façon préliminaire, d’être analysées rapidement et comparées d’une manière consistante. La possibilité d’effectuer des études de sensibilité est ainsi mise en place. La méthodologie est basée sur la formalisation du processus du dimensionnement intégrée de l’architecture, combinée avec un processus d’analyse de performance au niveau avion. Basé sur une analyse fonctionnelle, des modèles paramétriques dédiés sont développés. Ces modèles intègrent le concept de l’espace opération de conception (dépendance du temps, modes d’opération normal, dégradé, minimal). Ces modèles sont implémentés dans une plateforme de simulation suivant une approche modulaire: chaque système est implémenté sous forme d’un module de système de puissance avec des interfaces formalisées (échange de puissance) qui permettent d’établir différents niveaux de modélisation. Les systèmes séparément et l’architecture des systèmes complète sont validés. Trois exemples significatifs illustrent l’application de cette nouvelle méthodologie : la comparaison de deux architectures au niveau avion, la synthèse du dimensionnement de la génération électrique et le lien de la plateforme de simulation de l’architectures des systèmes avec un modèle d’avion global thermique. Ainsi, la méthodologie et l’outil proposé permettent d’élaborer des architectures de systèmes de puissance optimisées au niveau avion