Freinage à très hautes performances - Exemple aéronautique

Les premiers avions n’avaient pas de freins. Ils n’en avaient pas besoin ; leur masse et leur vitesse de décollage étaient suffisamment faibles. Puis, la puissance des moteurs aidant, les avions ont grossi, puis volé de plus en plus vite. On a alors équipé leurs roues de freins extrapolés de ceux de l’automobile, c’est-à-dire à tambours avec une commande indépendante par côté, ce qui permettait aussi de prendre les virages à basse vitesse. Les hélices des moteurs à piston, ou même plus tard des turbopropulseurs, ont été équipées de pas variable allant jusqu’à l’inversion de pas, ce qui permettait un ralentissement facile. Avec les réacteurs, les freins sont devenus critiques, car ils étaient pratiquement les seuls moyens de ralentissement vraiment efficaces.

Actuellement, les freins à disques permettent d’absorber une forte énergie avec une masse raisonnable et des matériaux permettant des températures en fin de freinage de plus en plus élevées.

Parallèlement, la capacité de couple des freins a nécessité une aide automatique pour éviter les blocages de roues, puis assurer un rendement de freinage élevé, ce qui a été possible grâce, en particulier, à l’introduction de calculateurs électroniques analogiques, puis numériques. Ces derniers offrent en plus la possibilité d’assurer d’autres fonctions complémentaires du freinage, comme par exemple la dirigibilité par l’atterrisseur avant, et bien entendu les surveillances et les aides à la maintenance.

Cet article porte principalement sur les freins de roue qui sont les moyens principaux de ralentissement, différents de ceux que l’on peut trouver sur d’autres véhicules par leur capacité énergétique (jusqu’à 140 MJ par roue), leur vitesse initiale de freinage (360 km/h) et leur puissance instantanée maximale développée (plus de 10 000 kW). La masse doit être bien sûr la plus réduite possible, les matériaux employés très performants comme les composites carbone/carbone par exemple, et les températures de fin de freinage très élevées, de l’ordre de 1 500 ^oC dans certains cas. Le système de commande, lui aussi spécifique des avions, fait l’objet d’une description sommaire.

Cette étude ne se veut surtout pas exhaustive ni approfondie, ne serait-ce que parce que les techniques sont en constante évolution et que chaque constructeur possède les siennes propres.

La majorité de la documentation se réfère à des freins Messier-Bugatti ; dans le cas contraire, le nom du constructeur est précisé.