Cours - Génie aérospatial

Descriptions des cours

GAF261 Performance des aéronefs

Ce cours familiarise les étudiants aux concepts fondamentaux du vol des aéronefs conventionnels. Ceci est suivi par un survol des méthodes de la propulsion aéronautique, l'atmosphère typique et les simplifications nécessaires pour des estimés préliminaires de la performance des avions. Les méthodes d'analyse sont présentées pour le vol en palier des avions en régime permanent. Les sujets traités portent sur la détermination du plafond, de la portée, de l'autonomie, des paramètres de vol ascendant et en virage, des paramètres de décollage et d'atterrissage pour les avions propulsés par des turboréacteurs. Les enveloppes de manoeuvres et de vol en palier, et dernièrement les effets du vent sont introduites, fournissant le contexte pour la spécialisation du génie aéronautique de ses racines dans le programme du génie mécanique. Les cours magistraux sont supplémentés par des séries de problèmes, un laboratoire et une étude de cas.

Préalable(s) :
 MAF101, PHF104
Semestre :
Généralement offert en hiver
L'engagement hebdomadaire :
3 - 2 - 5
Crédit(s) :
1

Descriptions des cours

GAF301 Design des composants d'avions

Des notions de méthodologie du design ainsi que les phases spécifiques du design des avions sont introduits, avec emphase sur les philosophies du design basé sur Durée-de-Vie Sécuritaire, Rupture-Sécuritaire et Tolérance de Dommage. Les principaux critères de défaillance sont ensuite présentés. Le design des éléments inclut les attaches, joints structuraux, trains d’atterrissage et montage des réacteurs.

Préalable(s) :
 GMF331, GMF333
Semestre :
Généralement offert à hiver
L'engagement hebdomadaire :
3 - 1.5 - 4.5
Crédit(s) :
 1

GAF333 Matériaux aérospatiaux

Ce cours présente la nomenclature, les propriétés et le traitement des matériaux d'ingénierie utilisés dans les cellules d’avion, les trains d'atterrissage et les moteurs à turbine à gaz. Les matériaux étudiés incluront les alliages structuraux en aluminium, les alliages de titane, les aciers inoxydables, les supers alliages à base de nickel, les aciers à haute résistance traités thermiquement, les composites à base de fibres, les panneaux sandwich à nid d'abeille et les composites stratifiés comme le GLARE (Glass Laminate Aluminium Reinforced Epoxy). Les procédés de fabrication incluant l'usinage chimique, le forgeage, l’extrusion et la mise en œuvre de pièces en matériaux composites sont également discutés. Le rôle de l'inspection non destructive et la navigabilité sont présentés, ainsi que les effets d'une mise en service longue sur les propriétés mécaniques des alliages structuraux. Des travaux dirigés, exercices en laboratoire et démonstrations accompagnent les cours magistraux.

Préalable(s) :
 GMF331, GMF333
Semestre :
Généralement offert à hiver
L'engagement hebdomadaire :
3 - 1.5 - 4.5
Crédit(s) :
 1

Descriptions des cours

GAF431 Design structurel aérospatial et analyse de contraintes

Les sujets couverts incluent la forme générale de la structure des avions avec des aspects historiques, des principes de design structurel et l’analyse de contraintes de ses composants telle que l’aile et le fuselage. Plus en détail les sujets suivants seront étudiés : les principes de base de la théorie d’élasticité en trois dimensions suivie par son application directe à l’analyse des contraintes dans certains composants structuraux de l’avion, telle que : l’analyse de contraintes appliquée aux barres non-circulaires et coques à parois minces soumises à une torsion (coques ouvertes et fermées, avec une cellule ou cellules multiples), l’analyse des structures monocoques et semi-monocoques à cause de la flexion non-symétrique et de l’effort tranchant, y compris le flux des contraintes dans les parois et les raidisseurs du caisson de torsion. La location du centre de cisaillement. Méthodes énergétiques pour déterminer les déflections, l’analyse structurelle et l’état des contraintes dans des systèmes déterminés et in déterminés, y compris l’aile et le fuselage. Critères de défaillance. L’analyse macro-mécanique des plaques en matériaux composites, leurs méthodes de fabrication et des essais non-destructifs.

Préalable(s) :
 GAF301, GMF331
Semestre :
Généralement offert à l'automne
L'engagement hebdomadaire :
3 - 1.5 - 4.5
Crédit(s) :
 1

GAF433 Aérodynamique

Se basant sur les concepts fondamentaux de dynamique des fluides et de thermodynamique acquis préalablement, ce cours s'intéresse à leurs applications dans le cadre de l'écoulement de l'air autour de profils 2D, d'ailes 3D et de corps portants en général. Le contenu est divisé selon les deux nombres adimensionnels canoniques les plus importants qui dictent le comportement de ces écoulements, soient le nombre de Reynolds (Re) pour les effets visqueux et le nombre de Mach (M) pour la compressibilité. Quelques-uns uns des sujets majeurs traités sont la théorie classique des profils minces, l'aérodynamique à faible Re et à grand angle d'attaque, la théorie classique de Prandtl de ligne portante, les écoulements subsoniques autour d'ailes, l'aérodynamique en régimes supersonique et transsonique. À la fin du cours, les étudiants devraient avoir une bonne connaissance des forces de portance et de traînée, du moment aérodynamique, dans diverses conditions d'écoulement et pour différentes configurations géométriques. Outre les cours, les étudiants font des devoirs et des expériences au laboratoire.

Préalable(s) :
 GMF313, GMF353
Semestre :
Généralement offert à l'hiver
L'engagement hebdomadaire :
3 - 1.5 - 4.5
Crédit(s) :
 1

GAF435 Aérodynamique des avions conçus pour les vols supersoniques

Ce cours se base sur les connaissances développées dans l’étude des écoulements compressibles pour analyser les vols à grandes vitesses. Il couvre des applications comme : les diffuseurs, les tuyères supersoniques, les ondes de choc obliques ainsi que leur réflexions et le design des profils d’ailes et des fuselages pour le vol transsonique. Le cours met l’accent sur l’application des principes des écoulements compressibles à la conception des avions à grande vitesse. Ce cours touche aussi certains aspects des vols hypersoniques. Les cours sont complétés par des devoirs et des projets.

Préalable(s) :
 GMF313, GMF353
L'engagement hebdomadaire :
3 - 1 - 4
Crédit(s) :
 1

GAF461 Propulsion aéronautique et spatiale

Ce cours illustre l'application des principes fondamentaux de la mécanique des fluides et de la thermodynamique pour l'analyse des systèmes de propulsion actuels et futurs. Parmi les sujets traités, on retrouve les turboréacteurs, les turbosoufflantes et les turbopropulseurs, et leurs composantes, y compris les compresseurs et les turbines. Les statoréacteurs sont aussi examinés. On discute de l'évolution des propulseurs chimiques et électriques et du rôle de celles-ci au cours de missions spatiales. Outre les cours, les étudiants font des exercices et résolvent des problèmes en laboratoire dans des domaines étudiés.

Préalable(s) :
 GMF311, GMF353
L'engagement hebdomadaire :
3 - 1 - 4
Crédit(s) :
 1

GAF465 Introduction à la stabilité et la commande des aéronefs

Ce cours examine les effets aérodynamiques sur la stabilité et la commande des avions. La stabilité statique et l'équilibrage des avions sont explorés pour les axes longitudinaux, latéraux et directionnels. La contribution des moteurs, du fuselage, des surfaces et des composantes auxiliaires est étudiée. Le design et l'emploie des commandes de vol sont suivis par une introduction aux dérivées des fonctions de stabilité aérodynamique, et leur rôle dans la commande et la stabilité d'un avion. La réponse dynamique de l'avion aux commandes d'entrée est présentée, avec une étude des qualités de vol et de pilotage. Des méthodes d'essai de vol sont présentées, et l'accent global est mis sur les implications des caractéristiques de conception d'avion sur la stabilité et sur la commande de l'aéronef.

Préalable(s) :
 GAF261, GMF311
Co-requis(s) : GMF443
Semestre :
Généralement offert à l'automne
L'engagement hebdomadaire :
3 - 1.5 - 4.5
Crédit(s) :
 1

GAF467 Aéronefs de voilure tournante

Ce cours examine les attributs et les caractéristiques des aéronefs à voilure tournante, capables de décollages et d'atterrissages verticaux, et qui utilisent le rotor comme source propulsive. Les sujets traités incluent le vol stationnaire, le vol en palier et vertical, les théories des disques sustentateurs et de l'élément de pale, les écoulements (y compris l'effet de sol) dans divers régimes de vol, la dynamique et la commande du rotor, l'auto-giration, l'aérodynamique du rotor anticouple et les effets gyroscopiques, le fonctionnement d'hélicoptère aux rotors conventionnels. D'autres sujets incluent des méthodes pour l'évaluation de la puissance nécessaire et la consommation de carburant, et l'analyse des missions simples.

Préalable(s) :
 GMF311, GMF346
Semestre :
Généralement offert à l'hiver
L'engagement hebdomadaire :
3 - 1 - 4
Crédit(s) :
 1

GAF471 Projet de fin d'étude de design en génie aéronautique

Ce cours exige des étudiants de préparer en équipe un design préliminaire d'un avion au cours de leur quatrième année. Un rôle opérationnel réaliste et unique que l’avion doit pouvoir remplir est choisi chaque année. La conception globale est conduite par des équipes travaillant en sous-groupes tels aérodynamique, structures et propulsion de l'aéronef. La mise en valeur du leadership lors du travail en équipe est reconnue. Les travaux individuels incluent la préparation de comptes-rendus de conception et la révision formelle des rapports des autres membres de l'équipe. Le cours se termine avec la soumission d'un rapport final exhaustif et une présentation orale qui incorporent les résultats de chaque sous-groupe; les deux aspects sont évalués.

L'engagement hebdomadaire :
0 - 2 - 2 (1er semestre)
L'engagement hebdomadaire :
0 - 5 - 5 (2e semestre)
Préalable(s) :
 8 crédits au niveau de la troisième année du génie mécanique et/ou aéronautique.
Crédit(s) :
 1.5

GAF491 Gestion de la maintenance

Ce cours étudie les conditions, la conception et l'exécution des programmes efficaces d'entretien des aéronefs. Les sujets incluent les objectifs d'un plan d'entretien qui répondent aux exigences de l'aptitude au vol opérationnel et technique ; les divers aspects du développement des projets d'entretient ; et les considérations pour l'exécution efficace des programmes d'entretien préventifs. Des examens détaillés des méthodologies de soulèvement des composantes, des concepts d'entretien préventifs tels que l'analyse des échecs, l'entretien basée sur la condition, ou par contre sur la fiabilité des composants, l'organisation de l'entretien formulé avec des méthodes de la logique, et les méthodologies d'analyse de niveau d'entretien sont complétées par des études de cas.

Préalable(s) :
 MAF209, GAF301 ou GMF301
L'engagement hebdomadaire :
3 - 1 - 4
Crédit(s) :
 1