Un banc d’essai pour la boîte de transmission d’un girodyne de nouvelle génération
Le projet MUTR portait sur la conception du système d’essai de la boîte de transmission du nouveau démonstrateur de l’hélicoptère RACER (Rapid and Cost-Effective Rotorcraft). Le RACER est un gyrodyne expérimental développé par Airbus, capable de se déplacer à grande vitesse, doté d’un système de décollage et d’atterrissage verticaux et équipé d’ailes et d’hélices pour assurer la propulsion à la place d’un rotor de queue classique. Ce giravion est entraîné par deux moteurs, l’un d’entre eux étant capable de s’arrêter et de redémarrer une fois en vol afin d’économiser du carburant et d’augmenter l’autonomie. Le projet MUTR a été financé dans le cadre de l’entreprise commune Clean Sky 2, un partenariat public-privé mis en place entre l’UE et l’industrie pour renforcer la collaboration, le leadership mondial et la compétitivité de l’industrie aéronautique européenne. Les chercheurs du Centre tchèque de recherche aérospatiale (VZLU) ont procédé à la conception et la mise en œuvre d’une boîte de transmission auxiliaire (adaptative) qui appartient à un dispositif d’essai polyvalent permettant de valider les nouveaux engrenages démultiplicateurs d’hélicoptère destinés au RACER. Il s’agit d’un élément essentiel du dispositif de transmission de l’hélicoptère, qui transfère la puissance de deux turbomoteurs au rotor principal et aux rotors latéraux.
Validé dans des conditions d’urgence
L’équipe a d’abord mis au point le banc d’essai d’ensemble, puis a conçu, fabriqué et testé le générateur de couple hydraulique et le banc d’essai du générateur de couple pour la validation du RACER. «Le banc d’essai est un dispositif puissant qui nous permet de tester non seulement les modes de déplacement normaux, mais aussi toutes les conditions d’urgence et de surcharge auxquelles le démultiplicateur principal du giravion peut être exposé pendant son exploitation», déclare Petr Pick, coordinateur du projet. Le mode d’essai proposé comprend quatre parties: la plaque de la boîte de transmission principale, les groupes de charge latérale, la boîte de transmission adaptative et les mécanismes de support. Il faut valider le démultiplicateur principal du banc d’essai de la même façon que celui du giravion réel, ce qui permet d’appliquer les valeurs mesurées au processus de vérification et de certification. Le générateur de couple hydraulique à haut rendement énergétique a simulé la charge induite par les rotors latéraux. La puissance délivrée par les arbres représentant les unités d’entraînement a été transmise de la boîte de transmission adaptative à la boîte d’engrenages principale, qui se ramifie en deux branches de rotor latéral et une branche de rotor principal. Cette configuration fait intervenir trois boucles de puissance dans lesquelles le flux de puissance peut être modifié indépendamment, tout en permettant simultanément de simuler le fonctionnement en mode monomoteur ainsi que dans d’autres modes de vol de la machine.
Un générateur de couple fiable et efficace
Un générateur de couple et un couplemètre inédits, situés dans la boîte de transmission, viennent compléter deux paires d’engrenages. Cela permet d’effectuer des essais de charge et de calibrer le générateur de couple. Le système hydraulique utilisé par le générateur de couple ne se contente pas d’appliquer un effort en torsion: il règle également le problème du refroidissement des engrenages et des roulements de la boîte de transmission. Petr Pick explique: «Le VZLU développe l’interconnexion des boîtes de transmission du rotor latéral à travers un arbre de transmission vertical, soutenu par deux ou trois paliers auxiliaires afin de maintenir les deux boîtes d’engrenages ensemble. L’arbre de transmission est relié aux réducteurs latéraux par des engrenages coniques.» Les essais des boîtes de transmission nécessitent de disposer d’un générateur de couple efficace, fiable et durable. Le banc d’essai du projet MUTR répond exactement à tous ces critères et a été validé avec succès pour une capacité de charge atteignant 5 900 Nm à 3 330 tr/min. Le dispositif peut également être appliqué à des systèmes de simulation de charge sophistiqués comme le banc d’essai RACER.
Mots‑clés
MUTR, boîte de transmission, rotor, banc d’essai, hélicoptère, générateur de couple, giravion, démultiplicateur
