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Faculté des Sciences appliquées
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Mémoire

A Surrogate-Based Multi-Disciplinary Design Optimization of Movables for a Modern Wide-Body Aircraft Wing Integration internship

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Dalne, Victor ULiège
Promoteur(s) : Andrianne, Thomas ULiège
Date de soutenance : 8-sep-2025/9-sep-2025 • URL permanente : http://hdl.handle.net/2268.2/24833
Détails
Titre : A Surrogate-Based Multi-Disciplinary Design Optimization of Movables for a Modern Wide-Body Aircraft Wing Integration internship
Titre traduit : [fr] Comparaison des options technologiques pour les éléments mobiles, avec un accent sur les performances et les coûts
Auteur : Dalne, Victor ULiège
Date de soutenance  : 8-sep-2025/9-sep-2025
Promoteur(s) : Andrianne, Thomas ULiège
Membre(s) du jury : Dechamps, Paul ULiège
Scholz, Ulrich 
Langue : Anglais
Nombre de pages : 96
Discipline(s) : Ingénierie, informatique & technologie > Ingénierie aérospatiale
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Airbus, Brême, Allemagne
Diplôme : Master en ingénieur civil en aérospatiale, à finalité spécialisée en "aerospace engineering"
Faculté : Mémoires de la Faculté des Sciences appliquées

Résumé

[en] The aerospace industry faces increasing pressure to enhance aircraft efficiency, driven by economic and environmental imperatives. The aircraft wing is central to this effort, but its design is governed by a complex, multi-disciplinary trade-off between high-speed cruise performance and low-speed take-off and landing requirements. This thesis addresses this challenge by developing and applying a surrogate-model-based methodology to perform a multi-objective design optimization (MDO) of a modern wide-body aircraft wing.

A parametric model featuring twelve design variables—including span, sweep, high-lift device types (e.g., Slats, Kruegers, SSF, DSF, ADHF), and control surface geometry—was created. A low-fidelity, semi-empirical simulation toolchain was used to evaluate over 1600 design configurations, generating a comprehensive dataset. A high-fidelity surrogate model was then trained and validated on this data, achieving an R-Squared value greater than 0.9 for all key performance metrics.

The analysis of the design space confirmed that span extension is the most dominant variable for improving aerodynamic efficiency, at the cost of structural weight and handling qualities. Subsequent multi-objective optimization studies were performed, culminating in an analysis based on Net Present Value (NPV). The key finding of this work is that aerodynamic efficiency, driven by low block fuel, is the overwhelming contributor to the aircraft's lifecycle economic value. The performance-optimized wing achieved an NPV just 7.4\% shy of the final, fully-optimized design, indicating that design choices aimed at reducing production cost provide only a marginal benefit compared to those that minimize cruise drag.

This thesis successfully demonstrates a robust MDO framework, delivers quantitative insights into the key design drivers of modern wings, and provides a data-driven foundation for future higher-fidelity design cycles.


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Auteur

  • Dalne, Victor ULiège Université de Liège > Master ing. civ. aéro., fin. spéc. aer. eng.

Promoteur(s)

Membre(s) du jury

  • Dechamps, Paul ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Modélisation et contrôle des écoulements turbulents
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
  • Scholz, Ulrich Airbus








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