Valve design of hydro-mechanical servoactuator under cost and mixability criteria
Conception d'un distributeur de servocommande hydromécanique sous critères de coût et de mixabilité
Résumé
The servoactuators assist the pilot to control the helicopter with accuracy and small pilot loads. This work concerns the design and manufacturing of hydraulically supplied and mechanically signaled servoactuators. The valve is the most costly servoactuator device. It is difficult to design and to manufacture. This device is also the one that mainly influences the servoactuator performance. The thesis main objective is to design a low cost servoactuator which has similar performances as one of the servoactuators already in service. This objective has been spread in three steps: modelling of servoactuator and in particular the power controller stage of the servoactuator model-based design of the valve manufacturing of servoactuator prototypes and validation through tests In the first chapter some technological solutions for the future design are selected for the servoactuator and the valve to meet the requirements of the application. The second chapter presents the models and tools for the design and manufacturing of the servoactuator valve. The third chapter deals with the pre-design and the manufacturing of the first valves. The chosen methodology for the valve pre-design is model-based. A new low cost manufacturing process is developed based on the asymptotic representation of the pressure gain characteristic curve. The fourth chapter presents the final design of the valve. As the assessment of the mixability criterion is not concluding, a new valve geometry is proposed. The design is updated using a model-based approach and validated by experimental tests.
Les servocommandes aident le pilote à contrôler l'appareil avec précision et peu d'effort au manche. Le travail de thèse concerne le design et la fabrication de servocommandes à entrée mécanique et puissance hydraulique. Le distributeur est la pièce la plus coûteuse et la plus difficile à concevoir et à fabriquer de la servocommande. Cette pièce est également celle qui influence principalement les performances de l'actionneur. Le principal objectif de la thèse est de concevoir une servocommande faible coût qui possède des performances similaires à une servocommande actuellement utilisée. Cet objectif a été scindé en trois étapes : Modéliser une servocommande et en particulier l'étage pilote de celle-ci Concevoir le distributeur à partir de ce modèle Fabriquer des prototypes de servocommande et valider la conception grâce à des essais Dans le premier chapitre, des solutions techniques du futur design sont sélectionnées pour la servocommande et le distributeur afin de répondre aux exigences de l'application. Le second chapitre présente les modèles et outils pour le design et la fabrication du distributeur de servocommande. Le troisième chapitre concerne le pré-design et la fabrication des premiers distributeurs. La méthode choisie pour le pré-design du distributeur est basé sur une exploitation de modèle. Une nouvelle méthode de fabrication bas coûts est développée basée sur la représentation asymptotique de la courbe de gain en pression. Le dernier chapitre présente le design final du distributeur. L'évaluation à partir d'essais de l'exigence de mixabilité n'étant pas concluante, une nouvelle géométrie de fente pour le distributeur est proposée. Le design est donc mis à jour grâce à une approche basée sur le modèle puis validé par des essais.
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