Un des principaux phénomènes qui apparaissent dans les systèmes aéroélastique dynamiques est le flottement. Dans une situation de comportement linéaire, le système montre du flottement classique qui peut se définir comme une vibration auto-excité de la structure liée à l'extraction d'énergie de l'écoulement. Ce phénomène est dû à l'effet de transfert énergétique de l'écoulement vers la structure.

Cet énergie modifie les modes vibratoires conduisant à une coalescence modale pour une vitesse donnée, dite vitesse de flottement. Un mode double apparait et l'amortissement vu par la structure devient négatif et conduit à une réponse divergente. Si la vitesse de l'écoulement dépasse la vitesse du flottement, l'amplitude du mouvement commence à croître de façon exponentielle jusqu'à endommager la structure.

La présence de non linéarités peut changer drastiquement le comportement du système. D'autres phénomènes tels que les oscillations de cycles limites peuvent apparaître dans la réponse du système. Lors d'une oscillation de cycle limite, la vibration a une amplitude importante mais reste constante pour une vitesse d'écoulement donnée. Les oscillations de cycle limite peuvent être observées dans des régimes sous critiques ou sur critiques, c'est-à-dire en dessous ou au-dessus de la vitesse du flottement classique, avec des formes de plans de phase variés et complexes.

Pour augmenter la vitesse de flottement d'un système dynamique, les méthodes actives (avec ajout d'énergie) sont très efficaces mais elles ne sont pas recommandées en cas de défaillance (ie. Perte de puissance). Les « Tuned Vibration Absorbers » (TVA) sont de bonnes alternatives et leurs utilisations sont assez communes dans des applications de génie civil. Les TVA classiques sont simples et efficaces, mais seulement pour une plage de fréquences restreinte. Comme les fréquences naturelles du système aéroélastique aile/aileron changent avec la vitesse de l'écoulement, les TVA ne sont pas la meilleure solution. Des stratégies semi-actives pourraient régler ce problème mais la dépendance énergétique restera présente. Pour ces raisons, nous proposons de choisir un oscillateur de type «Nonlinear Energy Sink » (NES), un oscillateur avec une rigidité purement cubique qui présente une grande capacité à amortir les vibrations pour une large plage de fréquences et une masse ajoutée minimale. Cet absorbeur pourra nous permettre de faire du contrôle passif de flottement dans une configuration innovante d'aileron-NES qui permet de ne pas ajouter de masse et en modifie très peu la structure de l'aile.

Les objectifs de cette étude sont :

Concevoir et dimensionner un oscillateur non linéaire capable de réaliser un contrôle passif aéroélastique d'une aile d'avion sans ajouter de la masse.

Identifier les modèles numériques adéquats pour comprendre la physique structurale et aérodynamique du système.

Analyser cette physique complexe via une approche expérimentale en 2D et puis en 3D.