Brevet FR3088058A1 — publié le 20200508

L'invention concerne une roue freinée équipée d'un écran thermique pour protéger la jante de la chaleur générée par les disques de frein. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Les roues des atterrisseurs principaux d'aéronef sont généralement équipées de freins qui comportent une pile de disques logée à l'intérieur de la jante de la roue. Le dégagement de chaleur consécutif au frottement des disques entre eux lors d'un freinage peut être impor- tant, et il est connu d'équiper les jantes d'un écran thermique interposé entre la jante et les disques pour protéger la jante et le pneumatique porté par la jante de cet afflux de chaleur. Les écrans thermiques sont généralement constitués de plusieurs tôles de métal très fines séparées par une mince lame d'air. L'écran thermique a pour fonction de protéger la jante du rayonnement généré à l'interface entre les disques. L'évacuation du flux de chaleur généré par les disques est délicate, compte tenu de l'encombrement ré- duit autour des disques. En particulier, il est connu d'utiliser un ventilateur de refroidissement dans l'essieu de la roue dont l'hélice aspire au travers des orifices du voile de la jante l'air se trouvant autour des disques pour organiser une convection forcée. Cepen- dant, toutes les roues freinées ne sont pas équipées d'un tel dispositif de convection forcée. Ce type de ventilation active est efficace pour réduire le temps d'immobilisation de l'aéronef entre deux rotations, mais comporte quelques inconvénients : - La nécessité de créer un circuit électrique jusqu'au bout de l'essieu pour alimenter le ventilateur ; 2 - Le ventilateur doit être démonté à chaque opération de maintenance de la roue freinée, ainsi qu'à chaque changement de pneumatique ; - Il génère un bruit intense qui peut être gênant pour 5 les personnels au sol ainsi que les passagers passant à proximité de l'avion ; - Il s'agit d'un dispositif lourd qui contribue à l'augmentation de la consommation en carburant de l'avion et donc des coûts de fonctionnement de l'aéronef ; 10 - En tant que dispositif électromécanique, il est su- jet à des pannes d'origines multiples (défaillance élec- trique, défaillance mécanique, encrassement, chocs, et contribue à l'augmentation des coûts de maintenance des compagnies aériennes ainsi qu'à la réduction de la dispo- 15 nibilité des aéronefs (immobilisations non planifiées en cas de panne) ; - L'apport massif d'air frais sur les disques de frein chauds accélère leur oxydation catalytique, ce qui contribue à la réduction de la durée de vie du frein et donc 20 à l'augmentation des coûts de fonctionnement de l'aéronef. Ces inconvénients poussent les compagnies aériennes à demander des solutions de refroidissement passif. On a proposé dans le document FR 2 990 188 de dispo- 25 ser dans la jante des écrans thermiques à profil en pente pour favoriser l'évacuation des radiations thermiques. Cependant, un tel profil nécessite des jantes adaptées, ce qui n'est pas toujours possible. OBJET DE L'INVENTION 30 L'invention vise à proposer une roue freinée d'aéronef comportant un écran thermique favorisant 3 l'évacuation du flux de chaleur généré par les disques de frein. PRESENTATION DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose 5 une roue freinée d'aéronef comportant une jante solidaire d'un moyeu pour son montage à rotation sur un essieu de l'aéronef selon un axe de rotation, la roue étant équipée d'un écran thermique s'étendant en regard d'une face interne de la jante pour protéger la jante du rayonnement 1(7) thermique généré par une pile de disques s'étendant à l'intérieur de la jante. Selon l'invention, l'écran thermique comporte une face en regard des disques qui comporte des nervures longitudinales s'étendant en service parallèlement à l'axe de rotation de la roue. 15 Ces nervures longitudinales définissent entre elles des chemins de convection qui favorisent la circulation d'air entre l'écran thermique et les disques des freins. De préférence, les nervures sont venues de ma- 20 tière avec l'écran thermique. Selon un mode de réalisation particulièrement intéressant de l'invention, l'écran thermique comporte une pluralité de boucliers thermique (aussi appelés pétales), chacun insérés entre deux barrettes de la jante servant à 25 entraîner certains des disques de freins en rotation. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, chaque bouclier thermique est prolongé à l'extérieur de la jante par un radiateur, les nervures longitudinales s'étendant sous une semelle du radiateur. 30 Ainsi, les boucliers servent au surplus de cap- teur de chaleur, les nervures longitudinales augmentant la surface d'échange du bouclier favorisant l'absorption de chaleur qui est alors conduite vers le radiateur. Les nervures longitudinales ont en outre un rôle de raidis- 4 seur mécanique, diminuant les vibrations du radiateur s'étendant en porte-à-faux du reste du bouclier. De préférence alors, le bouclier est réalisé dans un matériau thermiquement conducteur, par exemple un al- 5 liage d'aluminium. Le cas échéant, il convient de revêtir la surface du bouclier en regard des disques d'une protection thermique destinée à éviter son endommagement par échauffement mais qui n'obère pas la capacité du bouclier à capter et conduire la chaleur vers le radiateur. 10 DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation de l'invention, en référence aux figures des dessins an- 15 nexés, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective d'une roue freinée équipée de boucliers thermiques d'un écran thermique selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective de dessus 20 d'un bouclier thermique selon un premier mode particulier de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue en perspective de dessous du bouclier thermique de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en perspective d'un bouclier 25 thermique équipé d'un radiateur selon un deuxième mode particulier de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue en perspective de dessous du bouclier thermique de la figure 4 ; - la figure 6 est une vue en perspective d'un bouclier 30 thermique équipé d'un radiateur selon un troisième mode particulier de réalisation de l'invention adapté à une jante à profil en pente ; - la figure 7 est une vue en perspective de dessous du 5 bouclier thermique de la figure 6 ; - la figure 8 est une vue de dessus du bouclier thermique de la figure 6 ; - la figure 9 est une vue de détail en perspective 5 montrant les ailettes du bouclier thermique de la figure 6 ; - la figure 10 est une vue de détail encore agrandie des ailettes du bouclier thermique de la figure 6. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 10 L'invention concerne des écrans thermiques desti- nés à équiper une jante de roue d'aéronef et comportant une face en regard des disques qui comporte des nervures longitudinales s'étendant en service parallèlement à l'axe de rotation de la roue. 15 On illustre ici l'invention par des écrans ther- miques formés de boucliers thermiques 11,111,211 selon trois modes de réalisation distincts s'insérant entre des barrettes de la jante, et comportant tous les trois des nervures longitudinales 16,116,216 selon l'invention. 20 Ici, le bouclier 11 est dépourvu de radiateur à ailettes, tandis que les boucliers 111 et 211 sont pourvus de radiateurs à ailettes. On explique tout d'abord le principe de montage de ces boucliers thermiques sur la jante 1 d'une roue 25 d'aéronef en référence à la figure 1, puis les trois modes de réalisation de ces boucliers thermiques seront respectivement décrits plus en détail. En référence donc à la figure 1, les roues d'aéronef comportent une jante 1 destinée à recevoir un pneu- 30 matique, et reliée par un voile à un moyeu 2 pour son montage à rotation sur un essieu autour d'un axe de rota- 6 tion X. En particulier, les roues des atterrisseurs principaux sont très généralement équipés d'un frein qui comporte une pile de disques 3, dont des disques rotors 3a qui tournent avec la roue 1, et des disques stators 3b 5 qui sont empêchés de tourner par coopération avec un tube de torsion appartenant au frein. La solidarisation en rotation des disques rotors 3a avec la jante 1 se fait par l'intermédiaire de barrettes 4 qui sont ici venues de matière avec la jante 1. Les disques rotors 3a comportent 10 quant à eux des encoches dans lesquelles les barrettes 4 sont engagées pour former des obstacles propres à entraîner en rotation les disques rotors 3a avec la jante 1. Ici, on a illustré la roue équipée d'un écran thermique constitué d'une succession de boucliers ther- 15 miques 211 (encore appelés pétales) s'étendant chacun entre deux barrettes pour protéger la face interne de la jante du rayonnement thermique engendré par le frottement des disques lors d'un freinage. Sur la figure 1, tous les boucliers thermiques 211 sont représentés en place sur la 20 roue sauf l'un d'entre eux qui est en cours de mise en place. Les boucliers thermiques 211 se glissent selon une direction axiale entre deux barrettes 4. Le même principe de montage s'applique pour les boucliers 11 et 111. Lorsque le bouclier thermique est comme ici équi- 25 pé d'un radiateur à ailettes 220, ce dernier reste en saillie de la jante, les ailettes étant orientées vers l'extérieur pour rayonner vers l'extérieur et être baignées par l'air amblent. Trois boucliers thermiques selon l'invention sont 30 maintenant décrits plus en détail. En référence aux figures 2 et 3, et conformément 7 à un premier mode de réalisation de l'invention, chaque bouclier thermique 11 comporte un corps 12 comportant deux rebords latéraux 13 destinés à prendre appui sur des rebords homologues des barrettes 4. Ici, la face externe 5 14 du corps 12 est incurvée pour suivre la courbure de la jante. La face interne 15 du corps 12 en regard des disques comporte des nervures 16 longitudinales parallèles s'étendant en service selon la direction de l'axe de rotation X de la roue. Ces nervures (ici au nombre de 10 sept) ont plusieurs rôles : - elles définissent entre elles des canaux de convection 17 qui guident l'air chauffé par les disques de freins dans une direction axiale pour faciliter son écoulement vers l'extérieur de la jante, et ainsi favoriser 15 le refroidissement de la roue ; - elles augmentent la surface d'échange présentée à l'air échauffé présent sous la face interne du bouclier de sorte que le corps 12 du bouclier thermique peut absorber une quantité augmentée de chaleur, la stocker et 20 la conduire vers la face terminale 18 de celui-ci pour la dissiper dans l'air ambiant par rayonnement et convection ; - elles rigidifient mécaniquement le bouclier thermique 11. 25 Ainsi, les nervures longitudinales 16 organisent un mode de convection qui s'ajoute au mode de radiation pour faciliter l'absorption de chaleur générée par les disques de frein par le bouclier thermique 11. De préférence, chaque bouclier thermique 11 est 30 réalisé dans un matériau conducteur de chaleur, par exemple un alliage d'aluminium. Le cas échéant, il con- 8 viendra de protéger la face interne 15 contre la corrosion (par exemple sous la forme d'une oxydation anodique), et/ou l'équiper d'une protection thermique (par exemple une projection de céramique) empêchant tout dom- 5 mage à ladite surface du fait des températures élevées atteintes par les disques. Dans un deuxième mode particulier de réalisation illustré aux figures 4 et 5 sur lesquelles les éléments communs ont une référence augmentée d'une centaine, la 10 capacité de dissiper la chaleur absorbée par le corps 112 du bouclier thermique 111 est notablement augmentée en équipant le bouclier thermique d'un radiateur 120 comportant une semelle 121 qui s'étend dans le prolongement du corps 112 au-delà de la jante de la roue pour recevoir 15 sur sa surface externe des ailettes 122 qui concourent à augmenter substantiellement la surface de dissipation de la chaleur absorbée par le corps du bouclier thermique, ce qui permet d'augmenter les transfert de chaleur par convection et rayonnement à l'air environnant. Les ai- 20 lettes 122 tournent avec la roue, et la rotation de la roue contribue à créer autour des ailettes un flux convectif turbulent propre à accélérer la dissipation de la chaleur transférée par les boucliers thermiques 111 des disques de frein vers l'extérieur. 25 Ici, les ailettes 122 s'étendent en service selon des plans P perpendiculaires à l'axe de rotation X de la roue, à l'extérieur de la jante de celle-ci. Les ailettes 122 sont organisées ici à raison de neuf rangées rectilignes de huit ailettes. Les ailettes 122 sont ici venues 30 de matière avec le reste du bouclier 111 et s'étendent en saillie de la face externe de la semelle 121. 9 Le bouclier thermique 11 est également équipé de nervures 116, qui présentent les mêmes avantages que précédemment. Ici, et selon une disposition particulièrement avantageuse de l'invention, les nervures 116 qui 5 s'étendent depuis la face 115 en regard des disques se prolongent sous la semelle 121 pour rigidifier le bouclier thermique 11 et diminuer le risque de vibration du radiateur 120 qui s'étend en porte-à-faux du corps 112. Selon une disposition particulière, la semelle 121 est 10 percée d'orifices traversants 128 (seuls certains sont référencés pour plus de clarté) permettant à l'air canalisé par les nervures 116 dans les canaux de convection 117 de circuler entre les ailettes 122 en provenance de la face interne 115 du bouclier thermique. Ces orifices 15 traversants 128 sont ici disposés en quinconce. Les ailettes 122 pourront prendre toute forme apte à favoriser la dissipation de chaleur par convection et rayonnement. On verra sur le mode de réalisation suivant un autre type d'ailettes, qui peut tout à fait être 20 utilisé sur le bouclier thermique 111. En référence maintenant aux figures 6 à 10, sur lesquelles les références des éléments communs ont encore été augmentés d'une centaine, l'invention s'applique également à un bouclier thermique 211 adapté à une roue 25 telle qu'illustrée dans le document FR2990188 dont la jante a un profil au moins pour partie en pente. Ainsi, le corps 212 du bouclier thermique 211 a une première partie 212A similaire au bouclier thermique 11, en étant prolongée par une deuxième partie 2123 qui s'élève en 30 s'évasant légèrement par rapport aux bords latéraux 213 pour suivre la pente de la jante et ainsi présenter en 10 regard des disques une face interne 215 dont une partie est inclinée, propre à faciliter l'évacuation de l'air échauffé par les disques et la réflexion des radiations vers l'extérieur de la roue. 5 Comme pour le mode de réalisation précédent, des nervures longitudinales 216 s'étendent selon l'invention sur la face interne 215 du bouclier. Le corps 212 est prolongé par un radiateur 220 comportant une semelle 221 qui s'étend dans le prolongement de la deuxième partie 10 212B du corps 212 en étant surmonté par des ailettes 222. Les nervures longitudinales 216 s'étendent jusque sous la semelle 221. Ici, deux nervures latérales 219, parallèles aux nervures longitudinales 216, s'étendent de part et d'autre des nervures longitudinales 216 pour rigidifier 15 les flancs du radiateur 220. Ici, les ailettes 222 sont organisées en neuf rangées selon un profil ondulé définissant entre elles des canaux de convection 225 ondulés. Chaque ailette 222 est ici plus large au niveau de son pied 223 qu'au niveau 20 de sa tête 224 de sorte à présenter une section trapé- zoïdale, et les surfaces latérales 229 des ailettes 222 sont striées. Ces dispositions contribuent à augmenter l'échange de chaleur par convection avec l'air ambiant. Comme dans l'exemple précédent, des orifices 228 25 disposés en quinconce traversent la semelle 221 du radia- teur pour déboucher entre les ailettes permettant à l'air canalisé par les nervures 216 dans les canaux de convection 217 de circuler entre les ailettes 222 en provenance de la face interne 215 du bouclier thermique. 30 Ici, des plots élastomères en silicone 226 per- mettent l'appui du bouclier thermique 211 contre la jante 11 de la roue. Des cavaliers 227 disposés à l'extrémité accessible des rebords 213 permettent la fixation du bouclier 211 sur les barrettes de la roue. Pour optimiser leur action, les nervures longitu- 5 dinales 16, 116, 216 sont de préférence réalisées selon les au moins l'une des caractéristiques dimensionnelles suivantes : épaisseur comprise entre 1 et 6 millimètres ; hauteur comprise entre 5 et 50 millimètres ; 10 espacement d'une distance comprise entre 3 et 20 millimètres. De même, les ailettes 122, 222 sont de préférence réalisées selon au moins l'une des caractéristiques dimensionnelles suivantes : 15 - hauteur comprise entre 10 et 60 millimètres ; épaisseur (mesurée à leur pied) comprise entre 0,5 et 6 millimètres ; espacement d'une distance comprise entre 3 et 20 millimètres. 20 L'invention n'est pas limitée à ce qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante entrant dans le cadre défini par les revendications. En particulier, bien qu'ici l'écran thermique se présente sous la forme d'une pluralité de boucliers ou 25 pétales insérés entre les barrettes de la jante, on pour- ra prévoir un écran constitué d'autres parties, voire monobloc, du moment qu'il comporte, sur sa face en regard des disques de freins, des rainures longitudinales selon l'invention. 30 Bien qu'ici les boucliers soient monoblocs, on pourra réaliser des boucliers en plusieurs parties, REVENDICATIONS1. Roue. $ eei bée :d'aéronef comportant une jante Solidaire. . un moyeu pour son montage à rotation sur un essieu de. l'aéronef selon an axe de/ rotation). la eue étant équipée d'un écran. thermique (II ; 111 111) U:éteedUnt en regard drune face interne de la jantepout protéger la jante. du rayonnement. thermique généré par une pile de. disques s'étendant àL'intérieur de la tante) racterlse en. ce que l'écran thermique comporte Uns face regsrd des. disques (1.5 ; 115. ; 215) qui comporte. des nervures longitudinales (1.6 ; 116 r 216j s'étendant en service parallèlement é. l'axe. de rotation de la roue, 2. "Roue freinée d'aéronef selon la revendication lt- dent l'écran thermique Co porte une- plgralité de. heu - &do.ra thermiques(1.1. 111: ; 211) insérés chacun entre. deux barrettes de la rouet chacun les boucliers ther- niques, comportant un 'poids latéraux harretl les saillie.. d'une disques corps (12 ; 1.12 ï.212) bordés de re- les en (13. ; 113: ; 3) pour: seu appUi sur. nervures longitudinales s'étendant e-aOe du corps en regard des o': freinée selei. la revendication I, lequel. les nervures Longitudinales (15 ; 115 ; 215.) présentent au Moins. l'une des cerooteristigees. suivantes épais leur' comprise entre 1 et 6 miliimetres haUteUn comprise entre. 5 et `J illico t es F esPaCeMeSr d' uns distance camprise entre. 3 et millimètres_ 'h Roue fre :Lee selon la revendication dana lagdelle .' ét Srart he mique semprend des. bouclier s there miqUes comporta t chacun. un radinteur d ailettes ("dei S' étend dans lé prolongement d'un corps (112 ; 212; du bouclier: thermi44e: rein:oreslengitudineles se: pro.- longeant: seus une semelle. rhl ; 211) du 'radiateur. 14 Roue .ftinOe Seltà la revendication 4, dans laquelle los ailettes (122 ; 222j eoàt organisées en raniGetCS s.° étendant selon des pl ans P perpendiculaires à 1 axé de rotation (X), D. Rétie troindie selon le revendittion. de,'u laquelle les ri...11sTées s'étendent selon un profil rect ligne ou un profil oàPulé (222j. Roue freinées selon la revendi ($ans lea ailettes sont réalisées selon au. moinsi` une des caractéristiques dimensieànélles suivantes ; - hauteur comprise entre 10 et 50 millimètres ; épaisseur (Mesurée lour pied) coMp!`ise- entre: et. 6 millimètres espacement deurna (4tence. esmp se ontte 3 .20 millimètres. Rtuo treiàte Selon. le revehdic,tioà. 4, dans lequel lo semeinè de radiateur comporte des orificeS tra:- -rseàts 128 ; 228) permettant â ,'air canelis dèS canaux de conne ttion (117 ; 21.7) s'étende entre les 2D nervures longitudinales de circuler entre i.es alie.i, tes . Roue freinée se.on ia revend a ion 8, dans. laquelle los. sr traversan (128 ; 222). st ilispo ses en quinconce.