TRAIN D'ATTERRISSAGE
TRAIN D'ATTERRISSAGE AVION DE TRANSPORT
- Train d'atterrissage avant A320
- Train d'atterrissage principal A319/A320
- Cinématique du train principal
- Orientation de train avant
- Orientation du train principal
Introduction
Tous les avions de transport actuels sont munis de train d'atterrissage tricycle. Leur nombre de roues et d'atterrisseurs varie selon leur poids. Voir Différents types de train d'atterrissage
Train d'atterrissage avant A320
Le train d'atterrissage de l'Airbus 320 servira comme modèle. L'atterrisseur avant se loge en position rentrée dans un compartiment du fuselage. Il est manœuvré par un vérin hydraulique et se rétracte vers l’avant de façon à bénéficier lors de sa sortie de l ’aide des moments aérodynamiques. Une bande de frottement (sorte de sangle) arrête la rotation de la roue pour éviter de possibles vibrations après décollage.
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 verrouillage en position sortie de la jambe est réalisé par une contrefiche repliable à double alignement.
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.
Pour ne pas surcharger le dessin ci-dessous, les parties pour la fixation du train en arrière-plan ont été omises.
Détail du verrouillage du train d'atterrissage avant au sol et pour la maintenance.
À gauche, blocage de la contre-fiche. À droite, verrouillage de la trappe.
Un levier incorporé à un boitier fixé sur la jambe de l'atterrisseur avant, désactive le circuit de l'orientation de la roue avant, lors du tractage de l'avion au sol.
Ci-dessous, photo de l'amortisseur avant d'un Airbus A319
Train d'atterrissage principal A319/320
L'atterrisseur principal est manœuvré par un vérin qui agit sur un contreventement. Sur un avion de transport, le contreventement est généralement assuré par une contrefiche principale qui reprend les efforts latéraux ou longitudinaux, selon la géométrie, et par une contrefiche secondaire qui maintient la position alignée de la contrefiche principale. Un petit vérin agissant sur une biellette assure le verrouillage de la contrefiche.
En cas de panne hydraulique, le train d'atterrissage peut être sorti par gravité.
Ci-dessous, schéma d'un atterrisseur principal A319/320 diabolo= 2 roues
Sur A319/A320/A321, les atterrisseurs principaux sont situés sous l'aile et se rétractent latéralement vers l'axe du fuselage dans un "puits".
Détail du verrouillage du train d'atterrissage principal au sol et pour la maintenance.
À gauche, blocage du vérin de verrouillage de la contre-fiche. À droite verrouillage du vérin de manœuvre de la trappe.
Ci-dessous, photo de l'amortisseur principal droit d'un A319.
Ci-dessous, schéma d'un atterrisseur principal A320/321 boggie à 4 roues.
Remarque
Les roues du train principal sont freinées automatiquement après le décollage avant que les roues entrent dans leur soute. Appelé quelquefois "freinage de relevage" il est commandé automatiquement lors de l'ouverture des portes de trappes. Ce freinage permet d'éviter les couples gyroscopiques lors de la manœuvre, ainsi que les vibrations et rotations dans les puits.
Alors que les roues du train avant sont arrêtées au contact avec une bande de frottement (sorte de sangle) située dans le puits de train avant après la rétraction, pendant la fermeture des portes.
Les vérins de manœuvre sur A320
Les vérins de manœuvre à double fonction, appelés également vérins de relevage, actionnent les atterrisseurs pour les amener en position haute «train rentré» ou basse «train sorti». Quelquefois, la contrefiche fait également office de vérin de manœuvre, on parle alors de vérin-contrefiche.
Le vérin est composé :
- d'un cylindre
- d'un piston
- de deux valves calibrées pour le passage de l'hydraulique
Lorsque l'orifice A est ouvert pour l'arrivée du fluide hydraulique et l'orifice B pour le retour du fluide hydraulique, la pression ainsi créée déplace la vanne de restriction pour laisser passer le fluide et déplacer le piston (dans ce cas vers la droite). Quand le piston approche de la fin de course, (zone amortissement), il bloque l'orifice principal et le fluide ne peut s'échapper que par la vanne de restriction du débit.
Amortissant ainsi la fin de course du piston.
Schéma d'un vérin de manœuvre en phase d'extension à gauche et de rétraction à droite.
Les vérins de verrouillage
Les vérins de verrouillage sont fixés sur la contrefiche et actionnent la biellette de verrouillage. Des switchs de proximité contrôlent le bon fonctionnement du système. L'information est ensuite transmise au poste de pilotage.
Le mécanisme de verrouillage d'un atterrisseur principal se fait généralement géométriquement. Ce système ne permet pas que les trains d'atterrissage principaux se rétractent au sol tant que le poids de l'avion est sur ses roues. Ceci est réalisé car l'une des extrémités de la biellette de verrouillage dépasse la ligne médiane overcentre (dessin ci-dessous). Généralement, les vérins de verrouillage sont à double sens. Il verrouille le mécanisme en extension et le déverrouille avant la rétraction.
Cinématique du train principal
Rentrée de l'atterrisseur principal
Séquences de rentrée de l'atterrisseur principal :
- décrochage de la trappe ;
- ordre au vérin d'ouvrir la trappe ;
- ordre au vérin de déverrouiller la position basse ;
- ordre au vérin de manœuvre de remonter l'atterrisseur principal ;
- accrochage du train en position haute ;
- ordre au vérin de remonter la trappe ;
- accrochage de la trappe.
Atterrisseur principal verrouillage haut
Sur l'Airbus A300,l'atterrisseur principal se maintient en position haute par un crochet fixé sur la cellule, ceci évite de maintenir la pression dans les vérins de manœuvre pendant le vol. Sur certains avions (Fokker 28), l'atterrisseur principal est maintenu en position haute par la pression hydraulique qui reste constante dans le circuit (3000 psi). En cas de panne hydraulique, l'atterrisseur vient se poser sur les trappes qui sont verrouillées en position haute par un crochet.
Sortie de l'atterrisseur principal
Séquences de sortie de l'atterrisseur principal :
- décrochage de la trappe
- ordre au vérin d'ouvrir la trappe
- décrochage de la position haute de l'atterrisseur principal
- ordre au vérin de manoeuvre de descendre l'atterrisseur principal
- ordre au vérin de verrouiller la position basse
- ordre au vérin de remonter la trappe
- accrochage de la trappe
Atterrisseur principal verrouillage bas
L'atterrisseur principal est maintenu en position basse par le vérin de verrouillage bas. Pour éviter toute rentrée intempestive au sol lorsque la pression hydraulique dans les circuits est nulle (réacteurs et APU coupés), les atterrisseurs sont verrouillés bas géométriquement.
Boitier d'accrochage et de distributeur à séquence
Cinématique du train principal 747 ou A380
La cinématique du train principal du Boeing 747 ou de l'Airbus A380 est beaucoup plus complexe, puisqu'une partie des atterrisseurs extérieurs se loge dans les ailes alors que l'autre partie, les boggies et roues, se range dans le fuselage. Quant aux atterrisseurs centraux, ils se logent entièrement dans le fuselage.
Train principal du Boeing 747 vu du dessus.
Train principal du Boeing 747 vu de l'arrière.
Train principal du Boeing 747 de profil.
Le balancier
Le balancier permet d'augmenter le nombre de roues d'un atterrisseur afin de mieux répartir la charge de l'avion. On retrouve ce système sur les gros avions de transport. En liaison pivot avec l'amortisseur en son centre.
Le vérin de position permet aux 4 ou 6 roues d'être en contact permanent avec le sol.
Orientation du train avant
Orientation du train avant Boeing 747
L'orientation du train avant est commandée mécaniquement et hydrauliquement.
Un volant appelé Tiller permet de faire pivoter le train avant de ± 78°. Les ordres sont transmis à un sélecteur d'orientation par l'intermédiaire de câbles et de poulies. Le palonnier agit également sur le sélecteur d'orientation pour de petits changements de direction. La déviation complète des palonniers produit environ ±7 ° de braquage du train avant. Mais le tiller aura toujours la priorité sur le palonnier.
Orientation du train avant Airbus A320
Schéma basique du mécanisme d'orientation des roues avant.
Roues avant de l'Airbus A320.
L'orientation de la roue avant est commandée électriquement par le BSCU et hydrauliquement par le circuit vert. La pression hydraulique est appliquée au vérin d'orientation lorsque toutes les conditions suivantes sont réunies :
- trappes de l'atterrisseur avant fermées
- commutateur anti-skid et N/ W STRG sélectionné sur ON,
- levier de commande de tractage est dans la position normale,
- au moins un moteur en fonctionnement,
- atterrisseurs principaux comprimés.
Le BSCU reçoit des informations des tillers gauche (Commandant de bord) et droit (officier pilote) qui sont additionnés algébriquement), des palonniers ou du pilote automatique.
Quand les tillers sont utlisés, l'angle de braquage de la roue avant est de ± 75° maximum jusqu'à environ une vitesse sol de 20 Kts. Au fur et à mesure que la vitesse augmente, l'angle de braquage diminue progressivement pour atteindre 0° à 70 Kts.
Le levier de la boîte électrique de tractage (situé sur le train avant) désactive le système de direction pour le remorquage. Lorsque le circuit est désactivé, l'angle de braquage de la roue avant est de ± 95 °. Lorsque le levier est en position de tractage, un message NW Strg DISC ECAM s'affiche. Le message est vert, et devient orange après le démarrage du premier moteur.
Orientation du train avant du Boeing 737
Ci-dessous à gauche le tiller de Boeing, à droite le tiller Airbus
Orientation du train principal
Sur les plus gros porteurs, la charge très élevée supportée par le train d'atterrissage, notamment au moment où l'avion touche le sol, conduit à augmenter le nombre de roues en ajoutant aux atterrisseurs non orientables sous voilure un ou deux atterrisseurs arrière implantés sous le fuselage. Afin de ne pas accroître exagérément le rayon de braquage de l'avion au sol et d'éviter une usure accélérée des pneumatiques, les boggies ou une partie des boggies formant chacun des éléments du train arrière sont alors rendus orientables sous certaines conditions.
Ces conditions imposent :
- que l'avion soit au sol,
- que la vitesse des roues soit faible (par exemple, inférieure à environ 15Kt) mais non nulle,
- que l'angle de braquage du train avant soit supérieur à une certaine limite (par exemple, environ 20°).
Le système est désactivé quand la vitesse passe (par exemple, au-dessus de 20 Kt).
Boeing 747
L’orientation des boggies formant les atterrisseurs centraux sous le fuselage, est activée hydrauliquement par des vérins, et pilotée par des calculateurs selon des valeurs proportionnelles à l'angle de braquage du train avant, afin que les axes de chacun des boggies orientables ainsi que l'axe du train avant soient concourants en un même point, situé sur l'axe du train sous voilure, ce point formant le centre instantané de rotation.
Ci-dessous, les 2 vérins hydrauliques d'orientation d'un des atterrisseurs principaux centraux (sous le fuselage).
Ci-dessous, photo d'un atterrissseur principal central d'un Boeing 747
L'orientation des 2 atterrisseurs centraux est en sens inverse à l'orientation du train avant, c'est-à-dire en sens inverse du virage.
Grâce à cet agencement, le rayon de braquage est réduit, ce qui permet à l'avion de tourner plus efficacement. De plus, l'orientation des boggies des atterrisseurs centraux permet de réduire le dérapage des pneumatiques et, par conséquent, leur usure.
Boeing 777
Le Boeing 777 est équipé d'un système d'orientation des deux roues arrière des atterrisseurs principaux. Comme sur le Boeing 747, ce système est activé hydrauliquement par des vérins, et piloté par des calculateurs.
Photo ci-dessous : à gauche la biellette de rappel et à droite le vérin d'orientation .
Essai au sol du train principal du Boeing 777
Séquence ajoutée https://www.youtube.com/watch?v=w4bTPq6qNTs
Airbus 380
L'A380 comporte 22 roues, (2 pour le train avant), mais seulement 16 roues du train principal sont freinées par le système de freinage avec antiblocage piloté par une avionique Messier-Bugatti. Le train principal est composé de 2 fois 4 roues sous les ailes (atterrisseurs latéraux) et de 2 fois six roues sous le fuselage (atterrisseurs centraux). Les roues arrières des trains centraux sont orientables comme le Boeing 777, mais pas freinées.
Patin de queue
Les avions d'une grande longueur de fuselage sont munis d'un patin de queue, pour éviter que la partie arrière du fuselage frotte sur le sol pendant la rotation au décollage ou à l'arrondi à l'atterrissage.
Nouveaux matériaux
Actuellement, certains des composants des trains sont fabriqués en titane, notamment la tige coulissante du train principal. Comparé aux aciers traditionnels, l’usage du titane permet un gain de masse tout en préservant les contraintes de résistance. Messier-Dowty a également développé des contrefiches en composite avec des fibres en carbone renforcées sur le train principal. L’utilisation de tels matériaux permet un gain de masse sur un appareil de transport.
Pour terminer, voici une vidéo du groupe Safran "Messier-Bugatti-Dowty réalisé par Keyframe.fr qui résume très bien toute cette page.
