Sciences Industrielles C 2009 Classe Prepa PT Banque Filière PT

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Concours du Supérieur Banque Filière PT. Sujet de Sciences Industrielles C 2009. Retrouvez le corrigé Sciences Industrielles C 2009 sur Bankexam.fr.
Publié le : vendredi 18 février 2011
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TOUTE AUTRE DOCUMENTATION EST INTERDITE
 LES CALCULATRICES SONT AUTORISEES  
ƒTUDE D’UN TRAIN D’ATTERRISSAGE AVANT   PrŽsentation  Nous proposons d’Žtudier dans ce sujet un train d’atterrissage avant d’avions civils conu et fabriquŽ par la sociŽtŽ Messier-Dowty. Messier-Dowty, sociŽtŽ du Groupe SAFRAN, est le leader mondial de la conception et de la fabrication des systmes de trains d’atterrissage. Les atterrisseurs Messier-Dowty Žquipent environ 20.000 appareils et rŽalisent plus de 35.000 atterrissages chaque jour. La sociŽtŽ fournit tout ou partie des atterrisseurs d’avions tels que l’A380, l’A350 XWB, le 787 Dreamliner, le Falcon 7x, etc.  L'Žtude proposŽe porte sur deux des phases de vie du train d’atterrissage avant : la phase de vol et la phase de roulage au sol. La premire fonction de service (FS1) qui intŽresse ce sujet appara”t lors de la phase de vol.         
Avion
Milieu ext.
FS1 Train d'atterrissage avant FS1 : limiter les perturbations sur le vol de l'avion  Figure 1 : Graphe des fonctions de services durant la phase de vol  
 Cette fonction a conduit au choix d'un train rŽtractable et l'utilisation de 4 trappes. Il existe donc 4 sous-phases, qui sont : - train rentrŽ (toutes les trappes sont fermŽes); - train en dŽploiement (toutes les trappes sont ouvertes); - train en repliement (toutes les trappes sont ouvertes); - train sorti (seules les 2 trappes arrire sont ouvertes, les trappes avant Žtant fermŽes toujours pour limiter les effets aŽrodynamiques (voirdocument ressource II)).   
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Milieu ext.
 Lors de la phase de roulage au sol, 2 autres fonctions de service (FS2 et FS3) sont à retenir.            
Avion FS3  FS2 Train d'atterrissage avant Tracteur de piste
OpŽrateur au sol
Sol
FS2 : permettre de guider l'avant de avion par rapport au sol FS3 : amortir les irrŽgularitŽs du sol transmises à l'avion  Figure 2 : Graphe des fonctions de services durant la phase de roulage au sol
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L'Žtude est composŽe de 5 parties largement indŽpendantes. La premire partie vous propose d’Žtudier la commande des cycles de rentrŽe et de sortie du train d’atterrissage pendant la phase de vol (FS1). La deuxime partie s’intŽresse au mŽcanisme d’ouverture, de fermeture et de verrouillage du train (FS1). Dans la troisime partie, nous Žtudions la pice principale du train, « le caisson », d’un point de vue conception et fabrication (FS1, FS2 et FS3). La quatrime partie porte sur le mŽcanisme de transmission de la direction aux deux roues pour diriger l’avion au sol, d’un point de vue comportement sous charge (FS2). Enfin la cinquime partie vous propose de concevoir la transmission du mouvement d'orientation des deux roues pour diriger l’avion au sol, le compas (FS2).  
 
Figure 3 : sortie des trains d’atterrissage sur l’A380
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I. Etude des phases de rentrŽe et de sortie du train d’atterrissage Dans cette partie, on s’intŽresse aux phases de sortie et de rentrŽe du train d’atterrissage (FS1) du point de vue de la partie commande (document ressource I).  Un cycle de sortie ou de rentrŽe du train d’atterrissage s’effectue sur commande du pilote. Le train avant dispose de deux trappes avant et deux trappes arrire qui s’ouvrent pour laisser passer le train d’atterrissaged(ocument ressource II). Lorsque les trappes sont ouvertes, le crochet de dŽverrouillage du train est actionnŽ ce qui autorise la sortie du vŽrin de dŽploiement du train. Une fois le train dŽployŽ, le verrouillage de la contre fiche se fait automatiquement par un systme mŽcanique. Les trappes avant sont refermŽes pour diminuer les perturbations aŽrodynamiques.  Lors de la phase de rentrŽe, un vŽrin assure le dŽverrouillage de la contrefiche puis la rentrŽe du vŽrin de dŽploiement s’effectue. Le train est verrouillŽ en position rentrŽe par un systme mŽcanique et les trappes se referment terminant le cycle de rentrŽe du train. Deux informations train rentrŽ (ITR) et train sorti (ITS) permettent d’informer le pilote sur l’Žtat du train.  On propose dans cette question de construire deux grafcets, un premier pour la sortie du train et un second pour la rentrŽe du train.  I.1 :pour chaque phase de fonctionnement l’Žtat initial du systme ainsi que les  Donnez deux Žquations logiques correspondant aux conditions initiales d’autorisation des phases. On appellera cistla condition initiale de sortie etcirtla condition initiale de rentrŽe.  I.2 : A partir de l’inventaire des entrŽes/sorties donnŽes dans led ocument ressource II, Žtablir les deux grafcets de sortie et de rentrŽe du train.  I.3 :ne se dŽverrouille pas. Dans ceLors de la phase de sortie, il peut arriver que le crochet cas une alarme est dŽclenchŽe au poste de pilotage au bout de 10s. Lorsque le pilote a acquittŽ cette alarme, les trappes se referment et le systme se retrouve en position initiale. Modifiez les grafcets prŽcŽdents pour prendre en compte ce comportement.
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II. Etude du systme  II-A. Etude prŽliminaire du systme Le schŽma de principe relatif au train avant est donnŽ sur led ocument ressource III. Le caisson (S1) est en liaison pivot avec le fuselage (S0) de l'appareil permettant le dŽploiement du train. En position sortie, la rotation du tube tournant (S2) par rapport au caisson doit permettre l'orientation des roues pour la direction de l'appareil lors des manœuvres au sol. La commande de cette rotation est rŽalisŽe par une crŽmaillre agissant sur un secteur dentŽ du tube tournant (document ressource IV). Ce dispositif de commande n'est pas reprŽsentŽ sur ledocument ressource III ne sera pas pris en considŽration dans toute et la partieII. Afin d'assurer la suspension du train avant, les roues sont montŽes sur la tige coulissante (S3) en liaison pivot glissant avec le tube tournant. Le compas composŽ des 2 pices principales, le compas supŽrieur (S4) et le compas infŽrieur (S5), permet alors de transmettre le mouvement de rotation du tube tournant à la tige coulissante en laissant libre le mouvement de translation. Une contrefiche composŽe des 2 bras (S6 () etS7) sert à reprendre les efforts exercŽs sur le train et à le maintenir dŽployŽ. Elle est ŽquipŽe d'un dispositif de verrouillage empchant son repli involontaire.   II-A.1Effectuez le graphe des liaisons de cette modŽlisation.  II-A.2Donnez le degrŽ d'hyperstatisme pour le sous-ensemble {(S0);(S1);(S6);(S7)}.  II-A.3Donnez le degrŽ d'hyperstatisme de l'ensemble.  II-A.4 avec les symboles normalisŽs des liaisons le ComplŽtezdocument rŽponse 1 afin d'obtenir un modle isostatique en modifiant uniquement les liaisons suivantes :  - la liaison entre le compas supŽrieur et le compas infŽrieur;  - la liaison entre la contrefiche infŽrieure et le caisson;  - la liaison entre la contrefiche supŽrieure et la contrefiche infŽrieure. Vous justifierez l'isostatisme du schŽma obtenu sur le document rŽponse.     
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 II-B. Etude graphique de la rentrŽe du train Le corps du vŽrin hydraulique de commande du train est articulŽ en J sur le fuselage de l'appareil et sa tige est articulŽe en I au caisson (voir document rŽponse 2). La phase de rentrŽe du train correspond à la sortie de la tige du vŽrin. La disposition du vŽrin permet une Žtude plane de la cinŽmatique du train et on supposera pour celle-ci une vitesse de sortie de la tige par rapport au corps du vŽrin de 10 mm/s.  II-B.1  Sur .ce mme document, reprŽsentez avec l'Žchelle indiquŽe la vitesse Vous indiquerez clairement les constructions graphiques rŽalisŽes.  II-B.2En dŽduire la reprŽsentation graphique de   
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et indiquez la valeur de sa norme.
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III. Etude du caisson La rŽalisation technique des fonctions ŽtudiŽes FS1, FS2 et FS3 s’appuie sur une pice principale du train d’atterrissage appelŽe « le caisson ». On Žtudie dans cette partie le procŽdŽ de fabrication du caisson et en particulier l’obtention du brut ainsi que l’analyse et le rŽglage du porte-pice dŽdiŽ la rŽalisation de certaines opŽrations d’usinage. à  III-A. Cotation On propose d’Žtudier certaines spŽcifications dimensionnelles et gŽomŽtriques du dessin de dŽfinition du caisson (document ressource V).  III.A.1 :Sur votre copie, interprŽtez la spŽcification dimensionnelle suivante :    III.A.2 :Sur lesdocuments rŽponses 3, 4 et 5,interprŽtez les spŽcifications gŽomŽtriques suivantes :  
  
 
   III-B. MatŽriaux et obtention du brut  III-B.1 :Donnez la signification du matŽriau dŽsignŽ par : Al Zn 6 Mg Cu.  La pice brute dans laquelle est usinŽ le caisson est obtenue par forgeage. La pice brute est reprŽsentŽe sur ledocument ressource VI.  III-B.2 :le principe du procŽdŽ d’obtention de cette pice brute par forgeage. VousExpliquez pourrez illustrer vos propos par un dessin.  III-B.3 :trois autres couples de matŽriaux / procŽdŽs envisageables pour cetteProposez application. Pour chaque couple proposŽ, vous indiquerez les avantages et les inconvŽnients dans un tableau. Justifiez alors le choix du couple matŽriau / procŽdŽ retenu par le constructeur.  
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III-C Usinage du caisson L’usinagedu caisson est rŽalisŽ au moyen de plusieurs phases d’usinage. La premire phase est une phase de fraisage sur une fraiseuse 4 axes. La pice est mise et maintenue en position au moyen d’un porte-pice spŽcifique rigide. La modŽlisation de la mise en position de la pice est proposŽe sur ledocument ressource VII.  III-C.1l’aide d’un outil de reprŽsentation graphique, Žtablir les fonctions de serviceA (fonctions principales et fonctions contraintes) à rŽaliser par un porte-pice dans sa phase d’utilisation sur la machine pendant l’usinage.
III-C.2Proposez une modŽlisation des liaisons entre la pice et le porte-pice dud umocne t ressource VII. Justifiez votre rŽponse. ? mise en position proposŽe est-elle isostatique La Pourquoi devrait-elle l’tre ?  III-C.3fixŽe sur le porte-pice, quels dŽfauts dus à la pice ou au porte-piceUne fois peuvent provoquer des variations de position et d’orientation de la pice dans la machine?  La rŽalisation technologique du porte-pice conduit à six appuis ponctuels rŽalisŽs par des supports sphŽriques (document ressource VII). SoitR le repre (Op, X, Y, Z) associŽ au montage. Les points de contact Mi i = 1, …, 6) entre la pice et le porte-pice sont (avec dŽfinis par leurs coordonnŽes (i yx,i, zi chaque appui par (n à) et les normales de contactxi, nyi, nzitairfpas ).dpani t eop, l L-etrio pp uen'e cpipat anŽtiMdu porte-pice se dŽplace d’une valeur (figure 4).
 
DMni i Pice
Mi
Support i  Figure 4 : modŽlisation du contact support i / pice
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III-C.4 : nuisible au positionnement de la pice dansQuelle composante du vecteur est le porte-pice et pourquoi?  On appelleicette composante. On propose de modŽliser les dŽfauts de mise en position de la pice au moyen d’un torseur de « petits dŽplacements!» exprimŽ au point Op de la manire suivante :
 
 III-C.5 : Le champ de dŽplacements trs petits Žtant un champ de moment de torseur, exprimez la composanteidu petit dŽplacement engendrŽ par un « petit dŽplacement » , modŽlisŽ par!au point Op.  III-C.6 :En dŽduire l’expression du torseur" iau point Op (appelŽ torseur des coordonnŽes plückŽriennes de ) tel que le co-moment de!et"iest Žgal ài.  III-C.7 :A partir des Žcartsià mesurer tridimensionnelle et donnŽs ci-ŽvaluŽs sur machine dessous, des coordonnŽes des points et des normales de contact dans le repreR, donnŽes sur ledocument ressource VII, Žcrire le systme linŽaire permettant le calcul des Žcartsi  en fonction des inconnues (#, %, &,u, v, w) du torseur des petits dŽplacements!exprimŽ au point Op sous forme numŽrique. Il n’est pas demandŽ de rŽsoudre le systme linŽaire rŽsultant. 1= 0.2mm ;2= 0.25 mm ;3= 0 mm ;4= 0 mm ;5= 0.15 mm ;6= 0 mm Aprs rŽsolution, on trouve : # =0,00069 ;% =0,00013 ;& =0,00027 ; u = -0,0447 mm ; v = -0,018 mm ; w = 0,1257 mm         
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On s’intŽresse plus particulirement à l’usinage des deux alŽsa d’axes H et J.   III-C.8 :les deux entitŽs sont rŽalisŽes de la mme manire. On vousOn fait l’hypothse que demande de dŽtailler les opŽrations d’usinage nŽcessaires à l’obtention de l’entitŽ d’axe J en fraisage en complŽtant le contrat de phase dudocument rŽponse 6. Vous indiquerez en particulier : 'croquis de la gŽomŽtrie des outils utilisŽs et les les  Dans : la partie haute (dessin) trajectoires d’usinage de chacun des outils. ' Dans la partie basse (tableau) : la dŽsignation des opŽrations, les outils utilisŽs (nom et matŽriau de l’outil) et l’ordre de grandeur des conditions de coupe pour chaque outil. Vos choix devront intŽgrer la gŽomŽtrie des formes à usiner et les tolŽrances à respecter.  III-C.9 :À partir des valeurs du torseur des petits dŽplacements calculŽes prŽcŽdemment, calculez la position effective des points H1(0, 230, 0) et J1(0, -230, 0), centre des sections droites extrmes extŽrieures des alŽsages H et J.  III-C.10 :On prŽcise que les deux cylindres sont usinŽs selon la direction z de la machine.  
La spŽcification de rectitud est elle respectŽe ? Justifiez votre rŽponse. Quels sont alors les dŽfauts engendrŽs au niveau des deux alŽsages d’axes H et J ?  III-C. 11 :à main levŽe sur votre copie une solution technique permettant de rŽglerDessinez la hauteur des appuis ponctuels compatible avec l’ordre de grandeur des Žcarts i mesurŽs.  
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