Circuits hydraulique

Un petit topo sur les circuits hydraulique d'un avion. Pour l'exemple, je vais parler des circuits que l'on retrouve sur les avions de combat Français, et plus particulièrement sur le Mirage F-1.

D'abord, l'énergie hydraulique est nécessaire pour manoeuvrer non seulement les "servitudes" comme les aérofreins, le train d'atterrissage…mais aussi et surtout les commandes de vol. Avec l'augmentation des vitesses des avions, il est apparu indispensable d'aider le pilote à déplacer les gouvernes. Pour cela, les ingénieurs ont conçu des vérins agissants sur les surfaces à déplacer: ces vérins s'appellent des servocommandes. Ce sont des actionneurs hydraulique dit "asservis", c'est à dire qu'ils ne se déplacerons que de la valeur demandée, pour y retrouver un nouvel état d'équilibre. L'un des premier chasseur équipé de servocommande à été le Lockeed P-38 Lightning.

Un circuit hydraulique est donc constitué d'un réservoir, appelé bache hydraulique, d'une pompe autorégulée, de filtres, d'un accumulateur, et des utilisations. On trouve également des robinets d'isolement, des clapets de surpression, des clapets anti-retour, des manocontacts et des transmetteurs de pression.

La bache hydraulique, c'est donc le réservoir hydraulique. Elle à une capacité de 5 à 8 litres environ selon les avions, et est de type "autopressurisée". C'est à dire qu'il n'y a pas d'air à l'intérieur, il faut donc un banc hydraulique pour pouvoir la remplir ou la vider. Ce type de bache permet d'éviter la cavitation de la pompe, celle-ci est donc alimentée de manière optimale.

Ensuite, nous avons la pompe autorégulée, c'est à dire qu'elle adapte son débit en fonction de la demande. Les pompes équipant le Mirage F-1 délivrent une pression maximale de 210 bars et un débit maximal de 45 l/min. Cette pression est de 250 bars pour le Mirage 2000, et de 350 ou 380 bars pour le Rafale (je ne me souvient plus exactement…). Le choix d'augmenter la pression permet de diminuer la taille des équipements tout en conservant leur puissance. Il faut savoir que F = P.S, où F est la force développée par l'équipement, P la pression et S la surface sur laquelle agit le liquide hydraulique. On voit donc, que pour augmenter la puissance d'un vérin, il faut donc augmenter la surface du piston (donc sa taille), oubien augmenter la pression.

Le role de l'accumulateur est double: Lors des brusques variations de demande, il fournit d'une part une réserve d'énergie (la pompe ne pouvant plus délivrer suffisament de débit…), et d'autre part absorbe les "coups de bélier" de la pompe (brusques variations de pression).

Les filtres protègent les organes des différents polluants (particules métalliques) résultant de l'usure des éléments du circuits. En effet, l'étage de commande des servocommandes est constitué de pièces minuscules, usinées en micro-mécanique. Une simple particule metallique pourrait le détériorer gravement et donc provoquer une panne grave. On retrouve des filtres en sortie de pompe, sur le circuit retour juste en amont de la bache, ainsi que sur certains organes très sensibles (dans ce cas ils sont intégrés à l'organe qu'ils protègent, comme les servocommandes par exemple).

Les clapets de surpression protègent le circuit des éventuelles surpressions que pourrait fournir la pompe.

Les transmetteurs de pression permettent au pilote de connaitre la pression de ses circuits hydraulique. Les mano-contacts signalent les baisses de pression par l'intermédiaire de voyants sur le tableau de pannes.

Les avions de combats disposent généralement de 2 circuits hydrauliques indépendants. Certains circuits possèdent un robinet d'isolement, permettant de couper l'alimentation d'une branche en cas de baisse de niveau du liquide dans la bache.

Les servocommandes sont alimentées en permanence par les 2 circuits, elles perdent donc la moitié de leur puissance en cas de panne d'un des circuits. Les autres servitudes (hypersustentateurs, aérofreins, freins, trains…) ne sont généralement alimentées que par l'un ou l'autre. En cas de panne, elles ne sont donc plus utilisables, ou alors leur alimentation se fait via l'autre circuit par une commande secours (c'est le cas des trains d'atterrissage par exemple).

En ultime secours, il reste au pilote une électropompe, n'alimentant que les commandes de vol à 180 bars. Dans ce cas, elle ne lui sert qu'à remettre l'avion dans une posture appropriée pour s'éjecter…

Le Jaguar est un cas particulier. En effet, il disposait en plus d'un moteur-pompe. Ce système était en communication avec les 2 circuits hydraulique et était constitué de 2 blocs identiques pouvant fonctionner aussi bien comme pompe que comme moteur hydraulique (selon qu'il était alimenté sous pression ou non); chaque bloc étant relié à un circuit. En cas de baisse de pression dans l'un des circuits hydraulique, un by-pass laissait le liquide alimenter les blocs; le bloc correspondant au circuit valide agissait comme un moteur, l'autre bloc fonctionnant alors comme une pompe. Le circuit dont la pression avait chutée était donc alimenté sous une pression de 180 bars, et toutes ses fonctions étaient assurées. Le Jaguar ayant également une électropompe en cas de panne générale.

J'espère ne pas avoir été trop rébarbatif, et si vous le désirez, je pourrais vous faire d'autres présentation de ce type sur le circuit carburant ou les commandes de vol par exemple.

@+

Salut gillouf1.

Quand tu dis 'hypersustenteur', moi j'entends becs de bord d'attaque. Or sur le M4000, et je pense que c'est pareil sur le 2000, ils sont commandés par une vis sans fin et non par des vérins. Je suppose que c'est pour plus de précision. Est-ce que tu sais si les moteurs de ces vis sont des moteurs hydrauliques ? Je pense que oui.

En tout cas ce genre d'article m'intéresse. Si tu peux en faire un sur les CDVE, je suis preneur.

Merci et à bientôt.

C'est effectivement des vérins à vis (comme les becs et les volets du Jaguar…), mais ils sont entrainés en rotation par un motoréducteur hydraulique.
Le mouvement de rotation étant transmis aux différents vérins d'une même voilure par des bielles de torsion.

@+

Très bon exposé!
Je rajoute juste :
De manière général, deux circuits hydraulique principaux (C1 et C2) plus un troisième de secours (Cs). Le C1 est branché sur le réacteur gauche, le C2 sur le réacteur droit.
Lorsque le C1 tombe en panne, le C2 prend le relais et assure la totalité de l'alimentation des commandes de vols et des servitudes. Lorsque le C2 tombe également en panne, le Cs s'enclenche et s'auto-alimente sur la bâche du C2. Dans ce cas, un système de commutateurs isole la branche des servitudes, et le Cs alimente uniquement les commandes de vol.
Voila

++ flyingdidoune

Ca c'est pour le Gadjet non?

Sur le F-1, c'est le contraire…C1 (principal) à droite en prise direct sur le moteur, et C2 à gauche, entrainé par le relais accessoire.

La branche secours est alimentée par la bache du C1.

@+