Remerciements

Projet Bee-Plane Collaboratif

Groupe : 38

CRAPET Franck

TUNE Pierre-Damien

ZUCCHETTA Vincent

Date : 28 Juin 2013

Remerciements

Nous tenons à remercier Monsieur Xavier Dutertre, directeur de la société Technoplane, pour sa disponibilité et les précieux conseils qu’il a pu nous fournir tout au long de ce projet.

Nous remercions également Monsieur Pierre Vinter de nous avoir proposé ce projet, de nous avoir suivi et conseillé durant ces 2 mois.

Table des matières

Remerciements 2

I.Présentation du projet Bee-Plane 4

II.Cahier des charges 7

1.Introduction 7

a.Objet du document 7

b.Documents de références 7

2.Présentation du système 7

a.Problème, objectifs, mission, finalité 7

b.Liste des Parties prenantes 8

III.Liste des travaux actuellement réalisés 10

10

IV.Paramètres associés 11

1.Centrale Paris  11

2.ESTACA  12

3.ESTACA (autre groupe)  13

V.Définition Structure du Bee-Plane (Modification/ajout script matlab) 16

1.Remarques initiales 16

2.Fonction ‘structure_bee_plane.m’ 16

a.Présentation de la fonction 16

b.Entrées et sortie de la fonction 17

c.Définition des éléments de la Bee 17

d.Calcul du barycentre de la Bee 17

e.Définition de la basket 17

f.Création des moteurs 18

3.Quelques notes sur les fonctions 18

4.Exemples de paramétrage 19

VI.Création de la maquette numérique paramétrée sous CATIA 20

Evolution de la maquette 20

22

Ailes 24

Définition surfacique des ailes 24

Importation d’une courbe depuis une série de points 25

Zone d’interface bee-basket 26

Empennages 27

Positions des éléments futurs 28

Représentation finale 29

VII.Salon du Bourget 30

VIII.Futurs développements 31

Calculs MATLAB structure 31

Modélisation 3D sous CATIA V6 31

Interaction entre les logiciels 31

IX.Conclusion 32

Bibliographie 33

Annexe 1 : Script MATLAB de la fonction ‘structure_bee_plane.m’ 34

Annexe 2 : Schéma de calcul de la fonction ‘structure_bee_plane.m’ 44

1. Présentation du projet Bee-Plane

Le domaine aéronautique est l'un de ceux qui font à l'heure actuelle face à un nombre immense de défis dont la résolution suppose de repenser complètement le trafic aérien ainsi que les appareils.

Le volume de passagers transportés par an, mesuré en passager kilomètre transporté (pkt) est en augmentation constante depuis plusieurs décennies et les estimations les plus récentes prévoient son triplement à l'horizon 2050. Par ailleurs, le transport aérien représente déjà 0,85% du PIB mondial.
Pour soutenir cette augmentation, les nouveaux avions doivent répondre à des exigences d'efficacité jusqu'alors peu considérées, en terme de consommation de carburant tout autant qu'en terme de durabilité des structures. Un avion trop gros, par exemple, subira en vol des contraintes mécaniques très importantes qui fragilisent sa structure et peuvent réduire la durée de vie de l'appareil. Les champs d'amélioration de la performance des avions sont l'évolution des matériaux et l'emploi systématique de matériaux composites plus légers optimisant ainsi le rayon d'action des appareils, ce qui conduit à minimiser leur consommation. Une réduction de cette dernière de 30% paraît d'ailleurs envisageable d'ici 2050, bien inférieure cependant aux recommandations d'institutions internationales comme la NASA qui fixent l'objectif à 50% sur la même période pour pallier l'augmentation de la flotte mondiale et de coût du kérosène.
Les alternatives énergétiques au kérosène dans le domaine aérien ne sont toutefois pas viables à l'heure actuelle pour des avions de transport et tout concepteur d'avion de série doit inclure la contrainte du kérosène comme source d'énergie, dont la capacité énergétique massique autant que volumique sont encore inégalées. Il reste toutefois possible de chercher à minimiser l'impact environnemental des avions, tant du point de vue du rejet des gaz à effet de serre que du point de vue des nuisances sonores causées aux riverains à proximité des aéroports, et c'est l'une des lignes de force du projet Bee-Plane.
Par ailleurs, développer un avion demande de prendre en compte des investissements de base colossaux et des temps de retour relativement longs. Il est alors compréhensible que celui-ci doive être produit en grande série pour que l'avionneur puisse espérer rentrer dans ses frais et réaliser des bénéfices.
Plusieurs projets aéronautiques à plus ou moins long terme sont en développement parallèlement au Bee-Plane. On pourra citer les avions supersoniques qui misent sur la réduction du temps de vol et l'augmentation de l'altitude de croisière pour jouer sur la consommation et les nuisances sonores au sol. Une limite évidente est cependant l'énergie nécessaire à l'établissement du régime de croisière. Un autre axe de recherche intéressant est l'augmentation des surfaces portantes, que ce soit dans le cas des ailes portantes où toute la structure (ailes et fuselages) contribue à la portance ou dans celui des avions à ailes rhomboédriques (dans lesquels le bout des ailes est relié à l'empennage). Ces derniers permettent de limiter le phénomène de downwash en bout d'aile, ce qui rendrait possible une augmentation de la cadence des décollages dans les aéroports et réduit la traînée en vol de façon significative. À plus long terme sont également envisagés des avions électriques, à ceci près que le verrou technologique du stockage d'une quantité d'énergie électrique suffisante au vol n'est pas levé à l'heure actuelle.
Le Bee-Plane situe également l'innovation sur le terrain de la consommation de kérosène, puisque cet avion est muni de turbopropulseurs, qui permettent une vitesse en vol moindre par rapport aux turboréacteurs (700 à 800 km/h contre 1000km/h environ) mais également une consommation moindre. Cependant, c'est au niveau de l'utilisation des infrastructures que le Bee-Plane présente une avancée majeure : constitué d'une structure porteuse, la Bee, comportant les ailes, le cockpit, les moteurs et les trains d'atterrissage et d'un basket, chargement de passagers ou de conteneurs de marchandises ou de matériel militaire ou humanitaire et contenant également la majeure partie de carburant de l'avion. Le Bee

Plane ne nécessite donc qu'un quart d'heure d'immobilisation au sol entre deux vols contre plus d'une heure pour les appareils actuels. Par ailleurs, le Bee-Plane répond à une part importante des problèmes de places de garage pour les avions dans les aéroports actuels, en limite de surcharge vu l'augmentation de la flotte globale.

Cet avion est propulsé par deux moteurs TP400 Snecma et un Turbofan incorporé dans l'axe du fuselage est destiné à soutenir les deux autres moteurs au décollage et à l'atterrissage. L'avion présente en outre des caractéristiques commerciales proches de celles de l'A321 en terme de chargement : capacité de 150 à

200 passagers et environ 100 tonnes au décollage. L'objectif de consommation se situe environ à la moitié de celle des avions de même gamme sur le marché. Au final, les coûts d'utilisation du Bee

Plane sont deux fois moins élevés que ceux des avions semblables exploités à l'heure actuelle par les compagnies aériennes.

Le projet Bee-Plane géré par Monsieur Dutertre est un projet plus qu’ambitieux visant à révolutionner le domaine du transport aérien. Pour l’aider à avancer et pour peaufiner son travail, M.Dutertre propose à différentes écoles de participer à l’élaboration de son projet et pour l’instant Centrale Paris, l’ESTACA, l’IPSA, l’INSA et Supméca s’y sont rattachés. Plusieurs élèves de différentes écoles et possédant un bagage technique différent doivent donc collaborer. La coordination, le partage d’informations et la communication sont de ce fait plus qu’impératifs. Ce travail de mise en commun des différents travaux et donnés déterminés au fil du temps n’a malheureusement pas pu être fait par manque de temps. Il est cependant capital à l’avancée du projet afin d’éviter que plusieurs groupes travaillent sur le même sujet et multiplient les paramètres différents sur une même partie d’avion.

Le projet de Bee-Plane collaboratif vise donc à réunir toutes les informations importantes afin de les rendre disponibles rapidement aux prochains groupes de travail et ainsi permettre au projet Bee-Plane d’avancer dans une seule et unique direction.