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Essais & Simulations n°104-105

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Dossier : Essais virtuels

Applications

Applications Industrielles DR Figure 5 : lance-missiles + missile Meteor avec la pièce d’interface. différente (notamment la répartition entre attaches) ; - les niveaux d’accélérations au pied des équipements peuvent être différents. Il est essentiel, pour optimiser la représentativité de l’essai, de concevoir une interface permettant de retrouver un comportement proche de ce que l’on aurait sous l’avion [3]. Dans le cas présent, un effort important a été porté sur l’amélioration du comportement de l’ensemble en basses fréquences (f < 30 Hz). Au cours de la conception de l’outillage, des simulations ont été réalisées pour s’assurer : - de la tenue de l’outillage ; - des fréquences de l’ensemble ; - des déformées modales : critère du ( et étant les formes modales de l’ensemble missile + lance-missiles sur avion et sur bâti avec l’outillage). DR DR Figure 7 : processus de validation du pilotage. Figure 6 : vue du montage sur l’excitateur. aussi être à l’origine d’une mauvaise représentativité. En effet, l’excitation réelle est triaxe et provient des attaches et du champ aérodynamique. L’essai étant réalisé avec un excitateur électrodynamique unique (figure 6), il n’est pas possible de satisfaire les gabarits de spécification simultanément en chaque point du lance-missiles. Des choix ont donc été réalisés pour satisfaire au mieux l’ensemble des critères et choisir le spectre de pilotage le plus adapté. La démarche retenue est schématisée sur la figure 7. La procédure retenue pour valider l’outillage est schématisée sur la figure 4. Une première phase consiste à réaliser un modèle EF de l’interface et à le coupler au modèle EF de l’ensemble lance-missiles + missile. Le modèle de l’ensemble lance-missiles + missile est celui qui est aussi utilisé, intégré à l’avion lors de la réalisation des simulations complètes d’appontage - catapultage. Le comportement de l’ensemble lancemissiles + missile sur bâti avec outillage est comparé au comportement de l’ensemble lance-missiles + missile sous avion. Le rebouclage sur la conception se fait jusqu’à obtenir un résultat satisfaisant. L’outillage ainsi réalisé est présenté sur la figure 5. Cette approche s’appuie sur les résultats d’une étude réalisée dans le cadre DR Figure 8 : exemple de comparaison calcul/mesure (recalage). d’un Plan d’études amont, financé par le SPAé, réalisé avec MBDA avec une maîtrise d’œuvre assurée par Dassault Aviation [4]. Choix du pilotage Le fait de disposer d’un outillage souple améliore considérablement le comportement d’ensemble du lance-missiles + missile mais ne résout pas toutes les difficultés. Exciter le lance-missiles sur un seul axe à la fois avec une entrée unique peut Cette démarche est beaucoup moins coûteuse que des itérations en début d’essai. Par ailleurs, elle permet, de façon numérique, d’anticiper les problèmes avant l’essai grâce à la prédictivité des modèles (impossibilités de pilotage, risques de surcharge en certains points de la structure…). Apport de la simulation pour la surveillance de l’essai en efforts L’essai statique a permis de démontrer préalablement la tenue du lance-missiles aux charges de dimensionnement. Malgré toute l’attention portée à la représentativité de l’essai de vibrations, celle-ci n’est jamais parfaite, en particulier lorsqu’il s’agit d’un matériel de type emport ou lance-missiles complexe et de grandes dimensions. C’est pourquoi il existe toujours un risque de E SSAIS & S IMULATIONS ● OCTOBRE, NOVEMBRE, DÉCEMBRE 2010 ● PAGE 36

Applications Industrielles dépasser abusivement les efforts de tenue statique lors des essais dynamiques de chocs et vibrations. Pour suivre la tenue structurale, les informations pertinentes sont les efforts et contraintes en-dessous de 40 Hz. Or pendant l’essai de vibrations, le matériel testé est instrumenté uniquement avec des accéléromètres, la configuration du matériel rend l’instrumentation en jauges relativement difficile et coûteuse avec la nécessité de réaliser un essai d’étalonnage préalable. Il a donc été choisi de mettre en œuvre une approche par calcul. Lors des essais, à chaque montée en niveau, l’entrée en accélérations (filtré en BF < 50 Hz) est mesurée au niveau de l’excitateur puis sert d’excitation d’entrée à un modèle Éléments finis de l’ensemble. Les autres accéléromètres présents sur le matériel permettent de valider et si besoin de recaler le modèle (figure 8). Ce même modèle permet ensuite de calculer toutes les informations pertinentes auxquelles la mesure ne donne pas directement accès : contraintes, déplacements, efforts… “ Les temps de calcul très courts ont permis un bouclage en temps réel pendant l’essai. Les temps de calcul très courts ont permis un bouclage en temps réel pendant l’essai. La logique adoptée est présentée sur la figure 9. Conclusion Cet article illustre l’apport de la simulation lors de la démarche de qualification. Les modèles du matériel, développés en Bibliographie [1] Symposium ASTE 1989, Apport de la personnalisation en environnement aéronautique, J.-P. Brevan, Avions Marcel Dassault Bréguet Aviation. [2] Vibrations et chocs mécaniques, Tomes 1 à 6, Ch. Lalanne, Hermès Science Publications. [3] Dynamique des structures industrielles, A. Girard, N. Roy, Hermès Science Publications. [4] Rapport de synthèse, PEA N°02/81019, Maîtrise de la conception et de la tenue structurale des cellules d’avion de combat, Poste 5, Tenue des structures aux sollicitations dynamiques, I. Barber, J. Vacher, Dassault Aviation. DR Figure 9 : surveillance pendant l’essai. phase de conception et recalés lors de la démarche de personnalisation, sont utilisés pour préparer l’essai de qualification et ensuite contribuer au pilotage et à la surveillance en temps réel. Les simulations permettent de concevoir un outillage à l’interface entre le bâti et le ” lance-missiles qui assure d’avoir sur le bâti un comportement de l’ensemble lancemissiles + missile proche de celui observé sous avion. Cette approche est largement inspirée par une étude SPAé [4]. Les mêmes simulations permettent de surveiller finement l’essai, y compris en effort, à partir d’une instrumentation réduite, sans jauge de contrainte et donc sans étalonnage (coût réduit). Dans cette démarche d’optimisation de la représentativité, nous privilégions les équipements et mécanismes devant être impérativement qualifiés en présence du missile. Les équipements pour lesquels la présence du missile ne joue pas de rôle mécanique peuvent être qualifiés seuls si le niveau vibratoire obtenu lors de l’essai global n’est pas jugé suffisamment représentatif ● Isabelle Barber (1) et Jérôme Vacher (1) Abstract Dassault Aviation qualifies equipment behaviour in mechanical environment (shocks from deck-landings and catapultlaunches on aircraft carrier, flight vibrations) following two stages: • a static test to verify correct interfaces and primary structure behaviour at low frequencies (< 30 Hz); • a test on electrodynamic shaker to prove correct substructure and electronic equipments performances and working (between 10 and 2000 Hz). For such large structures as a missile launcher (studied example in this paper), the second kind of test involves representativeness problems (insufficient interfaces representativeness, different modal behaviour…). This presentation intends to illustrate the interest for carried out digital simulations in parallel with vibration tests: • before the test, simulation allows preparation and difficulties anticipation. In particular, flexible tools design (used as interface between the missile launcher and the shaker) leads to similar behaviour of the equipment when fixed on the shaker (with the flexible tool) and mounted under the aircraft; • during the test, the approach allows to reach information none directly available through measurement (loads, accelerations, stresses, displacements levels…) and a better monitoring and control strategy. (1) Dassault Aviation, Saint-Cloud (92). E SSAIS & S IMULATIONS ● OCTOBRE, NOVEMBRE, DÉCEMBRE 2010 ● PAGE 37

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