Abstract FR:

L'espacement des opérations de maintenance aéronautique implique une grande fiabilité des avions et de leurs composants dont l'étude de l'usure devient un enjeu majeur pour la sécurité. Le système de prélèvement d'air sur les moteurs pour pressuriser les cabines d'avion est à ce sujet un équipement critique car ses clapets de régulation constitués de contacts axe-guide sont sumis à des problèmes d'usure responsables de pannes. L'étude de l'usure de ces clapets est délicate car les géométries des contacts sont assez différentes et les sollicitations résultent de la superposition des sollicitations fonctionnelles et des sollicitations parasites telles que vibrations et température des moteurs. Les premières expertises tribologiques de ces clapets montrent que leur usure est influencée par les phénomènes d'impacts vibratoires et par l'oxydation. L'étude de l'usure doit donc découpler les effets mécaniques et physico-chimiques. Dans un premier temps, des modélisations de mécanique des solides et des contacts déterminent la contribution des impacts aux contraintes et montrent que cette contribution reste dans le domaine de comportement élastique des matériaux, ce qui ne peut expliquer les macro-usures expertisées. L'étude de l'oxydation du matériau du guide de clapet permet alors de comprendre comment l'oxydation modifie la morphologie et la rhéologie des surfaces de contact. Dans ces conditions, au lieu d'étudier classiquement l'usure de chacun des clapets, un problème tribologique modèle a été créé comme dénominateur commun des contacts étudiés. Le problème modèle identifie clairement les sollicitations effectivement vues par les contacts, notamment en distinguant les sollicitations mécaniques fonctionnelles et parasites, des sollicitations physico-chimiques. Ce problème modèle permet d'évaluer à partir d'essais simples, d'expertises et d'analyses chimiques les conditions de formation (mécaniques et physico-chimiques) et les valeurs estimées des différents débits de troisième corps, plus particulièrement le débit source, représentatif des dégradations et le débit d'usure. Il donne aussi des équations de débits découplées les unes des autres. Ce découplage permet alors d'étudier séparément les différentes causes de l'usure, c'est-à-dire l'oxydation du troisième corps et non celle des premiers corps qui aurait été l'hypothèse classique. Dans le cas présent, les sollicitations fonctionnelles se traduisent par un frottement qui augmente la cohésion du troisième corps, ce qui en limite l'oxydation, et limite donc le débit d'usure. Bilan, l'augmentation des sollicitations fonctionnelles réduit l'usure ; ce qui va à l'encontre des "évidences". Enfin, l'identification du circuit tribologique de chaque clapet, permet de faire appel aux bonnes études scientifiques et donc d'envisager de véritables solutions notamment en jouant sur les sollicitations mécaniques. L'ajout du circuit tribologique aux paramètres classiques d'étude de l'usure : pression de contact, vitesse de glissement, température. . . Est un atout supplémentaire pour établir le bon enchaînement causes-conséquences d'un problème d'usure.