Contrôle passif non linéaire d'un profil aéroélastique, simulations et expérimentations

L'objectif de cette thèse est de contrôler passivement une instabilité dynamique appliquée au flottement d'un profil aéroélastique à l'aide de différents types d'Amortisseurs à Masse Accordés (AMA). Un profil 2D appelé Section Typique, représentatif du comportement dynamique et aérodynamique d'une aile d'avion, est utilisé tout au long de l'étude. En première partie, l'état de l'art du contrôle passif des profils aéroélastiques est présenté et la problématique est définie. Une étude comparative de trois modèles mathématiques d'interaction fluide/structure appliqués à la Section Typique (Theodorsen, LUVLM et UVLM) met en valeur les forces et faiblesses de chacun. Le banc d'essai aéroélastique en soufflerie, utilisé par la suite, est présenté puis identifié avec et sans vent (GVT). Trois méthodes d'identification sont comparées sur trente mesures expérimentales : la transformée de Fourier rapide associée au décrément logarithmique, l'ajustement d'une courbe (Data fitting) et Ibrahim Time Domain (ITD). Les deux dernières sont les plus adaptées pour l'identification d'un système à plusieurs degrés de liberté. Les modèles numériques sont en adéquation avec les mesures expérimentales. En deuxième partie, les calculs des vitesses critiques de Divergence, d'Inversion des Gouvernes et de Flottement sont automatisés avec le modèle Theodorsen afin de réaliser une étude paramétrique du banc d'essai et mettre en lumière les variables de conception les plus influentes. L'analyse modale présente différentes bifurcations liées au changement soudain du mode instable. Ensuite, le même algorithme est utilisé afin d'analyser la suppression du flottement à l'aide de trois géométries d'AMAs linéaires : cas de la translation, de la rotation équilibrée et de la rotation déséquilibrée. Un gain de 40% des performances en termes de vitesse critique de flottement est calculée pour une masse ajoutée de 1% de la masse de l'aile. La dernière partie présente l'étude expérimentale et numérique d'un AMA non linéaire de type Nonlinear Energy Sink (NES). La singularité de cette configuration est d'utiliser le volet en tant qu'amortisseur et ainsi, ne pas ajouter de masse (FSI-VA). Un mécanisme hautement modulable permet de réaliser une force de rappel non linéaire. La loi de comportement, dérivée analytiquement, est en accord avec les mesures réalisées lors d'essais de torsion. En soufflerie, six comportements non linéaires sous-critiques (en deçà de la vitesse de flottement dans la configuration linéaire) sont observés, identifiés et analysés : cinq Cycles Limites d'Oscillations (LCO) et un battement non linéaire chaotique. Cette stratégie de contrôle apparaît, dès lors, non conservatrice. Les simulations numériques du même cas sont réalisées à l'aide des codes Theodorsen et UVLM.