ANALYSE DU COMPORTEMENT DE LA SERVOVALVE ELECTROHYDRAULIQUE LORS DE FREINAGE DES ROUES D’UN AVION.

Charly Mengawaku Jean

Description

ANALYSE DU COMPORTEMENT DE LA SERVOVALVE ELECTROHYDRAULIQUE LORS DE FREINAGE
DES ROUES D’UN AVION.
INSTITUT SUPERIEUR DE TECHNIQUES APPLIQUEES
ISTA/RDC
KINSHASA
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Informations

• Publié par: mengawaku
• Publié le: 18 mars 2014
• Nombre de lectures: 63
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

REPUBLIQUE DEMOCRATIQUE DU CONGO MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET UNIVERSITAIRE INSTITUT SUPERIEURDE TECHNIQUES APPLIQUEES « I.S.T.A» B.P. 6593 KIN 31 SECTION : MECANIQUE I.S.T.A / BARUMBU

ANALYSE DU COMPORTEMENT DE LA SERVOVALVE ELECTROHYDRAULIQUE LORS DE FREINAGE DES ROUES D’UN AVION.

 KAKONDI DIALO MENGAWAKU JEAN

Travail de fin de cycle présenté et défendu en vue de l’obtentiondu Diplôme d’Ingénieur technicien en Mécanique Option : Mécanique d’Aviation

Directeur : Ir. KAWENDE YEMBA Augustin  Ingénieuren Génie Mécanique

Année Académique 2009-2010

EPIGRAPHE

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«Lafonctionest une abstraction échelonEn mathématique. réalité,aucunsignalphysique ne peut subir un accroissementfini en un tempsinfinimentcourt. C’est-à-dire, la grandeur d’entréemet donc toujoursun certainéventuellement très temps,petit mais jamais nul, pourpasser dezéroà x o »

Pierre André Parette et Philippe Robert

REMERCIEMENTS

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A seuil de ce travail qui marque la fin de nos études du premier cycle, nous reconnaissons avoir bénéficie au sein de l’Institut Supérieur de Techniques Appliquées (ISTA) une éducation intellectuelle.

Nous remerciements s’adressent aussi aux autorités académiques, en particulier à Monsieur le Directeur Général KATANGA-wa-KATANGA et à tout le corps professoral de l’Institut Supérieur de Techniques Appliquées (ISTA) pour nous avoir transmis les connaissances avec conscience professionnelle.

A ce terme, nous remercions plus particulièrement notre Directeur Assistant KAWENDE YEMBA Augustin Ingénieur en mécanique,pour ses sages conseils, ses directives et sa générosité qui nous ont permis d’arriver au bout du présent travail.

Nous remercions, le physicien SEKE VANGU Max, qui, malgré ses multiples occupations, a bien voulu accepterd’être encadreur de ce travail.

Nos remerciements s’adressent : A mon épouse NZOLA Niclette, etmon fils MENGA Exaudie; A mondéfunt père MIEZI PEDRO ; A mes mamans : SIVI MARIE et MENDU HELENE ; A mes parrains: MWANANGULU Vicky et PINDI Nicole, et leurs enfants Emmanuel et Christopher ;

P a g e|iii

A mes frères et sœurs: LOWA SIMON, MBIYAVANGA PEDRO, MIEZI PEDRO, MAVINDA SEBASTIEN, NGUNGA RACHEL, LUZALA ILITO, MAKIESE MONIQUE, NSAMBA FLAVIE etpour leurs contributions financières et morales, d’une façon ou d’une autre à ma réussite.

Nous n’oublions pas de remercier nos compagnons de lutte, KAKONDI DIALO, MAKOLA LOLO, NGOLO KITIAKA, MUKULUPI KINGAMBO, MONGANZA TANZEY etc. pour la vie estudiantine d’ensemble, de leur collaboration et esprit de conquête.

MENGAWAKU JEAN

PLAN DU TRAVAIL

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EPIGRAPHE ..................................................................................................................... i REMERCIEMENTS ............................................................................................................. ii PLAN DU TRAVAIL ............................................................................................................ iv NOTATIONS GENERALES ............................................................................................ viii

INTRODUCTION GENERALE ......................................................................................... 1 I. Problématique..............................................................................................1 II. Objectif........................................................................................................2 III. Méthodologie .............................................................................................3 IV. Subdivision du Travail ...............................................................................3 V. Difficultés rencontrées................................................................................3

CHAPITRE I : GENERALITES SUR LE SYSTEME DE FREINAGE DES AVIONS .................................................................................................... 4 I.1. Introduction............................................................................................... 4 I.2. Les roues d’avion......................................................................................6 I.3. Le frein...................................................................................................... 6 I.3.1. Types des freins .................................................................................6 I.3.1.1. Frein à disque...............................................................................7 I.3.1.2. Frein à disque en carbone (carbone-carbone) .............................8 I.1.3.2.1. Puits de chaleur.........................................................................8 I.1.3.2.2. Principe de fonctionnement .......................................................9 I.1.3.2.3. Avantages du frein carbone.......................................................9 I.3.1.3. Frein à disque en céramique ......................................................10 I.3.2. Frein à tambour ................................................................................10 I.4. Constitution des freins ............................................................................11 I.3.1. Sécurité de freinage..........................................................................13 I.3.2. Paramètres mathématique ...............................................................13

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I.3.2.1. Calcul de la vitesse de glissement..............................................14 I.3.2.2. Expression de couple de freinage entre surfaces en regard......15 I.3.2.3. Couple total.................................................................................16 I.3.2.4. Décélération ()...........................................................................17 I.4. Commande de freinage ..........................................................................18 I.4.1. Commande classique .......................................................................18 I.4.2. Commande automatique ..................................................................19 I.4.2.1. Les modes LO, MED et MAX......................................................21 I.4.2.2. Le mode normal..........................................................................21 I.4.2.3. Le mode alternatif.......................................................................21 I.5. Le système de régulation de freinage.....................................................22

CHAPITRE II : GENERALITE SUR LES SYSTEMES ASSERVIS ......................24 II.1. Définition de l'automatique.....................................................................24 II.2. Notion de système.................................................................................24 II.2.1. Nécessite de la boucle fermée ........................................................25 II.2. Equations d'un système linéaire ............................................................25 II.2.1. Introduction...................................................................................... 26 III.2.2. Exemples........................................................................................ 26 II.3. Fonction de transfert d'un système linéaire ...........................................27 II.4. Réponse temporelle des systèmes........................................................28 II.5. Les différentes entrées classiques ........................................................28 II.5.1. L'échelon..........................................................................................28 II.5.2. La rampe..........................................................................................29 II.5.3. L'impulsion....................................................................................... 30 II.6. Réponse d'un système ..........................................................................30 II.6.1. Réponse d'un système du premier ordre.........................................30 II.6.1. Réponse d'un système du second ordre .........................................33 II.7. Performances d’un système asservi......................................................37 II.7.1. Stabilité des systèmes linéaires asservis ........................................37

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II.7.1.1. Critère mathématique de stabilité..............................................38 II.7.1.2. Critère algébrique de ROUTH ...................................................38 II.7.1.3. Tableau de Routh......................................................................39 II.7.2. Précision des systèmes linéaires asservis ......................................39 II.7.2.1. Erreur de position (Erreur statique) ...........................................40 II.7.3. Rapidité des systèmes régulés........................................................41 II.7.3.1. Temps de réponse.....................................................................41 II.7.3.2. Temps de monté........................................................................41 II.7.3.3. Dépassement maximal ..............................................................44

CHAPITRE III : SERVOVALVE ELECTROHYDRAULIQUE .................................45 III.1. Définition............................................................................................... 45 III.2. Classification de la servovalve..............................................................45 III.2.1. Etage hydraulique pilote .................................................................46 III.3. Constitution de la servovalve................................................................47 III.3.1. Architecture d’une servovalve à deux étages.................................49 III.4. Etude simplifiée de la servovalve électro-hydraulique..........................50 II.4.1 Equation du moteur couple...............................................................50 III.4.2. Système buse-palette.....................................................................50 III.3.3. Tiroir du distributeur........................................................................51 III.4. Principe fondamental de la dynamique (PFD) appliqué au tiroir ..........52 III.5. Fonction de transfert de la servovalve..................................................54

CHAPITRE IV : ANALYSE DU COMPORTEMENT DU SERVOVALVE LORS DE FREINAGE ..................................................................................... 57 IV.1. Analyse du système .............................................................................57 IV.2. Système asservi................................................................................... 59 IV.3. Mise en équation des éléments du système de freinage en mode normal ........................................................................................................... 59 IV.4. Schéma fonctionnel du système de freinage d’un avion......................61

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IV.5. Comportement du système de freinage en boucle fermée ..................62 IV.5.1. Calcul de stabilité du système en boucle fermée...........................63 IV.5.2. Calcul de la précision du système en boucle fermée.....................64 IV.5.2.1. Erreur statique ou erreur de position........................................64 IV.5.3. Calcul de la rapidité du système en boucle fermée........................65 V.6. Simulation du système de freinage par MATLAB..................................67 V.6.1. Simulation de systèmes ..................................................................68 CONCLUSION GENERALE ........................................................................................... 78 BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................... .................................................................................................................. 83 ANNEXE ................................................................................................ 85

 

NOTATIONS GENERALES

: décélération

: facteur d’amortissement en boucle ouverte

 facteur d’amortissement en boucle fermée. : BF

C T C f D P E(t) F F

P a g e|viii

: couple de frottement total de freinage : couple de frottement sur un point : diamètre : Différence de pression : entrée : effort presseur délivré par l’ensemble des pistons activés, : Force

F etF :efforts exercés par les deux ressorts (A et B) A B f :coefficient de frottement de glissement entre les disques. G(p) :Fonction de transfert en boucle ouverte H(p) :Fonction de transfert en boucle fermée K f frottementcoefficient de : K :gain statique du système

K  :gain statique en bouclé fermée ; BF

k coefficientde raideur t : K sv  :gain statique du servovalve K acc gain statique de l’accéléromètre : K c  :gain statique du Brake Pedal Transmitter Unit (BSCU)

m t N p N d P a P h R e R i S p S(t) S t t m t r V a V g w w n

: masse du tiroir ;

: nombre de pistons actifs,

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

: Pression d’alimentation

: pression hydraulique d’alimentation des pistons,

: rayon extérieur de la partie active de disque de friction

: rayon intérieur de la partie active de disque de friction

: section d’un piston : sortie : section du tiroir à ses extrémités ; : temps de monté

: temps de réponse

vitesse de l’avion :

: vitesse de glissement

: vitesse angulaire

: pulsation propre

w pulsation propre en boucle fermée ; : nBF

P a g e|ix

I. Problématique

INTRODUCTION GENERALE

P a g e|1

Le freinage est l’une des fonctions vitales d’un avion, au même titre que la propulsion ou la sustentation. C’est grâce au frein que l’avion peut s’immobiliser après l’atterrissage, circuler au sol en toute sécurité mais également s’arrêter en cas d’urgence lors d’une interruption de décollage.

Que ce soit sur une bicyclette, une voiture ou un avion, la problématique est la même: l’énergie cinétique du véhicule en mouvement est, par suite de frottement transformée en chaleur pour enfin se dissiper. Pour ce faire, un objet solidaire de la structure du véhicule, le frein, vient frotter sur les disques en rotation, ou sur un objet solidaire de la roue. Une différence, de taille, entre les différents mobiles, réside toutefois dans l’ordre de grandeur de l’énergie à absorber puisque celle-ci est proportionnelle à la 2 masse et au carré de la vitesse (½ mv) du mobile en mouvement.

Les premiers avions n’avaient pas de freins. Ils n’en avaient pas besoin ;leur masse et leur vitesse de décollage étaient suffisamment faibles. Puis, la puissance des moteurs aidant, les avions ont grossi, puis volé de plus en plus vite. On a alors équipé leurs roues de freins extrapolés de ceux de l’automobile, c’est-à-dire à tambours avec une commande indépendante par côté, ce qui permettait aussi de prendre les virages à basse vitesse.

Avec les réacteurs, les freins sont devenus critiques, car ils étaient pratiquement les seuls moyens de ralentissement vraiment efficaces.