The diploma thesis deals with the issue of operating aircrafts by people with physical disabi-lities. Firstly, it formulates medical eligibility requirements for pilots with mobility restricti-ons. Because there is a large number of movement restrictions and each of them is very indi-vidual, an adaptation for only one of these categories was chosen for the conceptual design of the aircraft in this diploma thesis: limitation of the lower half of the body. The aircraft is designed to best meet the needs of pilots with this limitation of movement, with emphasis on ergonomics, the possibility of independent use without any help of other people and espe-cially on the safety of the user. Furthermore, the work examines possibilities of adjusting the control of aircraft for the disabled, tries to choose the most suitable one which is then desci-bed. In the end, an examination of the UL2 regulation requirements for the designed aircraft is done.

This degree project studies the future regulations for the installation of electronic flight bags (EFB) with focus on the hardware and its safety implications in which the task was given by Bromma Air Maintenance (BAM). The aim is to ease the operator to handle issues dealing with EFB; such as lithium battery fire in the cockpit, placement of EFB in the cockpit, etc. This also addresses flight safety, flight controls, emergency evacuation and solutions in dealing with such issues. Flight safely is a vital factor to be considered since it jeopardizes lives. As recent reports indicate an increase in lithium battery powered devices incidents on aircrafts, this paves the way to find new solutions and procedures to mitigate them. By studying the current regulations, Acceptable Means of Compliance (AMC), Advisory Circular (AC) regarding the usage/installation of EFB and future regulation draft (NPA) this study analyzed the changes, which indicated that there were not many significant changes made to the future regulation (new AMC). Although many chapter of the current AMC have been removed and introduced into a new section under AMC & GM (Guidance Material). Different placement of the EFB in cockpit has also been studied in this degree project, which has shown that depending on the placement choice of the aircraft operator there are advantages and disadvantages. This follows by studying the lithium (Li-ion) batteries: technology, mitigation of fire and procedures for lithium battery fire while also studying the recent incidents regarding lithium batteries fire and explosion in commercial and cargo flights. The solutions consist of using the latest technology to propose a new approach to charge the batteries, and store the burning batteries as well. This lead to a smart inductive charger and a smart fire contamination bag to be integrated into the procedures. / Detta examensarbete studerar de framtida installationskrav för Electronic Flight Bag (EFB) med fokus på hårdvaran och dess påverkan på säkerheten. Rapporten kan användas som manual som tydliggör vilka procedurer och rekommendationer operatören kan ta hänsyn till vid installation och användning av EFB. I flygbranschen har de flesta flygbolag redan börjat använda surfplattor istället för dokument och manualer. EFB är ett elektroniskdisplaysystem som i första hand används i flygplanets cockpit. EFB:s funktion är att förse piloten med en mängd olika data om flygplanet t.ex. prestanda, balans och vikt beräkningar, bränsle mm. Displayen är en ersättning av det traditionella ”Flight Bag” som för i tiden var i pappersform och innehöll alla kartor och manualer skriftligt. Som alla andra teknologier har EFB sina begränsningar såsom batteriproblem, påverkan på säkerheten och ”Flight Controls” i flygplanets cockpit. Genom studier och sammanfattning av skillnaden mellan nuvarande och framtida regelverk har man kommit fram till att inga märkbara förändringar har skett. Fältstudien var till nytta för att analysera vilka säkerhetsproblem varje installationstyp har. Utrustningar som smart induktiv laddare och smart brandskyddsväska har fåtts som resultat i arbetet. Dessa utrustningar är till att motverka faror som är möjliga att ske under användning av EFB i cockpit.

In-flight simulation allows one aircraft to simulate the dynamic response of another aircraft. A control system designed to give RASCAL, a JUH-60A Black Hawk helicopter based at Moffett Field, CA, in-flight simulation capabilities has been designed, optimized and validated in this research. A classical explicit model following control system with a frequency dependent feedback controller was used. The frequency dependent controller allows model following of the attitude in the short term and the velocity in the long term. Controller gains were optimized using a high order, linearized model of UH-60 dynamics. Non-linear simulations of the control laws were performed, first on a desktop computer based simulation, then in the RASCAL development facility, a hardware-in-the-loop simulator. Comparing quantitative results of the non-linear simulations with the results of the optimization using the linearized model ensured that the control system designed with the linearized model was valid in non-linear environments. Finally, a piloted evaluation in the hardware-in-the-loop simulator was performed to obtain qualitative information on the behavior of the control laws.

Un défi à court terme pour les industriels de l’aéronautique est de concevoir des produits sûrs, fiables, compactes, basse consommation et à faible impact environnemental due à la forte concurrence et à l’augmentation des attentes des clients et des autorités de certification. Un défi à plus long terme pour ces organisations est de pérenniser leur savoir-faire et leur expertise qui sont menacés par le départ en retraite de générations d’experts, ingénieurs et techniciens. Relever ces défis n’est pas une tâche facile lorsque les produits concernés sont des systèmes mécatroniques embarqués tel que les systèmes d’actionnement électromécaniques. La conception de ces systèmes complexes nécessite l’intégration de savoirs très hétérogènes dû à l’interaction entre de nombreux métiers de l’ingénierie et entre les différentes lois de la physique qui les caractérisent. De plus, les systèmes mécatroniques embarqués sont constitués de nombreux composants interdépendants. Faire face à l’interdépendance des composants reste une tâche non-triviale et fondamentale du métier d’ingénieur. Ceci provoque des itérations coûteuses durant le cycle de conception et des solutions non-optimisées. Les techniques d’optimisation multidisciplinaire fournissent des fondements théoriques et des outils de calculs permettant l’optimisation de systèmes comportant un grand nombre de variables et des couplages multidisciplinaires. Dans le but d’utiliser ces techniques pour un dimensionnement rapide des produits mécatroniques, des tâches doivent être effectuées : représentation du savoir de conception, décomposition et coordination des modèles pour l’évaluation et l’optimisation des performances du système. Les modèles algébriques ont été choisis pour représenter les différents modèles de conception. Une nouvelle formulation d’optimisation multidisciplinaire est proposée. Elle permet des convergences rapides et s’avère robuste au changement d’échelle. Une approche basée sur la théorie des graphes et le calcul symbolique est proposée pour aider les ingénieurs à la mise en place de problèmes à grand nombre de variables et comportant des couplages multidisciplinaires. Une méthodologie de dimensionnement est présentée ainsi que l’outil logiciel associé. L’objectif principal est de permettre un dimensionnement global des systèmes mécatroniques en se souciant de la réutilisation du savoir et la prise de décision rapide. La méthodologie est illustrée sur un cas académique de système d’actionnement. Ensuite, des systèmes plus complexes sont étudiés. Tout d’abord, la conception d’un système d’actionnement de commandes de vol primaire est effectuée. Enfin, un système d’actionnement d’inverseur de poussée électrique est dimensionné / The critical short term challenge for contemporary aerospace industrial companies is to design safe, reliable, compact, low power consumption and low environmental impact products, forces driven by economic competition and the increasing expectations of customers and certification authorities. A long-term challenge for these organizations is to manage their knowledge and expertise heritage, which is jeopardized due to forthcoming retirement of the current generation of experts, engineers and technicians. Undertaking these challenges is particularly intricate when it comes to embedded mechatronic systems used in electro-mechanical actuation systems. The design of these complex systems involves heterogeneous knowledge due to the interface of multiple engineering specializations and the interacting physical laws that govern their behaviour. Additionally, embedded mechatronic systems are composed of several interdependent components and sub-systems. Dealing with interdependencies remains a non-trivial and fundamental aspect of modern engineering practice. This can result in costly iterations during the design process and final non-optimal solutions. Multidisciplinary System Design Optimization techniques provide theoretical foundations and computational tools for optimizing large and multidisciplinary systems. Tasks must be performed to apply such techniques for rapid initial sizing of mechatronic products: modelling the design knowledge, partitioning and coordinating the models for system performances analysis and optimization. Algebraic analysis functions are chosen to represent the design models. A new Multidisciplinary System Design Optimization formulation for fast and robust analysis is proposed. A theoretic graph approach using symbolic manipulation to assist designers in formulating large and multidisciplinary problems is outlined. A specific design methodology and its associated framework developed are presented. The general objective is to allow holistic sizing of mechatronic engineering systems with emphasis placed on model reusability and rapid decision making. The methodology is illustrated using a simple aerospace actuation system example. More complex actuation systems are then addressed. First, the design of an electro-mechanical primary flight control actuation system is examined, subsequently; the design methodology is applied to an electrical thrust reverser actuation system.

Afin d’introduire de nouvelles fonctions dans les commandes de vol d’hélicoptère, il est nécessaire d’augmenter les bandes passantes de leurs actionneurs. La modélisation réaliste de l’ensemble du système d’actionnement, rendant compte de ses limitations de puissance et de sa consommation énergétique, ainsi que l’amélioration des technologies existantes des dispositifs d’étanchéité et de guidage sont les deux enjeux principaux permettant d’atteindre la durée de vie souhaitée à hautes fréquences. Pour supporter ce nouveau développement, ce travail s’organise en trois parties. Une première partie présente l’état de l’art des commandes de vol de l’hélicoptère. Une architecture générique d’actionneur est proposée ainsi que la terminologie associée. Une deuxième partie porte sur l’élaboration d’un modèle de connaissance détaillé à l’aide du formalisme Bond-graph pour le système d’actionnement. Un effort particulier est porté sur la standardisation des composants et de leurs interfaces dans une démarche orientée objet. La dernière partie traite concerne les dispositifs d’étanchéité et de guidage au niveau des vérins de commande de vol. Compte tenu de l’objectif d’utiliser des paliers fluides, les différentes manières de générer une force normale au sein d’un film fluide sont analysées. Puis, une étude plus approfondie des butées hydrostatiques et des paliers hybrides coniques est ensuite conduite en tenant compte des contraintes propres à l’aéronautique. L’ensemble des connaissances acquises sont appliquées à un cas concret de développement assisté par les modèles d’actionneur hautes fréquences pour le contrôle actif de rotor. / In order to introduce new functions in helicopter flight controls, it is necessary to increase the bandwidths of their actuators. A realistic modelling of the entire actuating system, taking into account its power limitations and its energy consumption, as well as the improvement of the existing sealing and guiding device technologies are the two main challenges to reach the desired high frequency without reducing dramatically the actuator lifespan. To support this new development, this work is organized in three parts. A first part presents the state of the art of the helicopter flight controls. A generic actuator architecture is proposed as well as the associated terminology. A second part deals with the development of a detailed knowledge-model using the Bond-graph formalism for the actuating system. A particular effort is made to standardize the components and their interfaces in an object-oriented approach. The last part deals with the sealing and guiding devices of flight control cylinders. Given the objective of using fluid bearings, the various ways of generating a normal force within a fluid film are analyzed. Then, a more detailed study of the hydrostatic thrust bearings and the conical hybrid bearings is then carried out taking into account the constraints specific to aeronautics. All the knowledge acquired is applied to a concrete case of development, aided by the models, of high frequency actuators for the active control of a rotor.