Loading...
Please wait, while we are loading the content...
Similar Documents
Étude aéropropulsive d'un micro-drone à voilure tournante pour l'exploration martienne
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Desert, Thibault |
| Copyright Year | 2019 |
| Abstract | Un micro-drone a voilure tournante est l’appareil aerien optimal pour assister un rover d’exploration a la navigation sur la planete Mars. Toutefois, les ecoulements qu’il rencontre sont compressibles a tres faible nombre de Reynolds, ce qui constitue un domaine de l’aerodynamique inedit et quasiment inexplore a ce jour. L’objectif de la these est de comprendre, simuler et recreer experimentalement les phenomenes aerodynamiques lies au regime inedit des ecoulements martiens pour concevoir un systeme propulsif performant. Apres avoir valide les outils de simulation numerique, le comportement instationnaire des ecoulements est etudie sur des geometries 2D et 3D. L’ecoulement est domine par la viscosite : les couches limites laminaires sont epaisses et le decollement a beaucoup d’influence sur son comportement tres instationnaire. Par la suite, plusieurs millions de geometries de profil sont evaluees par un processus d’optimisation base sur un code 2D stationnaire. Les profils optimises sont fortement cambres (entre 5.5% et 7%) et de faible epaisseur relative (e/c environ 2%). Le bord d’attaque et le bord de fuite sont tres cambres pour permettre respectivement l’adaptation a l’ecoulement incident et la fixation du point de decollement de la couche limite. A partir des geometries de profils, l’ensemble du systeme propulsif est optimise par integration des polaires 2D. La theorie des elements de pale permet de determiner rapidement les configurations les plus performantes aerodynamiquement. Et une methode de sillage libre permet l’optimisation de rotors isoles et de systemes propulsifs coaxiaux. Les rotors ont des solidites et des vrillages importants, ce qui rappelle les formes d’helices marines. Les simulations Navier-Stokes 3D mettent en evidence la tridimensionnalite des ecoulements sur la pale, elle est fortement correlee avec la solidite du rotor et le vrillage de bout de pale. La rotation stabilise la couche limite et donne lieu a un decollement stable au bord d’attaque pour certaines geometries. Le devrillage en bout de pale permet de stabiliser le tourbillon et de diminuer la perte induite. Un banc de mesure est place dans un caisson depressurise pour estimer les efforts de poussee et de couple generes par les rotors optimises en conditions aerodynamiques martiennes. Les essais permettent de valider les tendances d’estimation des codes de simulation ainsi que les processus d’optimisation. La configuration bi-rotors coaxiaux, en comparaison avec une configuration a deux rotors adjacents, permet un gain d’encombrement de moitie pour une perte sur la puissance de seulement 15%. C’est la configuration la plus adaptee pour un micro-drone en atmosphere tenue. Un systeme propulsif coaxial optimise (de diametre 30 cm) permettrait de sustenter un micro-drone d’environ 400 grammes en conditions nominales sur la planete Mars. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://depozit.isae.fr/theses/2019/2019_Desert_Thibault_D.pdf |
| Alternate Webpage(s) | https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-02190129/document |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
