Analyse du comportement de la servovalve electro-hydraulique lors de freinage des roues d'un avion (cas de Boeing 737-NG)

I.2. Les roues d'avion

En fonction des sols sur lesquels l'avion doit opérer, l'effet d'empreinte (c'est à dire de résistance des sols) conduit, dès l'origine de la conception de l'avion, à un choix de pneumatiques (dimension, nombre, disposition géométrique, pression de gonflage), donc à une dimension des roues et à un encombrement maximal admissible des freins. Il s'agit là d'un choix de base pour l'avion, d'autant plus que ce sont les pneumatiques et les roues qui introduisent les efforts d'atterrissage et de manoeuvre au sol sur les atterrisseurs, qui eux-mêmes les transmettent à la structure de l'avion.(^2(*))

I.3. Le frein

Un frein est un système permettant de ralentir, voire d'immobiliser, les pièces en mouvement ou un véhicule en cours de déplacement.

I.3.1. Types des freins

On trouve différents types de freins utilisés selon les appareils, les besoins, les époques et les masses en jeu. (^3(*))

· le frein à disques

- en carbone-carbone

- en céramique

- en acier/cuivre

· le frein à tambour

I.3.1.1. Frein à disque

Comme son nom l'indique, un frein à disque est simplement un disque (de frein) solidaire de la roue et qui se fait écraser entre deux plaquettes (solidaires du moyeu, elles sont fixées dans le cas le plus simple.(^4(*))

Disque de freinage

Figure 1.1. Frein à disque

La pièce qui porte les plaquettes de frein (composée du support et de la garniture) s'appelle l'étrier. Pour écraser les plaquettes, on utilisé un liquide de frein. Il est tout sauf de l'eau car l'eau deviendrait vapeur à cause de la pression. Justement les liquides de freins ont la fâcheuse tendance à être hydrophiles, c'est pourquoi il faut le changer tous les 2 ans sinon tu risques de freiner dans le vide avec ta caisse.

La différence entre freins à disque d'avions et de voiture c'est la taille... sur les voitures, il y a qu'un disque et deux plaquettes (une de chaque côté donc). Sur les avions, il y a plusieurs disques et des plaquettes sur tout le pourtour.

I.3.1.2. Frein à disque en carbone (carbone-carbone)

En termes techniques (définition Snecma), un frein est constitué d'un "tube de torsion" installé sur l'essieu de l'avion et d'une «couronne hydraulique». Un «puits de chaleur» est monté sur cette structure. L'ensemble se loge dans les deux demi-roues de l'avion.

Disque en carbone

Figure 1.2. Disque en carbone

I.1.3.2.1. Puits de chaleur

C'est l'empilement des disques de carbone (fig.1.2) : il y en a, en général, huit ou dix. La moitié tourne avec la roue : ce sont les rotors. L'autre moitié ne tourne pas : ce sont les stators. Ils sont montés en alternance. Parce que c'est là que l'énergie cinétique de l'avion est transformée en chaleur.

La couronne hydraulique est une pièce en aluminium dans laquelle sont logés les pistons. Ce sont ces pistons qui, sortant de leur cavité, poussés par l'huile sous pression vont serrer les disques les uns contre les autres. En plaçant les pistons en anneau, on répartit l'effort de pression sur toute la surface des disques.

Le tube de torsion est un cylindre en acier sur lequel sont fixés les stators. Il encaisse les énormes efforts de torsion qui s'exercent lorsque rotors et stators sont serrés les uns contre les autres. Il est solidaire de la couronne hydraulique.

L'ensemble est lié au train d'atterrissage. Les roues sont constituées de deux demi-roues dissymétriques en aluminium.

La plus grande demi-roue est donc glissée dans le pneu non gonflé, puis l'autre moitié est solidement vissée. Le pneu est ensuite gonflé à l'azote à une pression de bars déterminé du fabricant. Finalement, l'ensemble est monté sur le frein installé sur l'essieu.

* ² http://www.aviation-fr.com

* ³ Idem

* ⁴ www.messier-bugatti.com