Longitudinal Flight Control Methodologies for Commercial Aircraft with Handling Quality Requirements

L'introduction des technologies Fly-By-Wire dans l'aviation commerciale a permis aux avionneurs d'améliorer le comportement de leurs aéronefs par l'ajout de lois de pilotage. Néanmoins, le réglage de telles lois est difficile étant donné la grande variation du comportement d'un avion au sein de son enveloppe de vol. La solution industrielle à ce problème a été de séquencer les gains des correcteurs en fonction de paramètres facilement mesurables, telle la pression dynamique. Bien que ce processus soit simple et éprouvé, son application demande un temps important et occasionne donc des coûts significatifs. Dans ce mémoire, deux approches sont considérées pour pallier aux problèmes associés au séquencement de gains. Premièrement, la synthèse H∞ structurée est utilisée pour réduire le temps nécessaire à l'obtention d'un correcteur séquencé. Cette méthode d'optimisation robuste synthétise un correcteur rencontrant les contraintes prescrites avec une architecture prédéfinie. La méthodologie conçue permet de traduire des spécifications de performance ou de stabilité en contraintes compatibles avec la synthèse H∞ en présence d'incertitudes importantes, par exemple, l'absence de mesure de masse et de centrage. La deuxième approche vise à définir des lois de pilotage par équations (ou G*), permettant d'éviter le séquencement ainsi que de limiter les effets d'une modification du système sur le réglage des gains. Les dynamiques principales de l'avion sont placées grâce à des approximations d'ordre réduit et d'un modèle de l'avion simplifié, de sorte à obtenir un comportement satisfaisant. Cette modélisation simplifiée de l'avion, approximant l'aéronef adéquatement dans la majorité de son enveloppe, est obtenue depuis des hypothèses simplificatrices (ex. comportement linéaire). Puisque les avions modernes comportent plus de non linéarités qu'auparavant, étant donné leurs profils aérodynamiques hautement optimisés pour la croisière, ces hypothèses ne sont pas valides dans l'intégralité de l'enveloppe de vol. L'ajout de lois non linéaires permettra de s'assurer que l'avion se conforme au modèle simplifié, garantissant une bonne performance non linéaire. Finalement, les deux approches sont appliquées et comparées sur un modèle avion fourni par Airbus Canada. Cette validation permet de s'assurer de la conformité des lois conçues aux requis de designs utilisés, principalement issus de la littérature.