Étude thermique d’un bloc de frein du Boeing 737-800/NG résolution de l’équation de la propagation de la chaleur en régime transitoire par la méthode de DUHAMEL

Abstract

Résumé Pendant le freinage par frottement, les énergies cinétiques et potentielles sont transformées en chaleur. La forte montée de température et l'apparition de points chauds sur le disque est une des causes de l'usure pour le couple disque /garniture. Les températures atteintes dépendent des propriétés thermiques et mécaniques des organes en frottement, de l'importance de l'effort de freinage, et déterminent largement la vitesse d'usure des matériaux composites utilisés aujourd'hui pour les patins, et peut être aussi du métal des disques. La volonté de baisser le niveau des températures et d'obtenir une répartition uniforme de celle-ci pour limiter les contraintes thermiques dans le disque nous a conduit à rechercher des stratégies de refroidissement. Deux axes de recherche ont été développés, un modèle mathématique du comportement thermique du disque classique. La distribution de la température dans l'épaisseur du disque a permis d'obtenir les profils de température, ainsi que les zones à températures élevées. Une modélisation du disque équipé de caloduc présentée comme une proposition. Une partie de la chaleur générée par frottement du patin sur le disque au cours du freinage sera transférée vers moyeu du disque par l'effet caloduc et évacuée par convection dans l'air.

Abstract During braking by friction of the planes, the kinetic and potential energies are transformed into heat. The strong rises in temperature the appearance of hot points on the disc are one of the causes of wear for the couple disc/lining. The temperatures reached depend on the thermal and mechanical properties of the bodies in friction, the importance of the braking force, and largely determine the speed of wearing away of composite materials used today for the shoes, and fear being also of the metal of the disc. The will to lower the level of the temperatures and to obtain a uniform distribution of this one to limit the thermal stresses in the disc led us to seek strategies of cooling. Two research orientations were developed. A mathematical model of the thermal behaviors of the traditional disc. The distribution of the temperature in the thickness of the disc made it possible to obtain the profiles of temperature, as well as the zones at high temperatures. A modeling of the disc equipped with heat pipes (proposition & perspective). Part of the heat generated by friction of the shoe on the disc during braking will transformed towards the hub from the disc by the heat pipe effect and will be evacuated by convection in the air.

ملخص أثناء الفرملة بالاحتكاك عند الطائرات، تتحول الطاقات الحركية و الكامنة إلى حرارة. يعد التصاعد القوي في درجة الحرارة و ظهور نقاط ساخنة جدا على أسطوانة الفرملة من أهم الأسباب المؤدية إلى تأكل الأسطوانة ولبوس المكبح. تتوقف درجات الحرارة المحققة على الخصائص الحرارية و الميكانيكية للأعضاء المحتكة و أهمية قوة الفرملة، كما أنها تعرف بوضوح سرعة إتلاف المادة المركبة المستعملة حاليا في صنع مزلقة المكبح ، و ربما أيضا معدن الأسطوانات إن بغية للخفض من مستوى درجات الحرارة، والحصول على توزيع منتظم لها مع الحد من الضغوط الحرارية قادتنا نحو إستراتيجية تبريد، لذلك تم تطوير محورين للبحث: أولهما: إيجاد نموذج رياضي يصف التعامل الحراري للأسطوانة. فهذا النموذج سمح لنا بالحصول على بيانات توزيع درجة الحرارة في سمك الأسطوانة وكذا مناطق الحرارة المرتفعة. • ثانيا: وكاقتراح، هو إيجاد نموذج أسطوانة مجهزة بأنابيب الحرارة، فأثناء الفرملة جزء من حرارة احتكاك المزلقة على الأسطوانة ينتقل إلى مركزها ويتحول بفضل أنابيب الحرارة إلى الهواء كبيرة.