Définition des paramètres mesurés

Au cours d’un vol, l’avion passe par différentes phases, par exemple la montée et l’atterrissage, et en fonction de l’objectif à accomplir, le niveau de performance requis diffère. Dans une phase terminale, telle que l’approche ou l’atterrissage, un niveau plus élevé de précision est nécessaire, avec une plus grande rapidité pour corriger une déviation. Dans des phases de vol non terminales, le suivi serré n’est pas une nécessité. En revanche, l’enveloppe opérationnelle de vol est élargie et l’avion doit opérer jusqu’à l’altitude plafond et sur toute la plage de vitesse autorisée. Pour chaque phase de vol, des seuils de performance pour certains paramètres forment trois niveaux distincts de qualités de vol. Dans la présentation des résultats, ceux qui sont liés à un niveau de performance seront présentés en premier et auront généralement une plus grande importance dans l’évaluation. Les paramètres additionnels qui ne possèdent qu’une valeur extrema seront présentés en second. Certains résultats ne seront pas représentés graphiquement, mais une confirmation dans le texte confirmera que la valeur a été mesurée lors des essais et que les extremums n’ont pas été dépassés lors de la simulation.

4.1.3.1 Dynamique longitudinale

Pour la dynamique longitudinale, le manuel MIL-HDBK-1797 (Department of Defense, 1997) définit trois exigences qui sont applicables dans le cadre d’une évaluation de performance de notre contrôleur : exigences générales pour la dynamique courte période, pour la fréquence de ce mode et pour la réponse d’un contrôleur en tangage.

Dans l’évaluation générale de la dynamique courte période, nous comparons l’amortissement de ce mode avec le paramètre CAP (Control Anticipation Parameter). Ce paramètre relie l’accélération angulaire initiale en tangage au facteur de charge lorsque l’aéronef est établi à une vitesse angulaire constante lors d’une commande de cette dernière (Department of Defense, 1997). Bien que cette valeur dépende grandement de l’aérodynamisme et qu’un contrôleur n’ait qu’une influence limitée sur cette valeur, nous allons nous assurer que des qualités de vol de niveau 1 soient atteintes (Tableau-A VII-2), et que l’amortissement du mode

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courte période respecte ce niveau également. Les limites des différents niveaux de performance sont incluses dans la Figure-A VII-1.

Le deuxième critère d’évaluation de performance se rapporte à la fréquence du mode courte période. Des limites sont définies pour la fréquence propre de ce mode et le paramètre ⁄ , qui est le facteur de charge en régime permanent divisé par la variation de l’angle d’attaque à vitesse constante (Department of Defense, 1997). Ce dernier paramètre sert donc indirectement à déterminer la fréquence minimale pour rencontrer le plus haut niveau de performance. Ces limites sont encore une fois présentées à l’Annexe VII avec la Figure-A VII- 2.

Le troisième critère de performance est une validation directe de la réponse courte période avec un contrôleur en tangage. Des valeurs limites sont définies pour l’amortissement de ce mode et le produit de la fréquence propre et du paramètre , le zéro de la fonction de transfert de l’équation (4.1) (Figure-A VII-3). Ce produit représente le retard de la phase entre la réponse de l’angle de tangage ( ) et l’angle de trajectoire de vol ( ) (Department of Defense, 1997).

En plus des critères mentionnés précédemment, les ouvrages de référence contiennent des limitations pour un certain nombre de paramètres. Par exemple, le manuel MIL-HDBK-1797 (Department of Defense, 1997) nous présente des valeurs telles que le ratio des extremums en régime transitoire (Tableau-A VII-5), le retard équivalent (Tableau-A VII-4) et le temps de réaction (Tableau-A VII-6), ce dernier variant avec la vitesse propre.

De façon plus générale, la référence MIL-DTL-9490E (Department of Defense, 2008) spécifie des prérequis supplémentaires pour un système de pilotage automatique. Par exemple, à moins d’être défini spécifiquement, tout mode oscillatoire nécessite un amortissement supérieur à

> 0,3. Également, une erreur en régime permanent pour la commande d’un angle de tangage doit être inférieure à 0,5°. Finalement, lors une manœuvre pour laquelle le maintien de la

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vitesse est possible avec les limites de performance de l’avion, l’automanette doit maintenir une tolérance de plus ou moins 5 nœuds pour la vitesse indiquée.

4.1.3.2 Dynamique latérale

Précédemment, pour la dynamique longitudinale, nous avons présenté de nouveaux paramètres qui sont le résultat d’une opération mathématique de valeurs directement mesurées lors de la collecte de données. Pour la dynamique latérale, aucune nouvelle variable n’est introduite et les qualités de vol de l’avion sont entièrement définies avec des mesures directes des variables de sortie.

Un des modes que nous devons asservir avec notre contrôleur est le roulis hollandais. Dans notre conception, nous adressons cette oscillation avec une commande d’angle de dérapage remplissant le rôle d’amortisseur de lacet et de coordonnateur de virage. Le manuel MIL- HDBK-1797 (Department of Defense, 1997) définit des valeurs minimums pour l’amortissement de ce mode ( ), sa fréquence propre et un produit des deux paramètres (Figure-A VII-4). Il est aussi mentionné que l’amortissement maximal requis est

= 0,7. La valeur n’est pas une limite, mais bien la cible maximale nécessaire pour un avion de ligne. La spécification MIL-DTL-9490E (Department of Defense, 2008) définit également des maximas pour l’angle de dérapage, l’accélération linéaire latérale lors d’un mouvement de roulis et en régime permanent.

Finalement pour la commande d’angle de roulis, le paramètre principal à évaluer est la constante de temps pour l’amortissement de roulis ( ). Comme présenté au Chapitre 4.1.2, ce mode est normalement représenté par une dynamique du premier ordre. Cependant, avec l’équation de moment utilisée, nous devons déterminer deux pôles pour la réponse de la commande. Donc, afin d’évaluer ce paramètre, nous devons utiliser la relation de l’équation (4.6). Étant donné que le taux d’amortissement n’est pas spécifié, nous pouvons utiliser la valeur par défaut minimal de 0,3.

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