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Conception d'un réseau de secours électrique pour l'aéronautique

Langlois, Olivier. Conception d'un réseau de secours électrique pour l'aéronautique. PhD, Institut National Polytechnique de Toulouse, 2006

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Official URL: http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000243/

Abstract

Depuis le concept d'avion « plus électrique » introduit il y a plusieurs années, l'électricité prend une part croissante dans les systèmes embarqués aéronautiques. Cela implique de nombreux changements dans les réseaux de bord, et également dans la partie du réseau électrique utilisée en secours. Dans ce mémoire, une attention particulière est portée sur l'approche méthodologique de conception, qui passe notamment par une modélisation adaptée de chaque équipement utilisé en dernier secours. Parmi eux, les sources électriques constituant la génération de secours, dont l'actuelle turbine éolienne, ainsi que les actionneurs de commande de vol, de type électro-hydrostatique, sont étudiés de manière approfondie. Ces éléments impliquent divers domaines physiques, tels que la mécanique, l'hydraulique et l'électricité. Pour cette raison, la modélisation adoptée est de type Bond Graph, pertinente par sa capacité à représenter de façon unifiante des systèmes multiphysiques. En outre, une représentation en courant continu « équivalent » est choisie afin d'améliorer les performances de simulation et de se placer dans un contexte de réseau de bord futur. La modélisation concerne également la mission de secours que doit accomplir l'avion. Cela permet de connaître le besoin énergétique et d'obtenir un modèle systémique complet à finalité intégrée. Le concept d'hybridation de deux sources de nature différente est étudié dans le but de profiter des caractéristiques de chacune d'elles. Ce concept s'appuie sur une source traditionnelle de type turbine éolienne, jouant le rôle de source d'énergie, associée à un dispositif de stockage électrochimique, jouant le rôle de source de puissance instantanée. Plusieurs architectures d'hybridation sont proposées et dimensionnées, en utilisant différentes stratégies de gestion d'énergie, avec pour objectif de remplir la mission avec une masse embarquée minimale. L'usage de relations de similitude pour le redimensionnement des sources électriques permet d'obtenir des paramètres réalistes, en particulier pour le dimensionnement d'une nouvelle turbine éolienne. Ces relations sont également employées pour l'estimation de la masse de chaque composant. La génération électrique hybride montre ainsi un gain de masse potentiel par rapport à des solutions conventionnelles. Enfin, l'intégration des systèmes de génération de secours dans l'avion fait l'objet d'une étude particulière. Cette intégration est entendue aux sens physique, électrique et fonctionnel, en s'intéressant respectivement à l'emplacement, au raccordement et à l'utilisation des systèmes dans l'avion. L'idée de mutualiser le dispositif de stockage est notamment abordée, permettant d'exploiter au mieux ce dernier, en répondant en partie aux problématiques liées à l'avion « encore plus électrique ».

Item Type:PhD Thesis
Uncontrolled Keywords:
Institution: Université de Toulouse > Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT
Laboratory name:
Research Director:
Roboam, Xavier and Piquet, Hubert
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