A leurs débuts dans les années 50, les véhicules de décollage et d'atterrissage verticaux (VTOL) n’étaient pilotés que par les pilotes les plus expérimentés. Les avancées récentes sur les capteurs inertiels à faible coût, les systèmes embarqués intégrés, d'autre part, renforcent les systèmes d'augmentation de la stabilité (SAS) pour atténuer les modes dynamiques instables et permettre un vol par un utilisateur faiblement expérimenté puis de façon totalement autonome. Cependant, presque toutes les techniques de conception du pilote automatique reposent sur des descriptions mathématiques précises d'architectures nouvelles et donc inconnues. La présente thèse établit un cadre unifié, à savoir la Phi-théorie, pour évaluer les qualités de manipulation des véhicules hybrides et, en outre, concevoir des lois de contrôle stabilisatrices appropriées. Cette étude a consisté à établir un modèle traçable pour les véhicules tail-sitters en vue de la conception du contrôle et de l'analyse de la dynamique qualitative. La Phi-théorie proposée ne donne pas seulement un modèle avantageusement numérique, mais élargit également notre compréhension des véhicules tail-sitters. En contraste étroit avec la littérature existante, le modèle proposé est globalement non singulier, de type polynomial et contourne l'utilisation d'angles aérodynamiques d'attaque et de glissement latéral (free-stream et propwash induits). Même si mathématiquement élégant, un modèle mathématique ne présente un intérêt que s'il est conforme à la réalité. Cette thèse montre que c'est le cas au moyen de données issues d’une campagne de soufflerie ainsi que grâce à des essais en vol. / Since their debut in the 50s, vertical take-off and landing (VTOL) aircraft would only be flown by the most experienced pilots. Recent advances on low-cost inertial sensors, embedded computing and control technology -- on the other hand -- support stability augmentation systems (SAS) in mitigating unstable dynamic modes and allowing for inexperienced (or even autonomous) flight. Nearly all autopilot design techniques, however, rely on accurate mathematical descriptions of novel and thus unfamiliar architectures (e.g., number and positioning of propellers, number and positioning of fixed/variable aerodynamic surfaces). The present thesis establishes an unified framework, namely the Phi-theory, for assessing hybrid vehicles handling qualities and, moreover, designing appropriate stabilizing control laws. This study sets out to establish a tractable model for tail-sitting vehicles in view of control design and qualitative dynamics analysis. The proposed Phi-theory not only yields a numerically advantageous model but also extends our comprehension of tail-sitting vehicles. In sharp contrast with existent literature, the proposed model is globally non-singular, polynomial-like and bypasses the use of aerodynamic angles of attack and sideslip (both free-stream and propwash-induced!). Nevertheless, even if mathematically elegant, a mathematical model has practical use only if consistent with reality. This thesis shows this is the case by means of wind tunnel data and flight experiments. I strongly believe Phi-theory provides a fitting balance between model complexity and controller design simplicity.

Il n'existe pas de méthode non invasive validée pour déterminer la valeur absolue de la pression intracrânienne (PIC). Le liquide céphalorachidien (LCS) et le liquide cochléaire sont reliés par l'aqueduc cochléaire. Le but de ce projet est d'utiliser l'absorbance de l'oreille, optimale lorsque les structures vibrantes sont en position de repos, de sorte que les étriers lorsque la pression à l'extérieur de l'oreille (dans le conduit auditif externe -P_cae ) contrarie la PIC par les osselets de l'oreille moyenne. Les sujets ont été testés dans différentes positions d'inclinaison du corps, ce qui augmente la PIC, à l'aide d'un tympanomètre à large bande. 78 oreilles (sujets témoins entre 20 et 30 ans) ont montré que l'absorbance est maximale à toutes les fréquences à P_cae = 0 mmH2O en position début, elle diminue de façon complexe à P_cae zéro, mais à nouveau identique l'absorbance maximale à P_cae = 13 mm H2O ± 7 en position allongée, et 23 mm H2O ± 14 en position Trendelenburg (-30°), en 68 oreilles sur 78. Les 10 oreilles restantes présentaient un dysfonctionnement anatomique. Un modèle physique a été établi à partir d'un modèle d'oreille électromécanique classique, qui reproduit le comportement observé en attribuant à la PIC la cause des changements d'absorbance et en prédisant la capacité du P_cae pour compenser les changements d'absorbance dus à la PIC. De plus, 3 patients traités par un test de perfusion ont été testés, ainsi que 2 patients traités par ponction lombaire. Ces patients ont montré l'effet de la pression positive et négative dans les courbes d'absorbance. La littérature permet d'établir une corrélation entre la PIC absolue (dans chaque position du corps) et l'absorbance, nous pouvons conclure qu'en raison de la géométrie de l'oreille moyenne, la relation d'équilibre entre les valeurs absolues est PIC = 15 x P_cae , où 15 est le rapport des surfaces entre la MT et la platine de l’étrier. Des sujets suivis par une mesure invasive de la PIC seront nécessaires pour la continuation de cette étude. / There is no validated non-invasive method for determining the absolute value of intracranial pressure (ICP). Ear connect cerebrospinal fluid (CSF) and cochlear fluid via cochlear aqueduct. The goal of this project is to use ear absorbance, optimal when the vibrating structures are in resting position, so the stapes when the pressure outside the ear (in the external ear canal -Peec) counteracts the ICP through the middle ear ossicles. Subjects are testing in different tilt body position, which increase ICP, using a tympanometer Wideband. 78 ears of control subjects between 20 and 30 years have shown that the absorbance is maximum at all frequencies at Peec = 0 mmH2O in standing posture, decreases in a complex way at zero Peec, but again identical to the maximum absorbance at Peec = 13 mm H2O ± 7 in supine, and 23 mm H2O ± 14 in Trendelenburg posture (-30 °), this in 68 ears out of 78. The remaining 10 ears had an anatomical dysfunction. A physical model was established from a classical electromechanical ear model, which reproduces the observed behavior by attributing to the ICP the cause of changes in absorbance and predicting the ability for Peec to offset the absorbance changes due to ICP. Furthermore, 3 patients treated with a perfusion test were tested as well as 2 patients treated by a lumbar puncture. These patients showed the effect of positives and negatives pressure in absorbance curves. Literature make possible a correlation between absolute ICP (in every tilt body position) and absorbance, we can conclude that due to the geometry of the middle ear, the equilibrium relationship between absolute values is ICP = 15 x Peec, where 15 is the ratio of the areas between the tympanic membrane and the stape plate. Subjects tested by invasive measurement of ICP will be required for the continuation of this study.