Brevet FR2918637A1 — publié le 20090116

SYSTEME D'EGALISATION DES ENERGIES DE FREINAGE La présente invention concerne un système d'égalisation des énergies de freinage destiné aux atterrisseurs d'un aéronef pour répartir les énergies de freinage entre les atterrisseurs, en introduisant un temps de retard de freinage entre les freins des roues subissant les efforts verticaux les plus importants ou roulant sur une piste moins contaminée et ceux qui sont installés sur les roues subissant des efforts verticaux moins importants ou roulant sur une piste plus contaminée. L'invention trouve des applications dans le domaine de l'aéronautique, et est plus précisément, destinée aux trains d'atterrissage d'aéronefs de masse importante. De façons connues, sur un même aéronef, on distingue différents trains d'atterrissage, train principal de voilure, train principal de fuselage et train auxiliaire (train avant général). Le train principal de fuselage est composé de un, deux ou trois atterrisseur et le train de voilure de deux atterrisseurs montés chacun sous la voilure. Le train avant est installé à l'avant de l'aéronef, au niveau du nez. Les atterrisseurs des trains principaux comprennent chacun un ensemble de bogies jumelés comportant 2, 4 ou 6 roues, la plupart de ces roues étant munies d'un frein. L'atterrisseur avant comporte un amortisseur orientable équipé de roues jumelées. Lorsque un aéronef est en phase de décélération, au-delà du freinage aérodynamique et du freinage par les moteurs (inverseurs de poussée), le train d'atterrissage principal participe à l'absorption de l'énergie de l'aéronef grâce à ses freins. Il doit supporter des efforts importants dus à la masse de l'aéronef qui exerce une contrainte verticale en compression sur les atterrisseurs. Lors de l'atterrissage ou lors d'une phase de décollage interrompue de l'aéronef qui correspond à des phases de vol associés à des niveaux très élevés d'énergie de freinage, les roues d'un même atterrisseur et les roues entre atterrisseurs ne subissent donc pas les mêmes efforts verticaux. Cette répartition non uniforme des efforts verticaux entre atterrisseurs et les roues d'un même atterrisseur conduisent à appliquer des efforts de freinage différents, donc des énergies de freinage différentes par roue ce qui entraîne une usure différente des freins. Les freins qui absorbent les plus grandes énergies, c'est-à-dire les plus sollicités pendant les phases de décélération s'usent plus vite que les freins qui sont les moins sollicités. Cette situation non optimale en terme d'usure pour les différents freins entraîne une maintenance plus fréquente des atterrisseurs les plus sollicités, entraînant par conséquent un coût global de maintenance plus élevé. La présente invention permet de répartir au mieux les énergies de freinage appliquées sur les freins des atterrisseurs pour réduire les problèmes d'usure non homogène des freins. Elle permet ainsi d'optimiser la capacité d'absorption de chaque frein. Notamment en répartissant de manière homogène les énergies de freinage par roue, l'usure est rendue comparable pour l'ensemble des freins installés. Par conséquent le cycle de maintenance est réduit entraînant ainsi une diminution de coût global de maintenance. Le principe de l'invention est de décaler dans le temps le freinage des freins installés sur les roues subissant les efforts verticaux les plus importants ou roulant sur une piste moins contaminée lors de l'atterrissage ou lors d'une phase de décollage interrompu de l'aéronef et ceux qui sont installés sur les roues subissant des efforts verticaux moins importants ou une piste plus contaminée, de façon à ce que l'énergie absorbée par chacun d'eux soit très proche. Pour apporter une solution performante et économique au problème d'usure différente des freins des roues, la présente invention propose un système d'égalisation des énergies de freinage appliqué sur un train d'atterrissage d'un aéronef, le train d'atterrissage comportant au moins deux atterrisseurs, chaque atterrisseur comportant au moins deux roues et chacune des roues étant munie d'un frein. Selon l'invention, ledit système comprend des moyens pour égaliser les énergies de freinage appliquées sur les atterrisseurs lors de l'atterrissage ou lors d'une phase de décollage interrompu de l'aéronef. Les moyens pour égaliser les énergies de freinage appliquées sur les atterrisseurs comportent au moins un retardateur pour générer un temps de retard dans l'application du freinage entre le frein d'une première roue par rapport au frein d'une deuxième roue. Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit au moins un retardateur introduit un temps de retard entre les freins des différentes roues d'un même 10 atterrisseur qui comporte au moins deux roues en ligne. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, ledit au moins un retardateur introduit un temps de retard entre les freins des roues d'atterrisseurs différents. De préférence, ledit temps de retard est compris entre 0,5 s à 1,5 s. 15 Avantageusement, ledit système comporte en plus un calculateur permettant de calculer automatiquement ledit retard en fonction de la masse, du centrage de l'aéronef et de la phase du vol considéré. Pour un aéronef comportant au moins deux atterrisseurs, chaque atterrisseur comportant au moins deux roues, et chacune des roues étant munie d'un frein 20 activé au moyen d'un actionneur pour commander l'ouverture ou la fermeture d'une vanne disposée entre un distributeur hydraulique et une conduite hydraulique de freinage alimentant le frein, ledit actionneur étant lui-même commandé à distance par des commandes de freinage situées au niveau de la cabine de pilotage, l'actionneur de chaque frein est relié auxdites commandes de 25 freinage par l'intermédiaire d'un retardateur dudit système d'égalisation des énergies de freinage décrit précédemment qui introduit un temps de retard d'activation entre lesdits actionneurs. De manière générale, ledit actionneur de chaque frein est un actionneur à commande électrique qui commande la fermeture ou l'ouverture de ladite vanne 30 disposée entre ladite conduite de freinage et ledit distributeur hydraulique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont données qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention : la figure 1 est une vue schématique de profil d'un train d'atterrissage d'aéronef sorti lors d'un atterrissage, ledit train comportant quatre roues, deux roues avant et deux roues arrières ; la figure 2 représente schématiquement quatre courbes d'absorption des énergies par les roues de la figure 1 lors de l'atterrissage de l'aéronef en fonction du temps, les courbes en traits pleins représentent schématiquement la courbe d'énergie de freinage du frein sur les roues arrières et la courbe d'absorption de l'énergie de freinage sur les roues avant en absence de freinage différé, les courbes en traits pointillés représentent la courbe d'énergie de freinage du frein sur les mêmes roues après avoir appliqué un retard de freinage de At entre les roues avant et les roues arrière ; la figure 3 représente schématiquement un exemple de schéma fonctionnel du système d'égalisation des énergies de freinage intégré dans un circuit de freinage pour un atterrisseur d'un aéronef. L'invention concerne un système d'égalisation des énergies de freinage par atterrisseurs, permettant d'absorber la même énergie de freinage sur tous les freins lors de l'atterrissage ou lors d'une phase de décollage interrompu d'un aéronef. L'objectif du système est ainsi d'égaliser l'énergie de freinage absorbée par les freins capables de développer un couple instantané moyen plus élevé par rapport aux autres freins capables de développer un couple instantané moyen moins élevé lors de la décélération de l'aéronef. La figure 1 est une vue schématique de profil d'un train d'atterrissage 4 de fuselage sorti de son logement situé dans le fuselage 8 de l'aéronef lors d'un atterrissage. Dans cet exemple, le bogie 3 du train comporte quatre roues, deux roues avant 2 et deux roues arrières 1. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le temps de retard dans l'application du freinage est introduit entre les freins des différentes roues d'un même atterrisseur qui comporte au moins deux roues en ligne. Dans le cas de l'exemple illustré sur la figure 1, l'application différée dans le temps du freinage consiste à introduire un temps de retard At entre le freinage des deux roues arrières 1 (respectivement avant 2) du bogie 3 dont les freins sont capables de générer moins de couple et le freinage des deux roues avant 2 (respectivement arrière 1) du bogie 3. Ce At correspond au temps nécessaire pour absorber le différentiel d'énergie que les roues ne pourraient absorber pendant la phase où toutes les roues freinées de l'aéronef absorbent de l'énergie. Par conséquent, l'énergie absorbée par le frein des roues arrière (respectivement avant) ou des roues arrière (respectivement avant) du bogie est réduite et l'énergie absorbée se rapproche de celle du frein des roues avant (respectivement arrière) qui sont capables de générer un couple plus faible. Ainsi ce retard de freinage des roues les plus efficaces (vis à vis du couple développé et donc de l'énergie absorbée) est équivalent à effectuer un décalage de l'énergie absorbée dans le temps par ces freins et donc à réduire la quantité d'énergie absorbée. La figure 2 illustre un exemple d'énergies absorbées par les roues de l'atterrisseur 4 dans un cas où les roues arrière 1 développent un couple instantané moyen plus élevé que les roues avant 2. Les courbes en traits pleins référencées 6.a et 5. a représentent respectivement l'énergie de freinage absorbée par les roues arrières et par les roues avant si le freinage n'est pas différé entre les roues avant et arrière, les courbes en traits pointillés référencées 6.b et 5.b représentent l'énergie de freinage absorbée par les frein des roues arrière et avant après avoir appliqué un retard de freinage de At entre les roues avant et les roues arrière. La figure 2 met en évidence que les deux courbes d'énergie absorbée par le frein des roues arrière 1 et d'énergie absorbée par les roues avant 2 se rapprochent après avoir appliqué le retard. En appliquant le retard de manière sélective selon les roues pour l'ensemble de l'atterrisseur, l'absorption d'énergie et l'usure de l'ensemble des freins est sensiblement identique, par conséquent la durée de vie des freins et le cycle de maintenance seront ainsi optimisés. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, le temps de retard dans l'application du freinage est introduit entre les freins des roues des différents atterrisseurs. Cette application différée dans le temps est l'introduction d'un temps de retard At dans l'application du freinage d'un premier atterrisseur par rapport à un deuxième atterrisseur dont les freins ont une capacité d'absorption d'énergie plus importante. Le même retard est par exemple introduit dans ce cas pour l'ensemble des freins d'un même atterrisseur. Selon ce deuxième mode de réalisation, il est possible de différer le freinage sur les atterrisseurs de fuselage par rapport aux atterrisseurs de voilures et inversement en fonction de leur capacité respective. Il faut noter que des retards différents sont également possibles en fonction de la masse, du centrage de l'avion et de la phase de vol considérée. Pour anticiper le freinage différé dans le temps par atterrisseur ou par roue, le système d'égalisation comporte un calculateur 21 permettant de calculer automatiquement le temps de retard nécessaire pour égaliser les énergies de freinage entre les freins d'un même atterrisseur ou entre les atterrisseurs en fonction de la charge que doivent subir ces freins lors de l'atterrissage, de la masse et du centrage de l'aéronef ainsi que de la phase de vol considéré. Ce temps de retard est compris de préférence entre 0.5 à 1.5 secondes. Le gain en énergie absorbée par les freins est estimé entre 5% et 15% de l'énergie maximale nécessaire au freinage lorsque le système de retard de freinage est appliqué. La figure 3 présente un exemple de schéma fonctionnel du système d'égalisation des énergies de freinage intégré dans un circuit de freinage pour un atterrisseur d'un aéronef comportant au moins deux roues en ligne. Chaque roue est munie d'un frein activé au moyen d'un actionneur pour commander l'ouverture et la fermeture d'une vanne 9, 10 disposée entre un distributeur hydraulique 13 et une conduite hydraulique de freinage 17, 18 alimentant respectivement les freins des roues 20, 19. Les actionneurs pour commander l'ouverture et la fermeture des vannes sont reliés par l'intermédiaire d'un retardateur 11 du système d'égalisation des énergies de freinage à des commandes de freinage 14 situées au niveau de la cabine de pilotage. Le retardateur 11 qui introduit un temps de retard d'activation entre les actionneurs est associé avantageusement au calculateur 21 qui détermine de manière automatique le temps de retard nécessaire pour répartir uniformément l'énergie de freinage entre les roues. De préférence, les actionneurs utilisés pour l'ouverture et la fermeture de la 30 vanne sont des actionneurs à commandes électriques. Dans l'exemple de schéma fonctionnel illustré sur la figure 3, lorsque le système d'égalisation est activé, le retardateur 11 introduit un temps de retard de At entre l'ouverture de la vanne 10 de la conduite hydraulique 18 qui alimente le frein de la roue 19 et l'ouverture de la vanne 9 de la conduite hydraulique 17 qui alimente la deuxième roue 20, entraînant ainsi un retard de freinage sur la roue 19. L'invention n'est pas limitée aux exemples représentés et notamment il est possible de combiner des dispositifs de retard entre les roues en ligne d'un même 5 bogie et un dispositif de retard entre des atterrisseurs différents. REVENDICATIONS 1. Système d'égalisation des énergies de freinage appliqué sur un train d'atterrissage d'un aéronef, le train d'atterrissage comportant au moins deux atterrisseurs, chaque atterrisseur comportant au moins deux roues et chacune des roues étant munie d'un frein, caractérisé en ce que ledit système comprend des moyens pour égaliser les énergies de freinage appliquées sur les atterrisseurs lors de l'atterrissage ou lors d'une phase de décollage interrompu de l'aéronef. 2. Système d'égalisation des énergies de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens comportent au moins un retardateur (11) pour générer un temps de retard dans l'application du freinage entre le frein d'une première roue par rapport au frein d'une deuxième roue. 3. Système d'égalisation des énergies de freinage selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit au moins un retardateur introduit un temps de retard entre les freins des différentes roues d'un même atterrisseur qui comporte au moins deux roues en ligne. 4. Système d'égalisation des énergies de freinage selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit temps de retard est introduit entre les freins de roues d'atterrisseurs différents. 5. Système d'égalisation des énergies de freinage selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit retard est compris entre 0,5 s à 1,5 s. 6. Système d'égalisation des énergies de freinage selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent un calculateur (21) permettant de calculer ledit retard en fonction de la masse et du centrage de l'aéronef, et de la phase du vol considéré. 7. Aéronef équipé d'un système d'égalisation des énergies de freinage selon l'une des revendications 1 à 6, ledit aéronef comportant au moins deux atterrisseurs, chaque atterrisseur comportant au moins deux roues, et chacune des roues étant munie d'un frein activé au moyen d'un actionneur pour commander l'ouverture ou la fermeture d'un vanne (9, 10) disposée entre un distributeur hydraulique (13) et une conduite hydrauliquede freinage (17, 18) alimentant le frein, ledit actionneur étant activé à distance par des commandes de freinage (14) situées au niveau de la cabine de pilotage, caractérisé en ce que ledit actionneur de chaque frein est relié auxdites commandes de freinage (14) par l'intermédiaire d'un retardateur (11) dudit système d'égalisation des énergies de freinage qui introduit un temps de retard d'activation entre lesdits actionneurs. 8. Aéronef selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit actionneur de chaque frein est un actionneur à commande électrique qui contrôle la fermeture ou l'ouverture de la vanne (9, 10) disposée entre ladite conduite de freinage (17, 18) et ledit distributeur hydraulique (13).