Revue d’architecture Mercredi 02 Novembre 2005 V-1.

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1 Revue d’architecture Mercredi 02 Novembre 2005 V-1

2 Revue d’architecture Introduction Organisation Choix technologiques Industrialisation Point Economique Conclusion

3 EAC 2-nov.-05 3 Introduction Objet de la revue d’architecture. Présentation de l’organisation. Présentation de nos choix.

4 EAC 2-nov.-05 4 Organisation Organisation hiérarchique Chef de projet Simon ROBERT Assistant chef de projet (RH, logistique) Emmanuel DIVAN Direction technique David MARTIN Direction industrielle Fabien GARNIER Direction financière Morgan JACOB Direction achat Alexandre NIVAULT Direction marketing David SEZNEC Direction commerciale Romain CHANA SDF, qualité Daniel STALPH

5 EAC 2-nov.-05 5 Organisation Planning Le planning a été établie à partir du diagramme ci-dessous: Avion Performances Aéro Fuselage Voilure Réacteurs Centrage Empennages horizontaux Empennages verticaux Trains d’atterrissages Equipement AvioniqueHydraulique Conditionnement d’air

6 EAC 2-nov.-05 6 Architecture Sommaire Aménagement Motorisation et APU Voilure Dimensionnement Empennages Trains d’atterrissage Avionique Circuit hydraulique Circuit de conditionnement d’air Segmentation EAC 100

7 EAC 2-nov.-05 7 Classe affaires: 12 sièges (+2) Classe économie: 54 sièges (+4) 66 passagers 138’’ 145’’ 30’’ 145’’ 160’’ 1000’’=25.4m 37’’ 60’’ Version courte EAC 50

8 EAC 2-nov.-05 8 Classe affaires: 16 sièges (+1) Classe économie: 90 sièges (+5) 106 passagers 1225’’=31m 138’’145’’37’’ 60’’ 30’’145’’ 160’’ 30’’ Version longue EAC 100

9 EAC 2-nov.-05 9 Classe économie: sièges (+) passagers 1225’’=31m 138’’145’’ 30’’ 160’’ FRET 145’’ 337’’=8.5m 60’’ 30’’ Version combi: EAC 100 C

10 EAC 2-nov.-05 10 Section du fuselage

11 EAC 2-nov.-05 11 Sièges PNC: Masse: 15 à 20 Kg Prix: environ 7500 USD Siège Observateur: Masse: 10 à 15 Kg Prix: environ 12 500 USD Sièges PNT: Masse: 20 à 25 Kg Prix: environ 15 000 USD Sièges

12 EAC 2-nov.-05 12 Conçu pour avion mono- couloir a fuselage étroit. Siege et appuis-tête réglables mécaniquement. Repose verre Grand acoudoir central. Pré équipement pour le système de distraction en vol. Recaro Basic Line Sièges

13 EAC 2-nov.-05 13 Maintenance et entretien aisés. Démontage et remontage dossier sans outils. Remplacement rapide des tablettes repas. Marche pieds intégrés. Coussin flotaison Pré-équipement video et telephone. Support lombaire. Sicma Aero Seat SK3 Sièges

14 EAC 2-nov.-05 14 3 modules. Consignes de sécurité. Projection de films. Suivi en temps reel de la trajectoire de l’avion. Paramètres de vol. Ecran tactile Zone d’insertion de la carte magnétique Zone d’insertion des cassettes pouvant comporter films et démonstration de sécurité Animation cabine

15 EAC 2-nov.-05 15 Motorisation - APU Motorisation CFM 56 7-B : EAC 50 : CFM 56-7B 22 (101 KN) EAC 100/ 100 C : CFM 56-7B 27 (121 KN) APU APS 3200 D’ Hamilton Sundstrand

16 EAC 2-nov.-05 16 Voilure Implantation voilure Voilure Basse Voilure basseVoilure hauteVoilure médiane Avantages - Maintenance facilitée. - Adapté à un train de voilure. - Décollage court. - Aile et moteurs à l’abris des projections. - Aérodynamique. Inconvénients - Chargement fret et passager peu aisé. - Aile et moteurs susceptibles d’êtres endommagés par des projections. - Maintenance aile et moteur plus difficile. - Système complexe de pompage carburant. - Fixation et structure complexe entre le fuselage et l’aile. Choix en fonction du type de mission Chargement → Echelle en option Dièdre !!!

17 EAC 2-nov.-05 17 Voilure Choix du dièdre Meilleure stabilité aérodynamique GARDE AU SOL (réglementation) 60 cm entre réacteur et sol. (5° d’angle) → Limitation des injections dans le moteur et des projections sur les ailes. → Maintenance plus facile. → Accès à la soute à bagage. Moteur à l’emplanture Efforts structuraux et moteurs.

18 EAC 2-nov.-05 18 Voilure La flèche La flèche est déterminée à partir d’un mach critique de 0.7. Elle est de 31.4° Avantages Nécessaire lorsqu’on vole en transsonique (M = 0.78). Retarde le décrochage statique et en diminue les effets. Inconvénients Diminution de la pente Cz = f (incidence). Diminution du Cz max. Partie centrale normale au fuselage Atténuer les interactions aile- fuselage Cz α

19 EAC 2-nov.-05 19 Le profil calage variant de façon linéaire de +4° à -1° (hypothèse susceptible d’être modifiée) → limitation du décrochage de l’aile. Utilisation d’un profil NACA 23012 (épaisseur suffisante pour emport carburant et littérature abondante). Utilisation d’un profil NACA 23014 de l’emplanture à la cassure (meilleure jonction avec le fuselage, emport plus important de carburant). Voilure

20 EAC 2-nov.-05 20 Détermination du volume de carburant Plusieurs paramètres d’entrée sont nécessaires : La géométrie de l’aile Les profils Hypothèses sur les réservoirs Hypothèses sur le carburant  Prennent 90% du volume des caissons des 2 ailes  Profil variant linéairement de l’emplanture et à la cassure  Masse volumique de 0,8T/m 3 Résultats obtenus : 9m 3 de volume de caisson par aile Volume disponible pour 13T de carburant dans l’ensemble de la voilure Conséquences : Nécessité de prévoir des réservoirs supplémentaires

21 EAC 2-nov.-05 21 Dimensionnement de la voilure But : Dimensionnement à partir de la règlementation JAR 25 Hypothèse de répartition de la portance Hypothèses de masses surfaciques et de masses uniformément réparties Obtenir une estimation de la masse de l’aile à 10% près Paramètres et hypothèses pris en compte : Ces éléments nous permettent de dimensionner le revêtement intrados à la contrainte de rupture et le revêtement extrados au flambage local et général Ainsi, nous obtenons une masse totale de l’aile avec trains d’atterrissage et moteurs de 9130 kg Nous arrivons à une masse voilure (uniquement la structure) de 2130 kg

22 EAC 2-nov.-05 22 But principaux au stade de l’architecture : 1) Déterminer la configuration de l’empennage, 2) Les surfaces des dérives verticale et horizontales. Choix de la configuration : Configuration «Classique » Données principales déterminées : 1) Surface de la dérive verticale : 18m², 2) Surface de l’empennage : 2 x 10.5 = 21.0m², 3) Surface de la gouverne verticale : 4.5m², 4) Surface des gouvernes de profondeur : 2 x 2.625 = 5.25m², 5) Flèche de la gouverne verticale : 40°, 6) Flèche de l’empennage horizontal : 34°, 7) Dièdre de l’empennage horizontal : 5°, 8) Profil NACA 0009 L’empennage

23 EAC 2-nov.-05 23 Justification de la configuration classique : Prise en compte de diverses configurations existantes, Analyse de l’existant pour le même type d’avions (A318, B373-600, Mercure 100, Embraer 190, Tu334-100) Etablissement d’une matrice multicritères sachant que le choix d’une voilure basse avec moteurs sous aile a été faite préalablement, Exemple de critères considérés : Maintenance, Projection, Structure, masse, performances, etc, Justification des caractéristiques : Profil symétrique => NACA 0009 par exemple (Autres possibilités), Surface verticale : => 18% Surface alaire Surface horizontale : => 21% Surface alaire L’empennage

24 EAC 2-nov.-05 24 Allongement, flèche, Effilement, dièdre : Analyse de l’existant pour ce type de configuration + Plages fournies dans la littérature + Esthétisme Surface des gouvernes : 25% de la surface Dimensionnement plus précis par la suite, pouvant impliquer des modifications sur les allongements et l’effilement final L’empennage

25 EAC 2-nov.-05 25 Trains d’atterrissages 7m 1.7m 0.9m 1.7m Trains arrières et avant Train avant (deux roues, largeur 0.6m)

26 EAC 2-nov.-05 26 3 systèmes indépendants 3000 psi Éléments à approvisionner en air: 1 Servocommandes 2 Train d’atterrissage 5 Inverseurs de poussée 3 Porte de fret 4 Freins 4 2 5 1 3 Le système hydraulique

27 EAC 2-nov.-05 27 Le système hydraulique Sources de pression hydraulique A: les deux réacteurs B: le système électrique C: ram air turbine D: power transfer unit E: groupe sol (en maintenance) A E B D C

28 EAC 2-nov.-05 28 Conditionnement d’air Le cycle à air. Source de prélèvement d’air: A: Les réacteurs B: L’APU C: Groupe sol Éléments à approvisionner en air: 1: Pressurisation 2: Climatisation 3: Baie avionique 4: Démarrage des réacteurs 5: Système de pressurisation hydraulique 6: Système de pressurisation de l’eau. Le système de dégivrage sera électrique A1 A2 B C 1 2 3 4 5 6

29 EAC 2-nov.-05 29 Climatisation A1 – A2 – B - C Conditionnement d’air Système de recirculation Baie avionique Soute avant Soute arrière Toilette et galleys Cockpit Packs

30 EAC 2-nov.-05 30 Deux types d’architecture avionique Classique Nouvelle (IMA) Avantages IMA: volume et masse, maintenance, puissance de calcul, fiabilité, capacité d’évolution. Le système avionique

31 EAC 2-nov.-05 31 ARINC 429ARINC 629MIL-STD-1553ARINC 636AFDX Général date 197719891978 1997 utilisation Airbus A310/320 A330/340 Boeing 727-767 Hélicoptères Bell Boeing 777militairesA l'étudeAirbus A380 Physique support paires torsadées unidirectionnelles paires torsadées bidirectionnelles paires torsadées blindées bidirectionnelles fibre optique2 paires torsadées Débit 100Kbps 12,5Kbps 2Mbps1Mbps100Mbps Choix Bus de communications Le système avionique

32 EAC 2-nov.-05 32 Le système avionique

33 EAC 2-nov.-05 33 Gestion de la masse et du centrage Gestion de la masse = élément critique influant sur les performances de l’appareil L’appareil doit pouvoir emporter la charge en accord avec la mission qu’il doit assurer Centrage = élément critique pour la stabilité en vol de l’appareil Les qualités de vol et le centrage de l’appareil doivent permettre d’assurer la mission en toute sécurité

34 EAC 2-nov.-05 34 Evaluation de la masse 1)Evaluation de la charge en fonction du type de mission 1) Payload :7.5 T pour EAC 50 2) 12 T pour EAC 100 3) 9.3 T pour EAC 100 C 2)Estimation de la quantité de carburant nécessaire 1) 15 T pour EAC 50 3) 17 T pour EAC 100 et EAC 100 C 4)Compromis entre quantité de carburant embarquée et charge emportée Payload + 80 % du carburant = 60 % MTOW MTOW : 48 T pour EAC 50, 56.9 T pour EAC 100 et EAC 100 C

35 EAC 2-nov.-05 35 Masse des différentes parties et équipements de l’avion Utilisation d’un modèle de masse MTOW et quantité de carburant réajustées pour assurer la mission MTOW : 52 T pour EAC 50 et 62 T pour EAC 100 et EAC 100 C Carburant : 15.8 T pour EAC 50 et 19 T pour EAC 100 et EAC 100 C Equipements et leurs masses disposés en fonction de l’aménagement et des dimensions des appareils

36 EAC 2-nov.-05 36 Centrage A partir du calcul de la MAC, détermination de la position du foyer Prise en compte d’une marge statique de 3 % pour déterminer la position du centre de gravité de l’aile Positionnement de tous les équipements de la voilure par rapport au centre de gravité de l’aile : carburant, les réacteurs, les mâts et nacelles, le circuit carburant, les produits inconsommables, les trains principaux, les volets, les gouvernes et les systèmes de servitude

37 EAC 2-nov.-05 37 Centrage Calcul des moments de tous les équipements et du bloc voilure en prenant une origine des distances située au nez de l’appareil Positionnement du bloc voilure (sans carburant) de manière à avoir un centrage en avant du foyer : différence d’environ 8 % (19 pouces) de la corde à l’emplanture entre le centrage et le foyer Validation de la position du bloc voilure en étudiant différents cas de charge EAC 100 EAC 50

38 EAC 2-nov.-05 38 Performances Performances au décollage Performances en montée Performances en croisière Performances en descente Performances à l’atterrissage Consommation totale Paramètres critiques

39 EAC 2-nov.-05 39 Performances au décollage EAC 100/100CEAC 50 MTOW62 tonnes52 tonnes S décollage 124.2 m² Cz max_décollage 1.8 L décollage 1650 m1400 m Poussée nécessaire239 KN198 KN Poussée moteurs2*CFM 56-7B27 : 242 KN2*CFM 56-7B22 : 202 KN V décrochage 129 kt119 kt V1135 kt124 kt V décollage 155 kt142 kt L roulage 1107 m933 m t roulage 27.7 s25.5 s Consommation67 kg51.5 kg

40 EAC 2-nov.-05 40 Performances en montée EAC 100/100CEAC 50 Vz moyen 2150 ft/min2620 ft/min Pente moyenne 7%8% t montée 16 min13 min distance82 nm68 nm consommation1600 kg1220 kg

41 EAC 2-nov.-05 41 Performances en croisière EAC 100/100CEAC 50 Altitude35 000 ft Mach0.78 Finesse12.5 Distance croisière2517 nm2531 nm Durée croisière5h36 min5h 38 min Consommation croisière 13 772 kg11 636 kg Consommation horaire 2459 kg/h2066 kg/h

42 EAC 2-nov.-05 42 Performances en descente EAC 100/100CEAC 50 Vz moyen -2140 ft / min Pente moyenne - 6 % t montée 16 min distance101 nm consommation95 kg80 kg

43 EAC 2-nov.-05 43 Performances à l’atterrissage EAC 100EAC 100 CEAC 50 MLW44 tonnes54 tonnes55 tonnes S atterrissage 127.4 m² Cz max_atterrisage 222 décélération0.3 g V décrochage 102 kt113 kt114 kt V approche 133 kt147 kt148 kt V touché 118 kt130 kt131 kt L freinage 621 m762 m777 m

44 EAC 2-nov.-05 44 Consommation totale EAC 100/100 CEAC 50 Consommation15 500 kg13 000 kg Réserves3500 kg2800 kg Réserves en accord avec la réglementation :  200 nm  une demi-heure  5% du trajet

45 EAC 2-nov.-05 45 Paramètres critiques à surveiller pour les performances  Masse : études de structure  Centrage  Finesse et Cz max : études aérodynamique

46 EAC 2-nov.-05 46 On ne prend en compte dans un premier temps, que la pressurisation. En prenant un ΔP = 0,6 bar On obtient : Une peau de 4,4 mm Une section de cadre de 530 mm² Une section de lisse de 200 mm² 40 lisses uniformément réparties sur le périmètre du fuselage. Devis massique fuselage

47 EAC 2-nov.-05 47 Devis massique du fuselage

48 EAC 2-nov.-05 48 Segmentation

49 EAC 2-nov.-05 49 Deux tronçons supplémentaires : Segmentation

50 EAC 2-nov.-05 50

51 EAC 2-nov.-05 51 Industrialisation Choix de l’Asie Le contexte économique chinois Quelques défis à relever

52 EAC 2-nov.-05 52 Une zone aéronautique d’implantation : Chengdu Saturation de la côte Est Ressources considérables Taxation particulière Préoccupation environnementale Main d’œuvre qualifiée

53 EAC 2-nov.-05 53 Le processus de fabrication Définition du « make or buy » Définition de la chaîne d’assemblage Liste des principaux fournisseurs

54 EAC 2-nov.-05 54 Processus industriel

55 EAC 2-nov.-05 55 SYSTÈMESFOURNISSEURS MoteursSnecma NacellesAircelle (filiale Snecma) AvioniqueTalhes APUHamilton Sundstrand Circuit carburantZodiac (Intertechnique) Conditionnement d'airZodiac (Intertechnique) Trains d'atterrissageMessier Dowty Fuselage? Voilure? Fournisseurs

56 EAC 2-nov.-05 56 Budget prévisionnel Estimation avec des modèles de coûts Modèle « NASA » Prix de vente moyen : 47 M$ Coût du programme : 21.1 Md$ Modèle « Canadien » Prix de vente moyen : 50 M$ Coût du programme : 20.7 Md$

57 EAC 2-nov.-05 57 Budget prévisionnel

58 EAC 2-nov.-05 58 Budget prévisionnel La vente totale de 450 avions serait idéale. Il faudrait alors diminuer nos coûts de 50% au lieu de 63% (150 avions) par rapport au modèle canadien 150 ex 450 ex

59 EAC 2-nov.-05 59 Budget prévisionnel Combien d’avions serait-il souhaitable de vendre? La vente de 450 appareils au moins serait idéale Est-ce possible ? Étude de marché : 7800 avions de même catégorie sur 20 ans Durant notre période d’industrialisation (4 ans), il y aura besoin de 1600 avions Supposons que l’on a 25% du marché : vente de 450 appareils

60 EAC 2-nov.-05 60 Budget prévisionnel Vente d’au moins 450 appareils Délocalisation : Phase de développement : en France et en Inde (réduction d’environ 25% des coûts de développement) Phase de production : en Chine (réduction de 50% des coûts de production) Modification du prix des moteurs proposé par le modèle Canadien

61 EAC 2-nov.-05 61 Budget prévisionnel Coût moyen par appareil : 25M$ Coût du programme : 10.5 Md$

62 EAC 2-nov.-05 62 Budget prévisionnel

63 EAC 2-nov.-05 63 Budget prévisionnel Répartition donnée par le modèle « Canadien » Avant-projet (Dev)9 2 475 M$ Etudes (Dev)15 Essais-Certif (Dev)12 Fabrication des 4 proto (Prod)12 8 081 M$ Industrialisation (Prod)24 Maintenance (Prod)30

64 EAC 2-nov.-05 64 Budget prévisionnel Répartition des coûts par phases Répartition des coûts de la phase développement% Avant-projet (Dev)30 Études (Dev)60 Essais Certif (Dev)10 Répartition des coûts de la phase production% Fabrication des 4 prototypes (Prod)4 Industrialisation (Prod)94 Maintenance (Prod)2

65 EAC 2-nov.-05 65 Budget prévisionnel Répartition des coût par mois et par phase ($/mois) : EAC-50EAC-100EAC-100CTotal ($/mois) Avant-projet (Dev)9 mois$23 629 773$30 564 765$28 321 709$82 516 247 Etudes (Dev)15 mois$28 355 728$36 677 718$33 986 050$99 019 496 Essais-Certif (Dev)12 mois$5 907 443$7 641 191$7 080 427$20 629 062 Fabrication des 4 proto (Prod)12 mois$8 055 290$9 509 853$9 372 650$26 937 794 Industrialisation (Prod)24 mois$94 649 662 $111 740 772$110 128 642$316 519 077 Maintenance (Prod)30 mois$1 611 058$1 901 971$1 874 530$5 387 559 Répartition des coûts par phases et par mois