Etude du systeme de freinage des avions

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  • Publié le : 22 mai 2011
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ETUDE DU SYSTEME DE FREINAGE DES AVIONS

1. Introduction

Si la mission première d’un avion est de voler, plusieurs phases de son cycle opératoire se déroulent au sol. Ainsi, l’avion doit aussi être pensé pour pouvoir se poser, sur une distance limitée, ralentir avant de pouvoir s’acheminer vers son point de stationnement ou pouvoir s’arrêter en cas d’urgence en cas de problème au décollage(RTO : Refused Take-Off).

Le freinage est donc une des fonctions primordiales d’un avion au même titre que la propulsion et la sustentation.

Outre les freins, l’avion peut être ralenti par d’autres moyens :
- les inverseurs de poussée des moteurs
- les aérofreins.
- le parachute arrière
- la crosse d’appontage,utilisée sur les porte-avions.

Dans un premier temps, nous aborderons la problématique du système de freinage ; nous retracerons les points marquants de son évolution technologique.
Enfin, nous présenterons les différents systèmes de commandes et de contrôles avant de détailler les systèmes opérationnels mis en œuvre.

Fonctionnellement, les freins, les roues équipées de leurs pneumatiquesainsi que les atterrisseurs et amortisseurs (constituant le train d’atterrissage) participent au freinage d’un avion ; le présent document ne s’intéressera qu’à la composante « freins » de cet ensemble fonctionnel.



2. Problématique

Le freinage est une des fonctions vitales d’un avion, au même titre que la propulsion ou la sustentation. C’est grâce à lui que l’avion peut s’immobiliseraprès l’atterrissage, circuler au sol en toute sécurité mais également s’arrêter en cas d’urgence lors d’une interruption de décollage alors que l’avion est à pleine charge de carburant et lancé à la vitesse de décollage (même si le risque est de l’ordre de 1 pour 1 million de décollages).

La fonction globale de freinage doit répondre à des exigences économiques et opérationnelles extrêmementélevées :

2.1 Exigences économiques

Les exigences économiques sont essentiellement relatives à la maintenance des équipements et au renouvellement des parties consommables (les freins et les pneumatiques), dont la périodicité dépend directement de l’endurance de ceux-ci. La notion de coût à l’atterrissage (CPL ou "Cost Per Landing") est un paramètre essentiel pour les compagnies. Il fautcependant reconnaître que les roues et freins, comme les atterrisseurs, constituent un poids mort pendant le vol. Par conséquent il a existé de tout temps une forte pression des avionneurs pour obtenir de hautes performances massiques (énergie absorbée par kg de frein de plus en plus grande). Pour répondre à cet impératif, les fabricants de freins aéronautiques ont constamment remis en cause leurstechnologies à travers de nombreux travaux de recherche et d’expérimentation en laboratoire et même sur avions.

2.2 Exigences opérationnelles

Les exigences opérationnelles se déclinent essentiellement en trois qualités techniques : sécurité, efficacité et confort de freinage.

Dans le cas de l’Airbus A318, la masse maximale au décollage est de 60.tonnes et la vitesse de décollage est estiméeà 240 km/h.

3. Évolution technologique

Les freins sont apparus relativement tôt sur les avions. Ainsi le Voisin LAS de 1915 était équipé de freins à tambour commandés par des câbles. De fait, au fur et à mesure que les vitesses de décollage et d’atterrissage augmentaient avec la masse de ces « machines volantes », leur freinage à l’atterrissage devenait de plus en plus nécessaire. Ce besoinfut encore accentué par l’avènement de la propulsion par réaction. Les vitesses ont atteint alors des valeurs très élevées : près de 250 km/h à l’atterrissage, de l’ordre de 400 km/h au décollage, parfois jusqu'à 500. Quant aux masses, elles ont largement dépassé les 10 t sur maints avions de combat, et les 100 t sur les gros avions commerciaux. Toutes ces évolutions ont naturellement accru de...
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