Contexte

L’entreprise française Elixir Aircraft commercialise un petit avion léger biplace, l’Elixir, destiné entre autres à la formation des pilotes.

Cet avion est conçu selon une structure en OneShot, technique consistant à concevoir et fabriquer les éléments complexes (aile et fuselage) en une seule pièce en exploitant les avantages des matériaux composites, supprimant par la même occasion les difficultés causées par les assemblages. Les bénéfices sont nombreux : moins de pièces et moins d’assemblages se traduisent par un nombre de défaillances plus faible, la diminution de la maintenance et donc un coût réduit. Parallèlement, la sécurité est renforcée par la simplicité de la structure et les performances sont améliorées par la masse réduite. L’Elixir est ainsi 50% plus économe en carburant que la grande majorité des avions équivalents.

Un pilote automatique est un système permettant d’assurer un nombre important de fonctions, sans l’intervention du pilote, comme la stabilisation de l’avion, le suivi d’une trajectoire, le maintien à une altitude fixée ou même l’atterrissage.

De nombreux avions sont équipés de tels types de systèmes.

L’Elixir est équipé d’un pilote automatique deux axes, permettant le contrôle du roulis et du tangage, respectivement via les ailerons et la gouverne de profondeur.

Objectif

I - Vol de croisière : analyse du régime stationnaire

Objectif : Calculer le point de fonctionnement en régime permanent et vérifier s’il est atteignable au regard des capacités de l’avion.

II - Modèles dynamiques, non linéaire et linéaire, de l’avion

Objectif : Définir les modèles dynamiques de l’avion nécessaires à la synthèse et à la validation de la structure de commande du pilote automatique.

III - Validation du modèle dynamique de l’avion

Partie B - Étude de la chaine cinématique de la gouverne de profondeur

Objectif : Déterminer une loi linéaire liant l’angle du servomoteur à l’angle de la gouverne de profondeur.

Partie C - Réglage du pilote automatique

Objectif : Régler les paramètres de la loi de commande et vérifier les performances de l’asservissement au regard des exigences du cahier des charges.

I - Définition des modèles pour la conception du pilote automatique

II - Asservissement en vitesse verticale

Objectif : Régler le correcteur de vitesse verticale compte tenu de la dépendance entre les forces aérodynamiques et la vitesse de l’avion.

III - Asservissement en vitesse horizontale

III.1 - Fonction de transfert représentative pour la chaine d’asservissement de vitesse horizontale

Objectif : Exprimer une fonction de transfert simplifiée de la boucle ouverte de l’asservissement de vitesse horizontale, utilisable dans le cadre de la synthèse du correcteur de cette même boucle.

III.2 - Synthèse du correcteur de la boucle de vitesse horizontale

Objectif : Déterminer les paramètres d’un correcteur permettant à la boucle d’asservissement de la vitesse horizontale d’atteindre les objectifs fixés par le cahier des charges fonctionnel.

Partie D - Synthèse

I - Robustesse des asservissements en vitesse

Objectif : Valider les performances globales après implémentation des réglages précédents dans le système de commande du pilote automatique.

II - Sensibilité du système aux variations de la masse volumique de l’air

Objectif : Quantifier la sensibilité du système aux variations d’un paramètre extérieur : la masse volumique de l’air en fonction de l’altitude. Vérifier la robustesse vis-à-vis de la variation de ce paramètre.