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

I.4. Constitution des freins

Les disques de frein sont empilés les uns contre les autres, constituant ce qu'on appelle un "puits de chaleur" en raison de la température qu'ils peuvent atteindre : jusqu'à 3 000°C pour un avion freiné à pleine vitesse!

La moitié de ces disques est solidaire de la roue (ou jante) et tourne avec elle, ce sont les rotors ; l'autre moitié est solidaire de l'avion par l'intermédiaire de l'essieu et ne tourne pas, ce sont les stators. Ils sont montés en alternance. Ce sont ainsi les frottements des disques les uns sur les autres qui assurent le freinage.(^6(*))

Figure 1.4. Disque de frein

Les disques de friction sont en carbone pour des raisons de température de fonctionnement et avec une marge d'ordre 1500°C.

Le premier disque sur lequel agissent les pistons à l'origine des efforts presseurs est un stator solidaire de l'essieu. La figure ci-dessous.

Figure 1.5. bloc de frein

I.3.1. Sécurité de freinage

Par mesure de sécurité, le dispositif de freinage est dédoublé sur chaque roue. Ainsi, 2×N_p pistons sont montés sur chaque essieu (Figure.1.5) mais seulement N_p agissent simultanément sur les disques de frein, les autres N_p n'étant utilisés qu'en cas de défaillance du système de freinage principal.(^7(*))

Figure 1.6. Bloc de frein

I.3.2. Paramètres mathématique

Nous notons :

· P_h : pression hydraulique d'alimentation des pistons,

· p : pression supposée uniforme entre les deux faces des disques en contact,

· S_p : section d'un piston,

· N_p : nombre de pistons actifs,

· N_d : nombre de disques (stator + rotor) par roue,

· F : effort presseur délivré par l'ensemble des pistons activés,

· R_i et R_e : respectivement rayons intérieurs et extérieurs des parties actives des disques de friction,

· f : coefficient de frottement de glissement entre les disques.

Hypothèse 1

Nous désignons par V_a la vitesse de l'avion et supposons aucun glissement des roues sur la piste.

I.3.2.1. Calcul de la vitesse de glissement

En déduire l'expression de la vitesse de glissement V_g des garnitures de friction en regard pour un point situé à la distance r de l'axe de rotation.

Figure 1.7. Disque de frein

Soit ù la vitesse angulaire de la roue, la vitesse de glissement à la distance d'un rayon (r) de l'axe de rotation.

est :

(1.1)

or, la vitesse V_a de l'avion est :

(1.2)

D'où

(1.3)

L'effort presseur F auquel est soumise chaque face des disques de friction en fonction de P_h, S_p et N_p.

Hypothèse 2

Nous admettons l'effort F généré par l'ensemble des pistons actifs est identique sur chacune des faces des disques de friction.

(1.4)

Hypothèse 3

Supposée p=C^te=uniforme, entre deux disques en contact. L'effort presseur F qui est normal à la surface de contact, est fonction de la seule pression de contact p supposée uniforme. Son expression est :

(1.5)

D'où l'expression de p :

(1.6)

* ⁶ www.wikipedia.com/constitution_des_freins.htm

* ⁷ www.wikipedia/corrige-UPSTI-2007/ccp-mp.htm