Experimental closed-loop control of flow separation on a flap

Contrôle expérimental en boucle fermée du décollement sur un volet

Timothée Chabert (1)

1 ONERA

Boundary layer separation from flaps is responsible for large performance losses during take-off and landing phases of an aeroplane flight, including loss of lift and drag increase. On modern aircraft, a slot located between the wing and the flap enables to increase lift at low speed. To manage this slot, flap deployment systems are very complex and heavy. It would be of interest to simplify them and replace the slot by separation control devices whose parameters such as injected momentum and forcing frequency can be adapted in closed-loop and real-time. The present study aims at developing algorithms to control those parameters in order to fulfill two objectives, the first one is to maintain the flow attached when the flap is progressively deflected, the second one is to provide maximum lift despite of massive separation at high flap deflection angles, when the momentum injected into the flow is no more sufficient to reach full reattachment. In the literature, the first objective is related to the framework of flow separation control, and the second one to the framework of separated-flow control

Le décollement de la couche limite sur un volet est responsable de pertes de performances importantes, telles qu'une chute de la portance et une augmentation de la traînée, lors des phases de décollage et d'atterrissage d'un avion. Les aéronefs modernes sont équipés de volets dont le déploiement laisse apparaître une fente qui permet d'augmenter la portance aux faibles vitesses. Les mécanismes de déploiement associés sont lourds et complexes. Dans le but de les simplifier, l'idée consiste à supprimer la fente entre le volet et l'aile, et à la remplacer par un dispositif de contrôle du décollement de type " soufflage pulsé ". Les travaux de thèse proposent l'adaptation temps-réel en boucle fermée des paramètres du soufflage, c'est-à-dire la quantité de mouvement injectée dans l'écoulement et la fréquence de forçage. Les algorithmes de contrôle développés durant l'étude ont permis de répondre à deux objectifs, le premier étant de maintenir l'écoulement attaché lors d'un braquage progressif du volet, et le second de garantir une portance maximale malgré le décollement qui survient inévitablement aux forts angles de braquage lorsque l'apport de quantité de mouvement du contrôle est trop faible. Ces deux objectifs se classent respectivement dans le cadre du contrôle direct du décollement (flow separation control) et le cadre du contrôle des écoulements décollés (separated-flow control).

Mots clés: Flow separation; Flap; Pulsed slot

Mots clés: Décollement; Volet; Fente pulsée; Contrôle; Boucle fermée; Ecoulement

Domaines: Mécanique [physics.med-ph]

Timothée Chabert. Contrôle expérimental en boucle fermée du décollement sur un volet. Mécanique [physics.med-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2014. Français. ⟨NNT : 2014PA066011⟩. ⟨tel-00966550⟩