Search

Increasing the wing aspect ratio appears as a straightforward way to improve aerodynamic performance of transport aircraft by reducing the lift-induced drag component. However, it comes at the price of a direct negative impact on the wing structural weight which is necessary to sustain aerodynamic loads in the case of a conventional cantilever wing. The strut-braced wing concept allows to reduce the flexural moment to be carried out by the inner-wing structure and therefore limits the weight penalty as aspect ratio is increased. A multidisciplinary evaluation of the potential benefits at aircraft level of High Aspect Ratio, Strut Braced Wing concept is presented. It relies on a multi-fidelity design approach in which an Overall Aircraft Conceptual Design framework is combined with high-fidelity aerodynamic and structural analyses to provide accurate physical information to the conceptual design process. This paper describes the tools, framework and approach used to combine OACD with high-fidelity CFD and CSM analyses and illustrates the first results of its application to design a HAR-SBW aircraft concept which are compared to a conventional tube-and-wing aircraft designed for the same mission., Réduire l'empreinte environnementale de l'aviation et surtout son impact sur le changement climatique est aujourd'hui devenu l'enjeu majeur de l'industrie aéronautique. Dans ce contexte, la Commission européenne s'est fixé des objectifs ambitieux pour l'aviation définis dans le « Fligthpath 2050 », notamment une réduction de 75 % des émissions de CO2 et de 90 % des émissions de NOx, ainsi qu'une réduction de 65 % du bruit. Atteindre de tels objectifs ne sera probablement possible que grâce à des évolutions radicales de l'architecture de l'avion, du système de propulsion et de l'introduction de technologies de rupture. Pour ce qui concerne l'architecture de l'avion, le Blended Wing Body (BWB) et le Strut-Braced Wing (SBW) semblent aujourd'hui être les deux alternatives les plus prometteuses à la configuration classique "Twin Underwing Turbofan Tube-and-Wing" qui est devenue prédominante. solution au cours des dernières décennies. Le BWB et le Hybrid Wing Body sont actuellement étudiés dans le cadre de plusieurs efforts de recherche importants en Europe, aux États-Unis et en Chine. Le présent article présente des enquêtes sur la configuration SBW. La principale justification de la configuration SBW est de permettre une augmentation significative du rapport d'aspect de l'aile (AR) pour améliorer les performances globales de l'avion grâce à des gains d'efficacité aérodynamique sans l'énorme augmentation du poids de l'aile dont souffrirait une aile en porte-à-faux d'un AR similaire. Ceci est obtenu grâce à une réduction du moment de flexion dans le caisson de voilure interne permise par une traction de la jambe de force à sa jonction avec l'aile. Cela permet de réduire la taille des composants structurels du caisson de voilure dans l'aile intérieure qui sont principalement dimensionnés par le moment de flexion dans le cas d'une aile en porte-à-faux.Ce concept peut être utilisé pour augmenter l'allongement de l'aile et profiter d'une réduction de la traînée aérodynamique (en réduisant réellement la traînée induite par la portance) tout en contenant l'augmentation du poids structurel de l'aile associée à une envergure plus élevée (impliquant un moment de flexion plus élevé dans l'aile centrale -boîte). Par conséquent, l'ajout d'une jambe de force, ou plus généralement d'une structure en treillis, ouvre un degré de liberté supplémentaire pour le concepteur afin de mieux exploiter les ailes à rapport d'aspect élevé au niveau global de l'avion en réalisant un nouveau compromis optimal (par rapport au cantilever, sans jambe de force, aile) entre l'efficacité aérodynamique et le poids de l'aile.De tels compromis pour le concept d’aile haubanée ont déjà été étudiés à l'ONERA dans le projet ALBATROS. Plus récemment, dans le projet de thèmes thématiques Clean-Sky 2 U-HARWARD (www.u-harward-project.eu/), différentes solutions au niveau de l'avion permettant d'augmenter l'allongement des ailes sont étudiées pour réduire l'impact environnemental et améliorer les performances. Dans ce projet, l'ONERA et l'ISAE explorent les avantages potentiels et les éventuels pièges du concept SBW à travers une approche de conception multi-niveaux multidisciplinaire comprenant la conception globale de l'avion (OAD) et des études de conception disciplinaires affinées de l'aérodynamique et des aspects structurels clés du concept d’aile haubanée.L'article final présentera les modèles et outils mis en place pour effectuer l'exploration de conception multidisciplinaire à plusieurs niveaux du concept SBW au sein du projet U-HARWARD, ainsi que la conception intermédiaire obtenue.

International audience; Structural vibrations can have severe consequences on airplane design like fatigue, aeroelastic instability and reduced manoeuvrability. Fuel sloshing inside wing tanks can increase these problems. This work is intended to model a system that consists of a cantilever aluminum plate with a fluid tank near the free tip. Piezoelectric patches are used to excite the system. Three different methodologies were used to obtain a state-space model of the system: analytical (exact) solutions of simplified problems, numerical approximated methods and system identification techniques. Results show good agreement between theory and experiments.