Les arbres flexibles doivent être protégés contre la chaleur, le froid et les vibrations.

Les arbres flexibles aident les avions de ligne à rester à l’heure

Lorsqu’un avion de ligne plein de passagers à la porte rencontre un composant défectueux, souvent une valve ou un interrupteur, l’équipe au sol prépare l’avion à décoller ou l’équipage de conduite annule souvent manuellement la panne. Cela permet à l’avion de décoller à l’heure et de respecter son horaire. Cela donne également le temps à la compagnie aérienne de contacter le personnel de destination pour se préparer à remplacer ou réparer la pièce défectueuse et à rechercher un avion de remplacement si nécessaire.

Cela permet de réduire les temps d’arrêt. Cela évite également les retards, notamment le déchargement des passagers et des bagages lors de la recherche d’un autre avion. Il convient de noter que le recours à la sauvegarde manuelle est une solution ponctuelle. La pièce défectueuse est réparée ou remplacée avant de repartir.

Un acteur méconnu de ce processus est l’arbre flexible utilisé pour transmettre un mouvement de rotation mécanique, qui actionne une vanne ou un autre composant. L’arbre doit être flexible afin de pouvoir être acheminé au-dessus, sous et autour des obstacles pour atteindre une soupape qui pourrait se trouver profondément dans un moteur. L’arbre flexible permet également de monter la commande de priorité dans une position pratique où le pilote ou le mécanicien peut faire fonctionner les composants à distance. Les commandes de dérogation sont souvent situées à l’intérieur d’un compartiment verrouillé accessible.

Les arbres flexibles doivent être protégés contre la chaleur, le froid et les vibrations.

Deux composants sur les avions de ligne qui ont souvent ce type de commande manuelle sont les vannes de démarrage de turbine à air (ATS) et les vannes anti-givrage. La vanne ATS contrôle l’air comprimé au fur et à mesure qu’il passe du sol ou de l’unité d’alimentation auxiliaire (APU) au démarreur. Le démarreur fait tourner les moteurs pour les faire démarrer au sol, qui fournissent alors de l’énergie électrique aux instruments et à l’air de la cabine. À ce stade, l’APU peut être désactivé. Les soupapes anti-givrage acheminent l’air chaud des moteurs vers les entrées du moteur et les bords d’attaque des ailes pour empêcher la formation de glace.

Un arbre flexible est un groupe imbriqué défini et configuré avec précision de ressorts, étroitement enroulés pour lui donner une résistance à la torsion ou à la rotation; cela permet aux ressorts de se plier, mais aussi de toujours tourner. Ils transmettent un mouvement de rotation un peu comme un arbre plein, mais peuvent être acheminés autour d’obstacles, tels que les entrailles d’un moteur.

Presque toutes les plates-formes d’avions commerciaux et militaires dans les airs aujourd’hui (à l’exception de la Russie) reposent sur des arbres flexibles de SS White Technologies. Plus de la moitié des voitures fabriquées aux États-Unis et des équipementiers automobiles mondiaux de deuxième rang utilisent également des arbres de la société.

Voici un arbre flexible tournant autour d'un moteur à réaction dans le cadre d'un système de commande manuelle.Voici un arbre flexible tournant autour d’un moteur à réaction dans le cadre d’un système de commande manuelle.

Les ingénieurs de SS White sont expérimentés dans la gestion des facteurs qui entrent dans la conception et la construction d’arbres flexibles pour les avions, tels que la déviation de torsion, le couple d’arrachement, le routage pour minimiser les virages, les vibrations et les problèmes d’ergonomie / d’interface utilisateur, ainsi que les facteurs de température et d’altitude.

Déformation par torsion. Les arbres flexibles ont juste besoin de la bonne quantité de déviation de torsion pour permettre à l’utilisateur de «sentir» si la vanne a bougé – et de combien. La flèche de torsion est fonction des caractéristiques de l’arbre et est généralement proportionnelle à sa longueur pour un arbre flexible donné. Si l’arbre doit être tourné d’un nombre prescrit de tours complets pour activer un composant, la «sensation» est importante pour connaître la position de la vanne. La déviation de torsion est conçue pour correspondre à la quantité de déviation angulaire nécessaire – l’angle autorisé de perte de mouvement.

Couple d’arrachement. C’est le couple supplémentaire (force de rotation) nécessaire pour surmonter toute stiction initiale (le frottement statique qui doit être surmonté pour permettre le mouvement relatif des objets stationnaires en contact). Si une vanne ne fonctionne pas automatiquement, il peut y avoir une obstruction la maintenant en place. Si tel est le cas, le couple initial appliqué via l’arbre peut être plus élevé pour initier le mouvement qu’une fois le mouvement commencé..

Routage. L’arbre flexible ne doit pas prendre trop de tours et doit éviter les tours serrés. Cela réduit les contraintes et prolonge la durée de vie de l’arbre. De plus, les coudes créent un frottement interne et ajoutent une déviation en torsion, ce qui peut entraîner une perte de «sensation» pour l’utilisateur. Chaque pli ajoute de la résistance, ils doivent donc être minimisés. La réduction de l’angle de torsion réduit la perte de mouvement et améliore ainsi le comportement de l’utilisateur ressentir.

Les vibrations. Un arbre flexible est soumis à des vibrations lorsqu’il est stationnaire dans un aéronef pendant de longues périodes au même emplacement et dans la même orientation. Il ne bouge pas sauf en cas de panne (rare), il se trouve donc dans une position, vulnérable aux pannes dues aux vibrations. De plus, s’il n’est pas utilisé, le personnel de maintenance n’a aucun moyen de déterminer s’il est opérationnel. Par conséquent, les ingénieurs réduisent l’exposition de l’arbre à des vibrations extrêmes et effectuent davantage d’analyses pour déterminer le risque d’une telle défaillance. Ils peuvent également soutenir ou retenir l’arbre pour minimiser l’effet des vibrations.

Interface utilisateur et ergonomie. Les humains doivent utiliser les commandes de sorte que les facteurs ergonomiques comprennent l’emplacement des commandes de priorité, la force nécessaire pour les faire fonctionner, la température des surfaces environnantes et le besoin de gants.

L’interface sur laquelle les utilisateurs placent leur main ou leur outil pour faire fonctionner l’arbre peut prendre diverses formes.

Par exemple, il peut y avoir un récepteur mâle ou femelle pour une clé standard, ou une manivelle qui fait partie de l’ensemble d’arbre. Dans les climats froids, les équipes de maintenance peuvent porter des gants volumineux, il devrait donc y avoir suffisamment d’espace autour des commandes pour accueillir les gants, en particulier si les équipes doivent désengager un verrou avant de tourner l’arbre flexible. De même, s’il y a des surfaces chaudes à proximité de l’appareil, la tige devrait être suffisamment éloignée de l’opérateur pour éviter de les brûler.

Température et altitude. Si un avion est assis au sol pendant le dessert, mais vole ensuite vers un endroit plus frais, le froid et l’humidité de l’air entourant l’ensemble d’arbre flexible généreront de la condensation et peuvent former de l’eau dans l’ensemble. La conception du flexible doit prendre en compte la possibilité.

Il y a deux points de vue concurrents sur la façon de procéder. La première consiste à lubrifier l’arbre, ce qui implique que les commandes de priorité doivent être scellées pour retenir le lubrifiant. S’il doit être lubrifié en raison de la température ou de l’altitude, le joint doit empêcher l’air d’entrer et de sortir, qui pourrait laisser le condensat s’accumuler et geler.

L’autre méthode essaie de garder l’arbre sec. Ceci est possible en raison du faible nombre de cycles de fonctionnement associés à une dérogation. Un arbre flexible non lubrifié élimine le besoin de joints mais laisse entrer l’environnement extérieur changeant. L’eau peut entrer et se condenser, donc un trou de vidange serait nécessaire au point bas.

Dans un avion, le système électrique fonctionne automatiquement, mais en cas de panne, les arbres flexibles peuvent jouer un rôle important dans les systèmes de commande manuelle qui peuvent maintenir les avions en vol. L’utilisation d’arbres flexibles dans un avion améliore les cotes de service.

Steve Grimes est directeur des ventes et du marketing chez Technologies blanches SS Inc. (www.sswhite.net).

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