Conception préliminaire et optimisation multidisciplinaire d'avion à fuselage intégré

L'avion à fuselage intégré est un concept innovateur d'avion de transport qui offre des performances avantageuses dans le contexte actuel, où l'économie et l'environnement sont mis à l'avant-plan. Ce concept original nécessite de nouvelles méthodes de conception adaptées à ses particularités telles que le fort couplage de ses composantes. Toutefois, la littérature actuelle ne propose pas de solution adéquate pour la conception initiale. Ce projet propose une méthode complète de conception préliminaire permettant d'obtenir une première ébauche d'avion selon un cahier de charge. De plus, ce projet présente une procédure complète d'optimisation multidisciplinaire à basse fidélité ainsi qu'une procédure d'optimisation de problème aérodynamique utilisant des méthodes à plus haute fidélité. L'approche proposée pour l'élaboration de la méthode de conception préliminaire repose sur la simplicité et l'efficacité. La conception est effectuée manuellement, mais elle est guidée par une multitude d'outils dont plusieurs sont développés specifiquement pour ce type d'avion, tels que la paramétrisation géométrique; d'autres sont adaptes d'outils existants. Il s'agit d'outils basés sur des calculs empiriques, en plus d'un outil qui est basé sur une méthode numérique de basse fidélité. Cette méthode permet de générer un modèle d'avion ainsi que ses caractéristiques principales de performance, d'aérodynamisme, de stabilité et plus. Basé sur ces outils de conception, un premier processus d'optimisation est proposé permettant de raffiner le modèle initial. Une optimisation a été effectuée sur la forme en plan d'un avion à fuselage intégré de mission équivalant à celle du A340-600. Ses performances ont été grandement améliorées. Pour faire suite à cette première optimisation, la faisabilité d'une optimisation plus haute fidélité a été étudiée. Une procédure complète d'optimisation à l'aide d'outils CFD a été implémentée. Celle-ci est basée sur des calculs de type Euler et utilise le logiciel de CFD Fluent, le logiciel de maillage ICEM et le logiciel de modélisation 3D Catia. Cette procédure d'optimisation a permis d'ameliorer les caractéristiques de stabilité de l'avion. La méthode de conception préliminaire a été verifiée à l'aide de comparaisons avec un BWB publié dans la littérature et avec des avions classiques. Les calculs CFD ont été, pour leur part, valides avec l'aile Onera M6.