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Page 1 Plan du cours : Train d ’atterrissage
1. Généralités
2. Atterrisseur avant
2.1 Description et fonctionnement
2.2 Cinématique de rentrée et de sortie de l ’atterrisseur avant d ’un AIRBUS A300 et A320
2.3 Amortisseur
2.3.1 Principe de calcul simplifié d ’un amortisseur
2.4 Système de commande de direction
2.5 Reprise des efforts
3. Train principal: AIRBUS A300/A310
3.1 Description et fonctionnement
3.1.1 Principaux éléments constitutifs
3.1.2 Fonctionnement
3.2 Jante et dispositif de freinage
4. Présentation des cas de calcul dimensionnants pour les atterrisseurs principaux et auxiliaires
4.1 Remarques préliminaires
4.2 Trièdre de référence et notations
4.3 Charges de dimensionnement statique
4.3.1 Charges au sol pneus gonflés
4.4 Charges au sol pneus crevés
4.4.1 Charges au sol 1 pneu crevé
4.4.2 Charges au sol 2 pneus crevés
4.5 principaux cas dimensionnants
Page 2
5. Présentation des essais réalisés sur atterrisseurs
5.1 Essais photostress
5.2 Essais statique
5.3 Essais dynamique
5.4 Essais de fatigue
5-4-1) Etablissement du spectre de fatigue
6. Exemples de problèmes en service rencontrés sur les atterrisseurs
Page 3
1. Généralités:
On conviendra d ’appeler train d ’atterrissage, l ’ensemble des éléments pouvant constituer normalement un
appui permanent ou occasionnel de l ’avion avec le sol et atterrisseur chacun de ces éléments pris isolément.
La vue ci-dessus est celle d ’un AIRBUS A320. Cet avion possède deux atterrisseurs principaux disposés
symétriquement sous les ailes et un atterrisseur auxiliaire situé sous la pointe avant.
Les fonctions principales d ’un atterrisseur consistent à permettre les évolutions au sol jusqu ’au décollage
(roulage, remorquage, …), à amortir l ’impact d ’atterrissage et, par un système de frein associé aux
atterrisseurs principaux, à arrêter l ’avion sur une distance acceptable.
Ce cours fait référence aux trains d ’atterrissage de type AIRBUS.
Page 4
2. Atterrisseur avant :
2.1 Description et fonctionnement:
Le train avant présenté ci-contre est un train
d ’AIRBUS A320. Il se rétracte vers l ’avant de
façon à bénéficier lors de sa sortie de l ’aide des
moments aérodynamiques.
En position verrouillée train bas, la jambe de
l ’amortisseur est inclinée vers l ’avant pour
assurer un déport suffisant du diabolo de roues
nécessaire à son libre recentrage.
Le caisson en alliage d ’aluminium est articulé
sur la structure avion par l ’intermédiaire de deux
demi -axes.
Un tube tournant en acier destiné à l ’orientation
des roues pivote à l ’intérieur du caisson. Il
comporte une couronne dentée entraînée en
rotation par une crémaillère, elle-même liée à un
vérin rapporté sur le caisson. ( cf. §2.4 )
La tige coulissante en acier est solidaire du tube
tournant par l ’intermédiaire d ’un compas.
La fusée est intégrée à la tige coulissante, le tout
formant un ensemble monobloc en acier réalisé
par forgeage
Page 5 Le verrouillage en position sortie de la jambe est
réalisé par une contrefiche repliable à double
alignement.
L ’alignement principal est constitué de deux
éléments articulés au niveau d ’un cardan: un
panneau supérieur en alliage d ’aluminium forgé et
un bras inférieur en acier de forme tubulaire.
L ’alignement secondaire est constitué de deux
éléments articulés entre eux par une rotule: le
panneau supérieur (également en alliage
d ’aluminium forgé) qui s ’articule sur le caisson et
un bras inférieur en acier forgé.
Le panneau supérieur de l ’alignement principal est
articulé sur la structure de l ’avion par
l ’intermédiaire de deux demi-axes, tout comme le
caisson. Pour autoriser les déplacements imposés par
les déformations, les articulations sont équipées de
rotule.
Un vérin dit de contrefiche secondaire assure en
fonctionnement normal le verrouillage ou le
déverrouillage de l ’ensemble des deux contrefiches.
En l ’absence de pression hydraulique, deux ressorts
de traction assurent et maintiennent le verrouillage
sorti de l ’atterrisseur après sa sortie par gravité.
Page 6
2.2 Cinématique de rentrée et de sortie de l ’atterrisseur avant d ’un AIRBUS A300 et A320:
Atterrisseur
avant
A300/A310/
A300600
Page 7
Atterrisseur
avant
A320
Page 8 2.3 Amortisseur:
Ses fonctions principales consistent à absorber l ’énergie de l ’impact
d ’atterrissage et à permettre toutes les évolutions au sol avec un maximum de
confort pour l ’équipage et les passagers.
Au niveau de la conception de l ’amortisseur deux cas se présentent très
classiquement.
- L ’amortisseur est indépendant du fût. Celui-ci est logé dans le fût. Dans ce
concept le fût se déforme et l ’amortisseur ne reprend que les efforts orientés
suivant son axe et travaille donc dans des conditions idéales. Cette solution
permet une dépose facilitée de l ’amortisseur(il suffit d ’extraire le bloc
amortisseur) ce qui en facilite la maintenance.
-Le corps d ’amortisseur est constitué par le fût de l ’atterrisseur. Cette
disposition généralement favorable d ’un point de vue de la masse, présente un
coût de maintenance plus important lors de fuites au niveau de l ’amortisseur.
Fonctionnement:
Le tube coulissant s ’enfonce et entraîne une diminution de la chambre
contenant l ’huile. L ’huile étant très peu compressible, s ’écoule par un orifice
dit de laminage situé sur le diaphragme dans une seconde chambre entraînant
en conséquence une compression de l ’azote.
Plusieurs type d ’amortisseurs existent, Mono-chambre, bi-chambre, avec tube
plongeur ….
Page 9
Schéma de principe
de fonctionnement
d ’un amortisseur
Page 10
2.3.1 Principe de calcul simplifié d ’un amortisseur:
2.3.1.1 Fonction « ressort »:
Assimilons la partie pneumatique de l ’amortisseur à un cylindre de section constante contenant un gaz
sous pression.
Notation:
S: Section du cylindre.
lo: Longueur initiale de la chambre d ’azote
po: pression initiale.
c : déplacement du piston à partir de la position de repos (course).
Si l ’on néglige les frottements des garnitures, si F < poS, le piston reste sur sa butée et l ’amortisseur ne
s ’enfonce pas. Lors de l ’atterrissage l ’effort est appliqué quasi instantanément. L ’enfoncement du piston
se fait suivant un processus adiabatique.
cl
lFFctepV
0
00
Le coefficient variant de 1.1 à 1.35, les plus faibles valeurs étant atteintes par les amortisseurs sans
piston séparateurs entre huile et azote (les échanges de chaleur sont favorisés par la pulvérisation dans
l ’azote de l ’huile passant à grande vitesse à travers l ’orifice de laminage).
c
lo
F
p
Page 11
c
butée
enfoncement
détente
F
Fo + f
Fo
Fo - f
Dans le cas réel, il existe toujours des frottements de guide de
valeur f. Les caractéristiques d ’enfoncement et de détente se
différencient alors comme sur la figure ci-contre.
2.3.1.2 Fonction laminage:
En enfoncement rapide, l ’écoulement de l ’huile d ’une chambre à l ’autre à travers un orifice de faible
section se fait avec des pertes de charge importantes, donc avec apparition de part et d ’autre du diaphragme
d ’une différence de pression. Il en résulte l ’apparition d ’un effort dit de « laminage » proportionnel au carré
de la vitesse d ’enfoncement.
c
F laminage
Dans le cas d ’un atterrissage, la vitesse d ’enfoncement qui est nulle au
moment du début de l ’impact, passe rapidement par un maximum
avant de tendre vers zéro. Il en résulte une courbe caractéristique de
l ’effort de laminage en fonction de la course qui à l ’allure représentée
ci-contre.
Remarque: La forme de la courbe dépend étroitement de la conception technologique du dispositif de
laminage. La section de passage de l ’huile est en effet rarement constante sur les amortisseurs modernes
( présence de clapets ou d ’aiguille de laminage permettant d ’obtenir une section évolutive de l ’orifice de
laminage en fonction de la course).
Page 12
2.3.1.3 Performance globale:
Au cours d ’un enfoncement rapide semblable à celui réalisé au moment de l ’atterrissage, on obtient en
rassemblant les résultats des deux paragraphes précédents, une courbe ( effort, course ) du type présenté sur
le graphe ci-dessous.
Course
C max
F max
Effort F
Remarque:
L ’énergie maximale que peut absorber l ’amortisseur pour une course maximale Cmax et un effort
maximum Fmax est Wmax = Fmax . Cmax
On appelle rendement d ’un amortisseur le rapport de l ’énergie réellement absorbée au cours de la
compression (aire hachurée) à l ’énergie maximale.
Page 13
2.4 Système de commande de direction:
Présentation d ’une solution AIRBUS A320:
Le tube tournant situé à l ’intérieur du caisson est équipé
d ’une couronne dentée entraînée en rotation par
l ’intermédiaire d ’une crémaillère.
Chaque extrémité de la crémaillère constitue un piston.
L ’orientation des roues est obtenue en jouant sur la pression à
l ’intérieur de chaque chambre. La rotation du tube est
transmise au diabolo par l ’intermédiaire du compas.
2.5 Reprise des efforts:
- La contrefiche reprend essentiellement les efforts sol sens X.
- Le caisson reprend essentiellement les efforts sol sens Y et Z.
Le caisson et la contrefiche sont articulés sur la structure avion par
l ’intermédiaire de deux demi-axes. Ces liaisons comportent un jeu
qui permet à l ’atterrisseur d ’avoir une mobilité relative (quelques
dixième de millimètre ) dans la direction Y. Les efforts sens Y ne
sont transmis que lorsque le train arrive en butée d ’un coté ou de
l ’autre.
Tube tournant Piston
Crémaillère
X
X
X
X
Y
Y
Z
Z
Z
Z
Page 14
3. Train principal: AIRBUS A300 /A310:
Barre de traînée
Atterrisseur
principal
A300/A300600
Page 15
Atterrisseur
principal A310
Page 16
3.1 Description et fonctionnement:
3.1.1 Principaux éléments constitutifs:
- Le caisson : il est réalisé en acier, il contient l ’amortisseur et assure la transmission des efforts en Z vers
la structure avion
- La barre de traînée: réalisée en acier, se reprend sur la partie inférieure du caisson et sur le bras
d ’articulation. Son rôle est de transmettre les efforts sens X à la structure de l ’avion.
- La contrefiche principale: réalisée en acier cette pièce permet en position verrouillée de transmettre les
efforts sens Y à la structure de l ’avion.
- Le compas (acier) : son rôle est d ’empêcher la rotation de la tige coulissante par rapport au caisson
- Le boggie (acier): balancier articulé sur la partie inférieure du tube coulissant est équipé à chacune de ses
extrémités d ’un essieu portant deux roues.
3.1.2 Fonctionnement:
Mécanisme de sortie et de verrouillage de l ’atterrisseur principal:
La sortie du train se fait par gravité. Le verrouillage du train se fait à l ’aide du vérin de verrouillage normal.
Celui-ci permet de bloquer l ’articulation de la contrefiche secondaire et par conséquence celle de la
contrefiche principale.
Mécanisme de rentrée de l ’atterrisseur principal:
Le vérin de verrouillage en se rétractant, « casse » la contrefiche secondaire, puis la contrefiche principale.
Le système ainsi déverrouillé est remonté dans la case de train à l ’aide du vérin de manœuvre.
Page 17
Mécanisme d ’extension/retraction du TP
A300/A300600
Page 18 3.5 Jante et dispositif de freinage:
La jante assure le support du pneu à carcasse radiale ainsi que le logement du système de freinage.
Le système de freinage est constitué de multiples disque (carbones) et d ’étriers à piston. Le freinage d ’un
avion lors d ’une phase d ’atterrissage ou lors de l ’interruption d ’une procédure de décollage, nécessite la
dispersion d ’une très grande quantité d ’énergie. Le système de freinage constitue dans cette phase un puits
de chaleur. La jante est soumise à d ’importantes contraintes thermiques. L ’élévation de la température au
cœur de la jante provoquant une augmentation de la pression des pneumatiques, la jante est munie d ’un
clapet permettant d ’évacuer la surpression.
Roue de train principal
A320
Bloc de frein train
principal A320
Page 19
4. Présentation des cas de calcul dimensionnants pour les atterrisseurs principaux et auxiliaires:
4.1 Remarques préliminaires:
- Atterrisseur avant:
Pour certains avions (A300), la pression hydraulique est maintenue dans le vérin de manœuvre en
configuration train sorti. L ’effort provenant du maintient de cette pression sur la section de descente du vérin
de manœuvre sera combiné avec les valeurs à charge limite des réactions du sol. Les efforts résultants seront
majorés de 50% pour obtenir le cas à charge extrême.
- Atterrisseurs principaux:
Sur chaque atterrisseur principal, la pression hydraulique est coupée dans le vérin de manœuvre après
verrouillage train bas. Les efforts amenés par ce vérin ne se combinent donc pas avec les réactions du sol.
4.2 Trièdre de référence et notations:
Les réactions du sol sur chaque atterrisseur sont données par leurs composantes exprimées par rapport à un
trièdre de référence lié au sol et tel que:
- l ’axe Xo soit parallèle au sol et positif vers l ’avant.
- l ’axe Yo soit perpendiculaire au plan de symétrie de l ’avion et positif vers la gauche du pilote.
- l ’axe Zo soit perpendiculaire au sol et dirigé suivant la verticale ascendante.
Les composantes sont désignées par : Xo, Yo, Zo pour les atterrisseurs principaux et par X ’o, Y ’o, Z ’o pour
l ’atterrisseur avant.
Les réactions du sol sont appliquées suivant les cas de calcul aux centres des roues ou aux points d ’impacts
des roues avec le sol.
Page 20
Notations:
G: Centre de gravité de l ’avion.
C: Le point d ’articulation du balancier sur l ’amortisseur principal.
H: La hauteur du centre de gravité de l ’avion par rapport au sol.
L1: La distance horizontale du centre de gravité de l ’avion au centre des roues de l ’atterrisseur avant.
L2: La distance horizontale du centre de gravité de l ’avion au point C, articulation du balancier sur
l ’atterrisseur principal
e: L ’ empattement e = L1 + L2
V: La voie des atterrisseurs principaux.
O: l ’assiette longitudinale de l ’avion (positive en cabré)
Page 21
Page 22
Les charges statiques sur les atterrisseurs dependent de la masse de l ’avion et de la position du CG
La charge statique maxi sur l ’atterrisseur principal est obtenue pour le CG arrière maxi
* La charge statique maxi sur l ’atterrisseur avant est obtenue pour le CG avant maxi
Ces charges servent de base pour le calcul des atterrisseurs
4.3 Charges de dimensionnement statique:
Page 23
4.3.1 Charges au sol pneus gonflés:
Les tableaux suivants donnent les expressions à charge limite et les points d ’applications des réactions du sol
sur chaque atterrisseur dans le système d ’axe défini au § 4.2.
Les positions de l ’avion indiquées dans les tableaux correspondent:
- Position 1: position cabrée, atterrisseurs principaux seuls en contact avec le sol.
- Position 2: atterrisseurs principaux en contact avec le sol, roues de l ’atterrisseur avant tangentes
au sol.
- Position 3: Les trois atterrisseurs en contact avec le sol.
4.3.1.1 Condition de calcul à l’atterrissage:
Vitesse verticale:
*Vitesse limite de descente: Vz = 3.05 m/s.
*Vitesse extrême de descente: Vz = 3.66 m/s.
Vitesse d ’atterrissage:
*Ligne de vol position 2 et 3: VL1 = 54.4 m/s 1.25 VL2 = 80 m/s
*Cabré position 1: VL1 = 54.5 m/s VL2 = 64 m/s
Page 24
Définition des masses réduites (Ma = masse de l ’avion à l ’atterrissage) :
* sur l ’atterrisseur principal en positions 1 et 2:
* sur l ’atterrisseur principal en position 3:
* sur l ’atterrisseur auxiliaire en position 3:
4.3.1.2 Conditions de calcul dans les cas de manœuvre sol:
*Vitesse de décollage: vitesse maximum de roulement V = 100 m/s.
*Cas de freinage: Seules les roues des atterrisseurs principaux sont munies de freins.
*Cas de décollage: dans ce cas on applique au centre de gravité de l ’avion un facteur de charge
limite vertical nz = 1.7.
*Cas de virage: dans le cas de virage, on applique au centre de gravité de l ’avion, une
accélération latérale de 0.5g, l ’accélération verticale étant égale à 1g.
*Cas de pivotement: l ’avion est supposé pivoter autour d ’un atterrisseur principal freiné; le
facteur de charge vertical est égal à 1 et le coefficient de frottement au sol égal à 0.8.
2
ar
MM
e
LMM a
r1
2
e
hLMM ar
25.02
Page 25 4.3.1.3 Charges de levage:
les charges de levage par un point situé sur un atterrisseur, l ’avion étant en position 3, sont définies comme
suit:
*Charge verticale: 1.33F
*Résultante des charges longitudinales et latérales: 0.33F
où F est la réaction statique au point de levage, calculée pour les masses de centrage les plus défavorables.
4.3.1.4 Charge d ’amarrage:
Les amarres seront calculées avec un vent de 120 km/h parallèle au sol et orienté dans n ’importe quelle
direction, pour toutes les masses et tous les centrages avion.
4.3.1.5 Charges de remorquage et de désembourbage:
*Charges de remorquage : les charges de remorquage sont appliqués aux ferrures de remorquage et
dirigées parallèlement au sol. Elles sont à associer à toutes les configurations massique de l ’avion. Le facteur
de charge vertical au centre de gravité de l ’avion est égal à 1. Les amortisseurs et les pneumatiques sont dans la
position d ’équilibre statique.
*Remorquage par l ’atterrisseur auxiliaire: on tiendra compte de la possibilité d ’orientation de la
barre de remorquage soit vers l ’avant, soit vers l’arrière dans le plan de symétrie de l ’avion. A 45°de l ’axe de
l ’avion vers l ’avant et vers l ’arrière.
* Remorquage par les atterrisseurs principaux: on tiendra compte de la possibilité d ’orientation de
la barre de remorquage soit vers l ’avant, soit vers l’arrière dans le plan de symétrie de l ’avion. A 30°de l ’axe
de l ’avion vers l ’avant et vers l ’arrière.
Page 26
*Dispositif de désembourbage: En plus du dispositif de remorquage normal sur piste, il sera prévu
sur les atterrisseurs principaux, un système de désembourbage de l ’avion soit vers l ’avant soit vers l ’arrière,
l ’effort de traction étant limité, sur chaque atterrisseur, à la charge sûre de l ’élément le plus critique.
4.3.1.6 Rebondissement à l ’atterrissage:
Chaque atterrisseur étant dans la position détendue et non en contact avec le sol, on applique un facteur de
charge de 20 (charge limite) sur les masses non liées rigidement.
Ces efforts sont dirigés dans le sens du mouvement des masses non liées rigidement au moment où elles
atteignent leurs positions limites en extension.
Page 27
Xo Yo Zo
Mise en rotation a1FAR 9 25-479
et 25-4811 et 2 Centre des roues G + D -K2 Zmax 0 K1 Zmax
Retour élastique a2 idem 1et 2 idem G + D K4 Zmax 0 K3 Zmax
Effort dynamique max
Zmaxidem 1et 2 idem G + D Course max -0,25 Zmax 0 Zmax
G 1/4 Course 0 -0,4 Zmax 0,5 Zmax
D 1/4 Course 0 -0,3 Zmax 0,5 Zmax
Atterrissage à 3
composantes a30CC10-1 1 et 2
Xo au centre des roues
Yo point d'impact solG + D Course max -0,4 Zmax + - 0,25 Zmax 0,75 Zmax
Mise en rotation a'1FAR 9 25-479
et 25-4813 Centre des roues G + D -Kb . Z1 0 K5 . Z1
Retour élastique a'2 idem 3 idem G + D K8 . Z1 0 K7 . Z1
Effort dynamique
max Z'maxidem 3 idem G + D Course max -0,25 Z1 0 Z1
Atterrissage à 3
composantes a'30CC10-1 3
Xo au centre des roues
Yo point d'impact solG + D Course max -0,4 Z1 + - 0,25 Z1 0,75 Z1
Course
amortisseurObservations
Zmax:
Effort dynamique vertical
maximum sur l'ensemble de
la course
Couse max:
Course amortisseur principal
correspondant à Zmax
Les coefficients K1, K2, K3,
et K4 sont à déterminer par
un calcul rationnel
Les coefficients K5, K6, K7,
et K8 sont à déterminer par
un calcul rationnel
Réactions dans le systèmes axes sol
Atterrissage ripé à
gauche a3G
FAR § 25-4852
Point d'impact
avec le sol
Atterrisseur
chargéCas de Calcul
Référence au
règlement
Position
de
l'avion
Point d'application
des réactions
4.3.1.7 Récapitulatif des cas charges statiques sur l ’atterrisseur principal dans la phase d ’atterrissage:
Ma : Masse à l ’atterrissage
Mdr: Masse à la rampe
Page 28
Structures
Xo Yo Zo interessées pour ces cas
Freinage au point fixe 3Point d'impact
avec le solG + D
Statique
sous Zo-T cos a 0 R -D.R1
Cas de calcul avion
complet
Freinage sur 2 atter-
risseurs principaux à
Ma - f1 Ma n°1
FAR § 25-493 2 idem G + DStatique
sous Mag/2-0,8 Zo 0 1,2Mag/2 idem
Freinage sur 2 atter-
risseurs principaux à
Ma n°2
idem 3 idem G + DStatique
sous Zo/1.2-0,8 Zo 0 1,2Ra/(1+0,8h/e) idem
GStatique
sous Zo-0,8 Zo -0,5 Y'o R/(1+0,4h/e)
D idem 0 -0,5 Y'o R/(1+0,4h/e)
Freinage sur 2 atter-
risseurs principaux à
Mdr - f1 Mdr n°1
FAR §25-493 3 idem G + DStatique
sous Zo-0,8 Zo 0 R/(1+0,8h/e) idem
Freinage sur 2 atter-
risseurs principaux à
Mdr - f1 Mdr n°2
CC10-1 3 idem G + DStatique
sous Zo/1.2-4x2T1/r 0 1,2(R-DR2) idem
Freinage sur 2 atter-
risseurs principaux à
Mdr - f1 Mdr n°3
FAR § 25-493 2 idem G + DStatique
sous ZoK8 . Z1 0 Mdrg/2 idem
Freinage dynamique à
Mdr f1dCC10-1 3 idem G + D
Statique
sous Zo
-4x2T1/r
limité à
0,8Zo
0 R -D.R3 idem
Freinage en marche
arrièreFAR § 25-507 3 idem G + D
Statique
sous Zo
Voir
observations0 R
Cas de calcul
atterrisseur principal
Course
amortisseur
Réactions dans le systèmes axes solCas de Calcul
Référence au
règlement
Position
de
Point d'application
des réactions
Freinage sur atter-
risseur gauche à
Mdr f2 à Mdr
FAR § 25-499 idem3 idem
Atterrisseur
chargé
Coeff. De sécurité au moins égal à 2 à charge
extrême,
pour les atterrisseurs
D.R1= delestage att. Principal dû à Xo.
T cosa = composante poussée sur horizontale sol.
R = réaction statique par atterrisseur principal à Mdr.
Ra = réaction statique par atterrisseur principal à Ma
R = réaction statique par atterrisseur principal à Mdr.
R = réaction statique sur les att. Principaux à Mdr
D.R2 = délestage att. Principal dû à Xo.
T1 = couple de freinage normal par roue.
r = rayon de roulement sous Zo.
R et R' = réaction statique sur les atterrisseurs à Mdr
D.R3 = délestage att. Principal dû à Xo.
D.R'3 = surcharge dynamique sur atter. Avant.
T1 = couple de freinage normal par roue.
r = rayon de roulement sous Zo.
R et R' = réaction statique sur les atterrisseurs à Mdr.
Xo vers l'avant est la plus faible valeur
soit: 0,55R avec T1=couple de freinage normal par
roue.
Observations
R = réaction statique par atterrisseur principal à Mdr
V = voie des atterrisseurs principaux
e = empattement réel.
4.3.1.8 Récapitulatif des cas charges statiques sur l ’atterrisseur principal dans les phases de freinage:
Ma : Masse à l ’atterrissage
Mdr: Masse à la rampe
Page 29
Xo Yo Zo
FAR § 25-
491
et
CC10-1
3 Centre des roues G + D
Statique
sous
R + D.R4
0 0 1,7(R -D.R4)Cas de calcul avion
complet
CC10-1 2Xo au centre des roues
Yo point d'impact solG + D
Statique
sous Mdrg/2-0,2 Mdrg/2 + -0,2 Mdrg/2 1,5Mdrg/2 idem
GStatique
sous Zo0 '-0,5 Zog R+(0,5h+d1)/V'+Mdrg
DStatique
sous Zo-0,8 Zo 0 R+(0,5h+d1)/V'+Mdrg
0 0 R
DStatique
sous Zo0 0 R
FAR §25-499 3 idem G + DStatique
sous Zo0 0 R Calcul att. Avant
CC10-1 3 idem G + DStatique
sous Zo0 0 R idem
Dans l'axe FAR § 25-509 3 idem G + DStatique
sous Zo0 0 R
à +-45° idem 3 idem G + DStatique
sous Zo0 0 R
Dans l'axe FAR § 25-509 3 Xo sur ferrure de remorquage G + DStatique
sous Zo+- 0,75 FR 0 R
à +-45° idem 3 Xo sur ferrure de remorquage G + DStatique
sous ZoR
FAR § 25-495 3
Course
amortisseur
Réactions dans le systèmes axes solRéférence
au
Position
de
Point d'application
des réactions
Atterrisseur
chargé
Impact sol
FAR § 25-503 3 idem
GStatique
sous Zo
Couple de pivotement vertical Mz = - 0,4R.d2
idem
idem
Remorquage par
atterrisseur avant
Cas de Calcul
Décollage d1
Décollage à 3 composantes d2
Virage sur piste à droite r1D
Pivotement sur atterrisseur
principal gauche r2
Dérapage atterrisseur avant r3
Structures
interessées pour ces
Remorquage par
atterrisseur principaux +- 0,75 FR vers l'avant et
vers l'arrière à +- 30° de
Orientation atterrisseur avant r4
Calcul att. Avant
Calcul att. Avant
R et R' = réaction statique sur les atterrisseurs à Mdr
D.R4 = surcharge sur att. Principal due à la poussée des
moteurs.
D.R'4 = delestage atter. Avant due à la poussée des moteurs.
R et R'= réaction statique par atterrisseur principal à Mdr.
Y'o appliqué parallèlement à l'axe des roues.
R et R' = réaction statique sur les atterrisseurs à Mdr.
Examiner tous les braquages de l'att. Av.
Observations
R et R' = réaction statique sur les atterrisseurs à Mdr
ny = 0,5 au centre de gravité de l'avion.
Braquage max des roues avants.
R et R' = réaction statique sur les atterrisseurs à Mdr.
Valeur de d2 sur atterrisseur principal.
R et R' = réaction statique sur les atterrisseurs à Mdr
FR et FR' = efforts de remorquage.
4.3.1.9 Récapitulatif des cas charges statiques sur l ’atterrisseur principal dans la phase de décollage et de
remorquage:
Ma : Masse à l ’atterrissage
Mdr: Masse à la rampe
Page 30
Xo Yo Zo
Mise en rotation a'1FAR 9 25-479
et 25-4813 Centre des roues K'2 . Z'max 0 K'1. Z'max
Retour élastique a'2 idem 3 idem K'4. Z'max 0 K'3 . Z'max
Effort dynamique
max Z'maxidem 3 idem Course max -0,25 Z'max 0 Z'max
Atterrissage à 3
composantes a'30CC10-1 3
X'o au centre des roues
Y'o point d'impact solCourse max -0,4 Z'max + - 0,25 Z'max 0,75 Z'max
Cas de CalculRéférence au
règlement
Position
de
Point d'application
des réactions
Les coefficients K'1, K'2,
K'3, et K'4 sont à déterminer
par application de l'ANC2
Réactions dans le systèmes axes solCourse
amortisseurObservations
4.3.1.10 Récapitulatif des cas charges statiques sur l ’atterrisseur auxiliaire dans la phase d ’atterrissage:
Ma : Masse à l ’atterrissage
Mdr: Masse à la rampe
Page 31
Coeff. De sécurité au moins égal à 2 à charge
extrême,
pour les atterrisseurs
D.R1= delestage att. Principal dû à Xo.
T cosa = composante poussée sur horizontale sol.
R = réaction statique par atterrisseur principal à Mdr.
Ra = réaction statique par atterrisseur principal à Ma
R = réaction statique par atterrisseur principal à Mdr.
R = réaction statique sur les att. Principaux à Mdr
D.R2 = délestage att. Principal dû à Xo.
T1 = couple de freinage normal par roue.
r = rayon de roulement sous Zo.
R et R' = réaction statique sur les atterrisseurs à Mdr
D.R3 = délestage att. Principal dû à Xo.
D.R'3 = surcharge dynamique sur atter. Avant.
T1 = couple de freinage normal par roue.
r = rayon de roulement sous Zo.R et R' = réaction statique sur les atterrisseurs à Mdr.
Xo vers l'avant est la plus faible valeur
soit: 0,55R avec T1=couple de freinage normal par
roue.
soit: 1,2x4T1/r avec r = rayon de roulement
Observations
R = réaction statique par atterrisseur principal à Mdr
V = voie des atterrisseurs principaux
e = empattement réel.
Xo Yo Zo
Freinage au point fixe 3Point d'impact avec le
sol
Statique
sous Z'o-T cos a 0 R -D.R1
Cas de calcul avion
complet
Freinage sur 2 atter-
risseurs principaux à
Ma - f1 Ma n°1
FAR § 25-493 2 - - - - - idem
Freinage sur 2 atter-
risseurs principaux à
Ma n°2
idem 3 Point d'impact avec le solStatique
sous Z'o/1.20 0 1,2Mag-2Zo idem
Freinage sur 2 atter-
risseurs principaux à
Mdr - f1 Mdr n°1
FAR §25-493 3 -Statique
sous Z'o0 0 Mdrg - 2Zo idem
Freinage sur 2 atter-
risseurs principaux à
Mdr - f1 Mdr n°2
CC10-1 3 -Statique
sous Z'o/1.20 0 1,2Mdrg-2Zo idem
Freinage sur 2 atter-
risseurs principaux à
Mdr - f1 Mdr n°3
FAR § 25-493 2 - - - - - idem
Freinage dynamique à
Mdr f1dCC10-1 3 Centre de roues
Dynamique
sous Z'o-0,2Z'o 0 R' -D.R'3 idem
Freinage en marche
arrièreFAR § 25-507 3
Point d'impact avec le
sol
Statique
sous Z'o0 0 R'
Cas de calcul
atterrisseur principal
Course
amortisseur
Réactions dans le systèmes axes solCas de Calcul
Référence au
règlement
Position
de
Point d'application
des réactions
Freinage sur atter-
risseur gauche à
Mdr f2 à Mdr
FAR § 25-499 3 idem
Structure intéressées
pour ces cas
idemStatique
sous Z'o0 Xo x V/2e Mdrg - 2Zo
4.3.1.11 Récapitulatif des cas charges statiques sur l ’atterrisseur auxiliaire dans les phases de freinage:
Ma : Masse à l ’atterrissage
Mdr: Masse à la rampe
Page 32
Xo Yo Zo
FAR § 25-
491
et
CC10-1
3 Centre des roues
Statique
sous
R' + D.R'4
0 0 1,7(R' -D.R'4)Cas de calcul avion
complet
CC10-1 2 - - - - - idem
FAR §25-499 3 -Statique
sous Z'o0 +-0,8R' R' Calcul att. Avant
0 0 1,33R'
Dans l'axe FAR § 25-509 3Statique
sous Z'o+ -F'R 0 R'
à +-45° idem 3Statique
sous Z'oR'
Dans l'axe FAR § 25-509 3Statique
sous Z'o0 0 R'
à +-45° idem 3Statique
sous Z'oR'
Cas de CalculRéférence
au
Position
de
Point d'application
des réactions
Course
amortisseur
Réactions dans le systèmes axes sol Structures
interessées pour ces
Décollage d1
Décollage à 3 composantes d2
Virage sur piste à droite r1D FAR § 25-495 3 Impact sol idem
Pivotement sur atterrisseur
principal gauche r2FAR § 25-503 3 -
Orientation atterrisseur avant r4 CC10-1
idem
Dérapage atterrisseur avant r3
3 -Statique
sous Z'o
Coule vertical 1,33x couple fourni par le
verin d'orientation avant.idem
Remorquage par
atterrisseur avantCalcul att. Avant
Remorquage par
atterrisseur
principaux
Calcul att. Avant
0
X'o sur ferrure de
remorquage
Impact sol
Statique
sous Z'o0 -0,5R'
Statique
sous Z'o0
+- 0,5 F'R vers l'avant et
vers
R'
0 R'
R et R' = réaction statique sur les atterrisseurs à Mdr
D.R4 = surcharge sur att. Principal due à la poussée des
moteurs.
D.R'4 = delestage atter. Avant due à la poussée des moteurs.
R et R'= réaction statique par atterrisseur principal à Mdr.
Y'o appliqué parallèlement à l'axe des roues.
Observations
R et R' = réaction statique sur les atterrisseurs à Mdr
ny = 0,5 au centre de gravité de l'avion.
Braquage max des roues avants.
R et R' = réaction statique sur les atterrisseurs à Mdr.
Valeur de d2 sur atterrisseur principal.
R et R' = réaction statique sur les atterrisseurs à Mdr
FR et FR' = efforts de remorquage.
R et R' = réaction statique sur les atterrisseurs à Mdr.
Examiner tous les braquages de l'att. Av.
4.3.1.12 Récapitulatif des cas charges statiques sur l ’atterrisseur auxiliaire dans la phase de décollage et de
remorquage:
Ma : Masse à l ’atterrissage
Mdr: Masse à la rampe
Page 33
4.4 Charges au sol pneus crevés:
4.4.1 Charges au sol 1 pneu crevé:
ces conditions s ’appliquent à l ’atterrisseur avant et aux atterrisseurs principaux dans tous les cas de calcul
indiqués dans le tableau suivant.
Atterrisseur principal - charges limites:
(100% = charges pneu gonflés )
Xo Yo Zo
Mise en rotation a1
Retour élastique a2
Effort dynamique Zmax
60% 0 60%Sur diablo ayant 2 pneus gonflés,
répartition dissymétrique.
Atterrissage ripé a3 0 60% 100% idem
Atterrissage à 3
composantes a3060% 60% 60% idem
Freinage
f1 à Ma n°1 et n°2
f1 à Mdr n°1 et n°3
75% 0
Résulte de
l'équilibre
avion
avec nz=1
Egale répartiton des trainées
sur les pneus gonflés.
Freinage
f1 à Mdr n°2
-4x1,5T1/r
limité à -0,8Zo0% idem idem
Freinage sur un
atterrisseur principal f2 à
Mdr
75% att.
Freiné75% idem idem
Décollage d1 0 0% 60%Sur diablo ayant 2 pneus gonflés,
répartition dissymétrique.
Décollage d2 50% 50% Mdrg/2 idem
Décollage supplémentaire 0 0 1,33R idem
Virage r1 0-0,25Zo
att. Gaucheidem
Remorquage dans l'axe
et à +-30°R idem
Charges sur atterrisseur ayant un pneu crevéCas de Calcul Observations
Effort de remorquage 60% de
l'effort tous pneus gonflés
Page 34
X'o Y'o Z'o
Mise en rotation a'1
Retour élastique a'2
Effort dynamique Z'max
0,6 0 60%
Atterrissage à 3
composantes a'300,6 0,6 60%
Freinage
f1 à Ma n°1 et n°2
f1 à Mdr n°1 et n°2
0 ( 1 )
( 1 ) Calculer Z'o avec la moité de
la trainée pneus gonflés et au
facteur de charge nz=1
Freinage sur un
atterrisseur principal f2 à
Mdr
0 ( 2 ) ( 2 )
( 2) Calculer Y'o et Z'o avec la
moitié de la trainée pneus gonflés
et au facteur de charge nz=1
Décollage d1 0 0 60%
Virage r1 0-0,25Z'o
R'
Dérapage r3 0 50% 100%
Orientation atterrisseur
avant r40 0 R'
Couple fourni par la commande
d'orientation égal à la moitié
du couple pneus gonflés.
Remorquage dans l'axe
et à +-45°60% (3) 60% ( 3 ) R'
( 3 ) Efforts appliqués sur la ferrure
de remorquage.
Cas de CalculCharges sur atterrisseur avant un pneu crevé
Observations
Atterrisseur avant - charge limites:
(100% = charges pneu gonflés )
Page 35
4.4.2 Charges au sol 2 pneus crevés:
Cette condition ne concerne que l ’atterrisseur principal et s ’applique dans tous les cas de calcul indiqués dans
le tableau suivant.
- Si un diabolo a 2 pneus crevés, il reposera sur le sol par les jantes des roues. On retrouve la
répartition du cas pneu gonflé avec des charges plus faibles.
Ce cas n ’est donc pas à envisager, sous réserve, toutefois, de vérifier qu ’aucune butée mécanique ne se
produit.
- Si on a un pneu crevé par diabolo, deux cas sont à considérer:
* 2 pneus crevés d ’un même côté du bogie (et le cas symétrique)
* 1 pneu crevé de chaque côté du bogie (et le cas symétrique)
Page 36
Xo Yo Zo
Mise en rotation a1
Retour élastique a2
Effort dynamique Zmax
50% 0 50%Considérer 1 pneu creuvé,
par diabolo.
Atterrissage ripé a3 0 50% 100% idem
Atterrissage à 3
composantes a3050% 50% 50% idem
Freinage
f1 à Ma n°1 et n°2
f1 à Mdr n°1 et n°3
50% 0
Résulte de
l'équilibre
avion
avec nz=1
Considérer 1 pneu crevé par diablo.
Egale répartiton des trainées .
Freinage
f1 à Mdr n°2
-4xT1/r
limité à -0,8Zo0% idem idem
Freinage sur un
atterrisseur principal f2 à
Mdr
50% att.
Freiné50% idem idem
Décollage d1 0 0% RConsidérer 1 pneu creuvé,
par diabolo.
Décollage d2 40% 40% Mdrg/2 idem
Décollage supplémentaire 0 0 1,33R idem
Virage r1 0-0,2Zo
att. Gaucheidem
Remorquage dans l'axe
et à +-30°R idem
Effort de remorquage 50% de
l'effort tous pneus gonflés
Cas de CalculCharges sur atterrisseur ayant 2 pneu crevé
Observations
Atterrisseur principal - charge limites:
(100% = charges pneu gonflés )
Page 37
FREINAGE A LA MLW => Essieu, tige coulissante, Barre de trainée,
Caisson, Bras d ’articulation
VIRAGE => Contrefiche, barres de structure, chape multiple
PIVOTEMENT => Compas, Axes compas, Caisson, Bras d ’articulation
4.5 Principaux cas dimensionnants
Atterrisseur principal
TURNING
Aircraft C.G.
Page 38
REMORQUAGE => Contrefiche, Tige coulissante, Caisson, Tube tournant
DERAPAGE => Caisson, Essieu
FREINAGE DYNAMIQUE => Amortisseur
ATTERRISSAGE 3 COMPOSANTES => Bras du caisson
Atterrisseur avant
REMORQUAGE DERAPAGE FREINAGE DYNAMIQUE ET ATTERRISSAGE 3
COMPOSANTES
Page 39
5) Présentations des essais réalisés sur atterrisseur
5.1) Essais photostress
Pour les cas dimensionnants, ces essais permettent de:
-connaître ou se situent les contraintes max sur l ’atterrisseur
-de vérifier les calculs théoriques
-de positionner les jauges de contraintes avant de réaliser les essais statique.
Page 40 5.2) Essais statique
Ces essais sont réalisés pour les cas de charge les plus dimensionnants (mise en
rotation, retour élastique, virage, freinage, pivotement, remorquage)
Ces essais permettent de démontrer la tenue sous charge extrême, ils sont menés si
possible sous des sollicitations supérieures à 1.5 CL, de manière à pouvoir justifier des
augmentations de masse avion futures.
Page 41
5.3) Essais dynamique
Ces essais sont réalisés sous différentes vitesses de chute de l ’avion; jusqu ’à la
vitesse extrême de 3.66 m/s.
Ces essais permettent de vérifier la réponse de l ’atterrisseur par rapport aux calculs théoriques
Page 42
5.4.1) Etablissement du spectre de fatigue
Cette définition est basée sur une utilisation de l ’avion comprenant une répartition de vols à
masse moyenne et de vols à masse lourde (Par exemple, pour l ’atterrisseur avant A320 , la
répartition est de 80% des vols à masse moyenne et 20% des vols à masses lourdes).
Le spectre comprend les diverses phases suivantes:
- Au décollage: push-back et remorquage - roulage - virages - freinages modérés - point fixe -
décollage.
- Relevage et descente du train: efforts introduits par le vérin de manœuvre
- A l ’atterrissage: atterrissage - roulement -freinage normal - roulage - virages - freinage
modérés
L ’intensité et la fréquence des efforts tient compte de résultats de l ’exploitation des mesures
de charge au sol effectuées sur avion ( A300B avion N°26 pour l ’étabissement des spectres de
fatigue A320 et A300)
5.4) Essais de fatigue
Page 43
Spectre d ’essai de fatigue
Page 44
Ces essais sont effectués pour démontrer une durée de vie atterrisseur de 1.25 DLG (design life
goal). Un coefficient de sécurité de 5 est pris en compte ( 300 000 cycles fatigue réalisés pour
démontrer 60000 cycles atterrisseur pour l ’atterrisseur avant de la famille A320).
Le coefficient de 1.25 est pris en compte car les pièces atterrisseurs sont très souvent
interchangeables d ’un avion à l ’autre
Bati de l ’essai de fatigue de
l ’atterrisseur avant de l ’A318
Page 45
6) Exemples de problèmes en service rencontrés sur atterrisseurs
A319 MSN759 UAL ATTERRISSAGE AVEC
ATTERRISSEUR AVANT A 90° (Novembre 2002)
Page 46
A320 MSN92 AWE EFFACEMENT DU TRAIN AVANT
SUITE A LA RUPTURE EN STATIQUE DE LA TIGE
COULISSANTE LORS D ’UNE SORTIE DE PISTE
(Août 2002)
Page 47
A300B4 MSN268 PIA RUPTURE EN FATIGUE DU BRAS
D ’ARTICULATION (octobre 2001)
BRAS
D’ARTICULATION
VERIN DE MANOEUVRE
INITIATION DE LA
CRIQUE
Page 48
A300 ATTERRISSEUR PRINCIPAL - PELAGE DU
CHROME SUR LA TIGE COULISSANTE