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Des chercheurs de l'Université nationale de science et de technologies MISiS ont testé de nouveaux matériaux composites pour les systèmes de freinage des avions, qui se sont avérés bien plus résistants que leurs analogues. L'article présentant leurs travaux a été publié dans la revue Engineering Fracture Mechanics.

L'amélioration de la fiabilité et de la résistance des freins d'avion est un problème important sur lequel planchent des chercheurs et des compagnies du monde entier.

Le système de freinage d'un avion de ligne se trouve à l'intérieur de la roue et est composé d'un ensemble de disques de frein mobiles et immobiles. En actionnant le frein, les pistons serrent cet ensemble, les disques entrent en contact et la friction ralentit l'appareil.

Dans la plupart des systèmes de freinage, les disques sont fabriqués en matériaux composites carbonés, qui montent significativement en température en cas de sollicitation active. Les exigences de résistance de ces matériaux augmentent sans cesse.

A la demande de la compagnie aéronautique Roubine, une équipe de chercheurs du Centre de matériaux composites de la MISiS sous la direction du chercheur en chef Andreï Stepachkine, a analysé la résistance de différents matériaux composites à l'apparition et à la propagation des fissures sous l'effet de surcharges changeant périodiquement.

Les chercheurs de la MISiS ont effectué ces tests sur des matériaux à base de fibres de carbone discrètes et de tissus carbonés mis au point par les spécialistes de Roubine. Les matériaux initiaux se distinguaient par la température de leur traitement thermique final et leur dispositif de renforcement. Les spécialistes avaient pour tâche de déterminer comment ces facteurs affectaient la résistance du matériau à l'apparition et à la propagation de fissures, puis de déterminer la direction à prendre pour perfectionner ces technologies.

Des ingénieurs russes inventent un dispositif pour améliorer la fiabilité des freins d'avion
© Photo. Service de presse de la MISiS
Des ingénieurs russes inventent un dispositif pour améliorer la fiabilité des freins d'avion

«Les systèmes de freinage ne sont pas inspectés après chaque vol, car cela nécessite un démontage partiel des roues, mais après un certain nombre d'atterrissages. Les structures aéronautiques et les matériaux utilisés doivent posséder, entre autres, une «sécurité contre les dommages».

Cela signifie que si immédiatement après une inspection une fissure se forme dans un disque de frein, d'ici la prochaine inspection elle ne doit pas s'agrandir jusqu'à un point où elle serait susceptible de provoquer une destruction dans sa structure», a déclaré Andreï Stepachkine.

Selon lui, les essais de la MISiS ont montré que les matériaux renforcés avec des fibres de carbone discrètes résistaient davantage à la propagation d'une fissure perpendiculaire aux fibres, et que les matériaux renforcés avec des tissus de carbone avaient le même effet le long de la fibre de carbone.

En combinant les deux types de renforcement (par exemple, en créant un matériau stratifié) il serait donc possible d'accroître significativement la résistance de la matière aux fissures dans les deux sens, ce qui permettrait d'augmenter la fiabilité et la sécurité d'exploitation des avions.

«Plus le matériau est fiable, plus il est possible d'espacer les inspections des systèmes de frein, ce qui réduit donc le coût d'exploitation et de maintenance des avions», a déclaré Andreï Stepachkine.

A l'issue des tests, les experts de l'université ont mis au point des recommandations pour améliorer la résistance aux fissures des matériaux composites aussi bien existants qu'en développement pour les systèmes de freinage.

Les essais de la MISiS ont montré que les matériaux renforcés avec des fibres de carbone discrètes résistaient davantage à la propagation d'une fissure perpendiculaire aux fibres, et que les matériaux renforcés avec des tissus de carbone avaient le même effet le long de la fibre de carbone.
© Photo. Service de presse de la MISiS
Les essais de la MISiS ont montré que les matériaux renforcés avec des fibres de carbone discrètes résistaient davantage à la propagation d'une fissure perpendiculaire aux fibres, et que les matériaux renforcés avec des tissus de carbone avaient le même effet le long de la fibre de carbone.
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Tags:
matériaux, recherche, ingénieurs, aviation, Université nationale de technologie et de recherche (MISIS), Russie
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