Prédiction et prévention des risques aéroélastiques des pseudo-satellites HALE extrêmement flexibles – FlexHALE

Les pseudo-satellites à haute altitude et longue endurance (HALE) sont des drones fonctionnant à l'énergie solaire. Leur endurance quasi illimitée leur permet d’être une alternative écologique aux satellites. La plupart des projets de drones HALE solaires passés et actuels ont connu des problèmes aéro-structurels majeurs. Leurs ailes très flexibles sont en effet extrêmement sensibles aux instabilités aéroélastiques, ce qui fait de leur conception un défi technologique majeur. Les codes développés jusqu'à présent pour simuler et prévoir ces instabilités se concentrent davantage sur le calcul des vitesses critiques que sur le comportement dynamique atteint après le début du flottement, comme les cycles limites (LCOs). Ces phénomènes, liés aux non-linéarités géométriques de la structure et au décrochage dynamique, sont particulièrement difficiles à modéliser. En particulier, il n’existe pas de modèle analytique fiable pour simuler le décrochage dynamique de ces ailes flexibles en 3D. Une nouvelle stratégie basée sur l'assimilation des données combinant modélisation et expérimentation apparaît donc comme une alternative prometteuse.
Afin de concevoir des drones solaires HALE plus sûrs, l'objectif principal du projet FlexHALE est de développer un jumeau numérique d'aile hautement flexible en vue de l’optimisation de son caisson de voilure en composite. L’élaboration d'un outil de simulation aéroélastique non-linéaire pour l’analyse post-flottement constitue la première étape du projet. Les résultats des essais en soufflerie sur des ailes composite très flexibles en flottement analysés avec des caméras seront utilisés pour valider le modèle et l’enrichir de forces aérodynamiques 3D basées sur les données expérimentales. Enfin, la forme du caisson et les séquences d’empilement du composite seront optimisées pour influencer le couplage flexion/torsion directement impliqué dans le déclenchement du flottement (adaptation aéroélastique).