[Home bibliotech]
Home > Les thèses en ligne de l'INP

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

Langlois, Olivier (2006) Conception d'un réseau de secours électrique pour l'aéronautique. (Design of an electrical emergency network for aeronautic applications.)

Full text available as:

PDF - Requires a PDF viewer such as GSview, Xpdf or Adobe Acrobat Reader
4.89 Mo

Prix Léopold Escande 2006 (more)

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 ». ABSTRACT : Since the “more electric aircraft” concept introduced several years ago, the importance of electricity sharply increases in aeronautical systems. A lot of changes occur in electrical embedded networks and also in the part used in the event of an emergency. This thesis focuses one's attention on the design methodological approach, which deals with a suitable modeling of each equipment used in emergency cases. Among them, electrical sources making up the emergency generation system, including the current ram air turbine, and the flight control actuators, of electro-hydrostatic type, are detailed. Those elements involve different physical domains, such as mechanics, hydraulics and electricity. For this reason, Bond Graph formalism is chosen, since this modeling tool represents every physical domain with a same drawing. On the other hand, the “equivalent” direct current is used in order to enhance simulation performances and to consider the context of future networks. The modeling also includes the aircraft mission in order to identify precisely the energetic needs and to get a complete systemic design. The hybridization of two different electrical sources is studied to take advantage of each of them. This concept is based on a conventional ram air turbine, in the role of an energy source, associated to an electrochemical storage device, in the role of an instantaneous power source. Several hybridization architectures are proposed and sized, using different energy management strategies, with the aim of fulfilling the aircraft mission with a minimum onboard mass. Similarity relations are used to resize electrical sources. They allow getting realistic parameters, in particular for resizing a new ram air turbine. These relations are also employed to estimate the mass of each component. Thus, the hybrid electrical power generation system shows a mass reduction compared to conventional solutions. Finally, the integration of emergency power electrical generation devices in the aircraft is studied. This integration concerns physical, electrical and functional aspects, regarding respectively the place, the electrical connection and the way to be used of each device in the aircraft. Multifunctional use of the storage device is notably introduced, allowing a best working of this device inside the whole network, in the framework of the “even more electric aircraft”.

Department:Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique Industrielle - LEEI (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Roboam, Xavier and Piquet, Hubert
Uncontrolled Keywords:Aéronautique - Réseaux de bord - Secours électrique - Conception systémique - Modélisation Bond Graph - Dimensionnement - Hybridation - Stockage d'énergie. KEYWORDS : Aeronautic - Power electrical network - Emergency situation - Systemic design - Bond Graph modelling - Sizing - Hybridization - Energy storage
Subjects:Electrical engineering
Electronics > Signals, images and telecommunications
Deposited On:19 December 2006

Archive Staff Only: edit this record


Contacts | Infos légales | Plan du site | Intranet

(c)INP de Toulouse 2012 - Tous droits réservés. -  INP Communication