Les trains d'atterrissages (calcul et fabrication

Un petit résumé de calculs issus de l'aviation grandeur, sans trop de complications, et simple d'utilisation.

On peut envisager différentes options :
Train tricycle avec atterrisseur principal à 2 roues en arrière du centre de gravité complété par une roulette de nez : plus facile à piloter à l’atterrissage mais plus lourd que le train classique.

Train classique à 2 roues en avant du centre de gravité complété par une roulette ou béquille de queue : Le train classique (fixe), plus difficile à piloter à l'atterrissage, est toutefois plus léger et plus fin (meilleur Cx). Une 3e roue ajoute 10 à 15 kg de surcharge et de la traînée parasite.
Train rentrant : mais un train fixe est plus léger qu'un train escamotable.
Fixation : si le train est fixé sur la voilure, le longeron doit être renforcé (alourdi) pour mieux résister aux atterrissages durs. Une fixation sur la cellule représente donc un gain de poids supplémentaire.
Carénage : le carénage du train peut faire gagner entre 10 et 15 km/h.

Dimensions du train d’atterrissage
Lorsque l'avion est en ligne de vol, sur un sol horizontal, les dimensions du train doivent être suffisantes pour ne pas frotter le sol au décollage ou à l'atterrissage avec les bouts d'ailes, la queue ou pire, l'hélice.

Hauteur du train : Pour un train tricycle ou classique, elle doit être suffisante par rapport aux extrémités des ailes et par rapport à la queue :
• 8° entre la droite roues-extrémités et le sol
• 10 à 16° entre la droite roues-béquille et le sol
(avion en ligne de vol et sol horizontal)

Largeur du train : l'écartement entre roues (la voie) doit être au moins :
• 1,5 fois la hauteur du train et
• 1/5e de l'envergure
Empattement : pour un train tricycle, l’empattement, distance entre axes de la roulette avant et des roues principales, doit être au moins :
• L = 1 à 1,5 fois la voie
Pour des avions à vitesse relativement faible, un angle plus élevé ne conviendrait pas. Les surfaces d’empennages seraient insuffisantes pour faire lever la queue au décollage.

Résistance et fabrication du train d’atterrissage
10.4.1 Calcul des contraintes appliquées au train d’atterrissage
L'architecture des atterrisseurs non escamotables tend à se résumer aux trois types représentés ci-dessous (fig. 10.4.1-1).
Dans le cas du premier type (schéma du haut), la répercussion de l'atterrissage sur la cellule se limite au propre poids de la cellule.
Dans les autres cas, lorsque le train est relié à la voilure, le calcul doit tenir compte des réactions dues à l'atterrisseur dans la cellule.
Règles de calcul :
Le train, ses attaches et éventuellement, les éléments de la cellule qui leur correspondent, doivent résister aux charges suivantes : ( pour exemple un avion de 5 Kg)

• Avion en ligne de vol reposant sur son seul train principal :
On multiplie le poids total par le facteur de charge 5.

• Avion reposant sur son train principal et son atterrisseur arrière :
On multiplie le poids total par le même facteur de charge 5, puis on calcule l'atterrisseur arrière.

• Atterrissages ripés ou piqués :
Le train, l'atterrisseur arrière, leurs attaches et éventuellement, les éléments de cellule correspondants, doivent, avant de se rompre, résister aux efforts résultant des charges obliques (et non plus verticales) :
- Si la résultante est appliquée dans un plan parallèle au plan longitudinal et inclinée de 27° par rapport à la verticale, la composante horizontale est dans ce cas la moitié de la composante verticale.
- Si la résultante est appliquée dans un plan perpendiculaire au plan longitudinal et inclinée de 9° par rapport à la verticale, la composante horizontale vaut dans ce cas 1/6e de la composante horizontale.
La charge sur chaque roue, au 1er cas d'atterrissage et sans coefficient, est la suivante :

                                           Charge/roue = G / 2 = 2,75 kg.

                                           Charge/roue coef 5 = F = 5 x 2,75 = 13,75 kg.
Un train classique se compose normalement de deux roues avant, légèrement en avant du centre de gravité (c.d.g.) et à l'arrière, soit d'une béquille dans le cas d'un train avant non freiné, soit d'une roulette de queue.

Béquille
La béquille est souvent en bois ou en métal (fig 10.4.1.2-1). Elle s'articule sur l'étambot, la pièce de bois qui termine le fuselage à l'arrière. La partie avant de la béquille est attachée, à l'intérieur du fuselage, par un système amortisseur (sandows ou autres) et la partie arrière se termine par un soc très résistant, généralement en métal, qui frotte le sol et freine un petit peu l'avion à l'atterrissage.
La charge totale et les distances a et b déterminent la charge sur la béquille (fig 10.4.1.2-2).

                                           R1 / b = R2 / a = 5.G / (a + b) d'où
                                           Charge sur la béquille = R2 = a.5.G / (a + b)

En pratique on suppose que l'effort R2 reste perpendiculaire à l'axe longitudinal de la béquille en permanence. Ceci augmente, bien sûr, le chiffre trouvé pour la flexion en A (fig. 10.4.1.2-3).

                                           Moment de flexion en A = MA = R2 x d
                                           Effort d'extension en B = MA / l
Si  on utilise une roulette arrière (fig. 10.4.1.2-5). Le calcul est identique au calcul précédent

Atterrisseur arrière avec roulette de queue (fig. 10.4.1.2-5 R.G. Desgrandschamps)

Calcul des contraintes appliquées à un train tricycle
Un train tricycle est un train d'atterrissage doté d'une roulette de nez unique à l'avant et un train principal à deux roues légèrement en arrière du centre de gravité. (voir §10.3 CdG train tricycle). Le chapitre 10.3 précise aussi comment définir la voie et l'empattement.
Cette disposition facilite le roulage et le décollage car l'avion reste sur ses trois roues alors qu'avec un train classique l'avion est en équilibre instable sur deux roues. De plus, lorsqu'on atterrit, le choc sur le train principal remet automatiquement l'avion en ligne droite, et le fait basculer vers l'avant sur la roulette de nez, ce qui élimine le risque de capotage vers l'avant.
L'inconvénient du train tricycle est son poids plus élevé que celui du train classique et sa fabrication plus compliquée.
Train tricycle : déport et inclinaison du pivot de roue (fig. 10.4.1.3-1 R.G. Desgrandschamps)
Train du Nord 3002
Le déport et l'inclinaison du pivot de roue sont importants si l'on veut éviter les tremblements de la roue avant (fig. 10.4.1.3-1). On peut pour cela utiliser les formules suivantes :

                                           α = 12° environ
                                           8% < (d / Φ AV) < 14%

Le calcul des jambes de train, des roues et des amortisseurs est identique au calcul du train classique, mais bien entendu, on prend en compte la position du centre de gravité.

Fabrication du train d’atterrissage
Fixation du train d’atterrissage sur le longeron
Les semelles du longeron sont très rarement percées. Le principe de fixation du train principal est similaire aussi bien pour un train classique que tricycle.

Deux solutions existent selon le montage voilure :
- nervures enfilées
- demi-nervures de part et d'autre du longeron

• Nervures enfilées :
Des cales existent de part et d'autre du longeron et sont percées par les boulons de fixation. Le train comporte 2 platines qui enserre le longeron. Les efforts verticaux passent directement en appui. Les cales assurent la transmission de la torsion. Cette solution est surtout rencontrée pour des longerons de faible profondeur.
• Demi-nervures :
Le train prend appui sur la face avant du longeron et est lié à une contre-plaque arrière par l'intermédiaire de boulons passant entre les semelles du longeron. Les plaques avant et arrière prennent appui sur les faces des semelles pour les efforts de torsion et traînée.
Ce principe plaque et contre-plaque est également utilisé pour tenir l'axe de pivotement d'un train rentrant.
Fixation du train d’atterrissage sur le longeron avec demi-nervures

Exemples de trains rentrants (roues dans le plan du mécanisme de rétraction)
Ce type de train est particulièrement bien adapté aux roulettes de nez ou de queue.
Autres exemples:

-Encore un cour très intéressant !   

Moi le problème c'est les calculs... j'aime pas ça là dernière fois j'ai fini aux urgences !  

LOL , c'est par ce que tu ne cherche pas les bons numéros