Poutres non-linéaires pour la simulation des instabilités aéroélastiques des voilures composites très flexibles

Résumé : Les drones solaires de haute altitude et longue endurance (HALE) sont des véhicules aériens propulsés uniquement par l’énergie solaire. La faible puissance disponible impose une optimisation poussée des performances aérodynamiques et structurelles, tout en maximisant la surface alaire. Il en résulte une voilure extrêmement flexible, particulièrement vulnérable aux instabilités aéroélastiques telles que la divergence statique ou le flottement. Une solution pour contrer ces instabilités consiste à exploiter des structures induisant des couplages flexion/torsion, rendus possibles grâce à l’utilisation de matériaux composites. La première partie de cet exposé portera sur la modélisation fluide/structure de ces ailes. Les approches combinent des modèles de poutres intégrant grands déplacements et grandes rotations, avec des modèles aérodynamiques dits « d’ordre faible ». La seconde partie s’intéresse au comportement expérimental d’ailes très flexibles, avec ou sans effets d’anisotropie, testées en soufflerie. Ces expériences permettent notamment de valider les modèles vis-à-vis des vitesses critiques d’apparition des instabilités. Au-delà de ces seuils, des cycles limites de grande amplitude, issus des non-linéarités aérodynamiques et structurelles, peuvent être observés et mesurés. Plus récemment, la capture de ces cycles a été réalisée par moyens vidéo, ouvrant la voie à une amélioration des modèles via des approches Data-Driven. Enfin, un dernier point abordera l’optimisation des effets d’anisotropie afin de repousser les vitesses critiques d’instabilité.

Le mardi 20 mai 2025 à 11h00 / Amphithéâtre François Canac, LMA

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