Essais & Simulations n°129

DOSSIER CAS

DOSSIER CAS D’APPLICATION Essais d’appontage et catapultage sur un nouveau carter du Rafale Dans la vie d’un avion, comme le Rafale, le changement de certains équipements nécessite de réaliser de nouveaux essais pour valider leur tenue aux environnements mécaniques. Dans ce cadre, Sopemea a réalisé une campagne complète pour simuler les vibrations et chocs d’appontage et catapultage. © DR Les succès commerciaux récents de l’avion Rafale de Dassault Aviation obtenus en Inde, au Qatar et en Égypte, ont amené l’avionneur à réindustrialiser certains équipements de l’avion afin de répondre au mieux aux différents marchés. Cette modification de fournisseur, comme cela est le cas pour un relais d’accessoires (ou carter), nécessite de qualifier le nouvel équipement dans l’environnement vibratoire très sévère du Rafale, que ce soit en vol (simulé par des essais aléatoires), ou dans les phases d’appontage et de catapultage (simulés par des chocs superposés à du bruit) illustrées par la photo n° 1. Nous allons présenter dans cet article les Vue de l’équipement avec lests sur l’excitateur Sopemea Le moyen d’essai Sopemea utilisé pour réaliser cet essai est un excitateur élecessais de qualification réalisés à Sopemea sur un Relais d’accessoires du Rafale (relais d’accessoires entre une pompe hydraulique, un alternateur et un démarreur) pour le compte de Safran Transmission System. (Voir photo n° 2) DÉFINITION DU PROGRAMME D’ESSAI SUR LE CARTER L’objectif de l’essai de qualification à l’environnement vibratoire du Rafale est de valider, par un essai, la tenue mécanique de l’équipement pour une durée de vie de trente ans. Pour la tenue mécanique, les niveaux de vibration sont définis dans les spécifications Dassault particulières, par trois essais différents : Une endurance vibratoire pour évaluer la fatigue mécanique de l’équipement en vol définie par une vibration aléatoire en DSP (densité spectrale de puissance) équivalent à durée de vie avion. Une robustesse aux chocs limites d’appontage et catapultage. Ces chocs sont définis par des SRC (spectre de réponse au choc) superposés à du bruit moteur (DSP). Une endurance aux chocs d’appontage et catapultage simulant une durée de vie avion. Chacun de ces essais est précédé d’une identification mécanique de la structure (réalisée à l’aide d’un recherche de fréquence de résonnance) permettant de contrôler que la structure mécanique n’a pas était modifiée par l’essai. De plus, une vérification de bon fonctionnement des accessoires est mise en place à la fin de chaque type d’essai, afin de prouver le fonctionnement des équipements fixés sur le carter. Pour la connaissance des marges, des niveaux de chocs d’appontage et catapultage extrêmes seront appliqués sur l’équipement à la fin de ce programme de qualification. MOYENS MIS EN ŒUVRE PAR SOPEMEA 62 IESSAIS & SIMULATIONS • N°129 • Mai-Juin 2017

DOSSIER trodynamique Data Physics LE4022, de 180 kN de force et disposant d’un déplacement maximum de 75 mmcc. Le relais est fixé sur ce moyen d’essai à l’aide d’un montage reproduisant les liaisons réelles utilisées sur le Rafale. Un essai préliminaire de caractérisation du montage a été réalisé en remplaçant les équipements fixés sur le relais par des masses équivalentes. Cet essai a permis de vérifier la faisabilité technique et de choisir le point de pilotage le plus adapté. Le relais et ses accessoires sont instrumentés à l’aide 50 accéléromètres et 13 jauges de déformations afin de mesurer les différents niveaux d’accélération et de contrainte lors des essais. MÉTHODOLOGIE POUR LA RÉALISATION DE L’ESSAI Le niveau des essais d’endurance vibratoire (DSP2) a été déterminé à partir du niveau réel (DSP1) sur une durée de Appontage du Rafale sur le porte avion vie avion H (T1) pour avoir une fatigue identique, en utilisant la loi de Basquin sur les DSP définie par : Le choix de la durée d’essai (T2=10H) est fait afin de ne pas dépasser une contrainte maximale de 60 MPa sur l’équipement. On obtient alors un niveau de vibration DSP2 à réaliser en multipliant la DSP1 par d’environ 4. Le deuxième type d’essai consiste à simuler les différents types de chocs vus par Exemple d’un choc, plus bruit utilisé pour simuler un essai d’appontage © DR l’équipement lorsque le Rafale est en phase d’appontage ou catapultage sur le porte avion. Ces chocs sont définis par des courbes SRC (Spectre de réponse) dans une bande de fréquence de 5 à 400 Hz, auxquels se superpose le bruit moteur défini par une vibration aléatoire de 20 à 2000 Hz. Pour réaliser ce type d’essai, nous avons construit numériquement pour chaque choc, un signal temporel superposant le choc obtenu à partir du SRC et un aléatoire correspondant à la DSP. La courbe ci-dessous représente un exemple de signal obtenu simulant un choc d’appontage avec le bruit moteur utilisé pour le pilotage de l’essai. Dans un premier temps nous avons testé l’équipement en robustesse en lui appliquant quelques chocs avec des niveaux limites.(niveaux maximum susceptibles d’être vus par le carter) dans les 3 directions X,Y,Z. Ensuite, l’équipement a été soumis, dans chacune des 3 directions, à plus de 2500 chocs de différents types, correspondants aux phases de catapultage (configurations de chargements du Rafale) et d’appontage (vitesses verticales du Rafale lors de l’appontage). Cet essai a pour but de valider l’endurance de l’équipement aux sollicitations qu’il verra pour une durée de vie de 30 ans. En plus du critère du bon fonctionnement des équipements fixés sur le carter, un critère supplémentaire de réussite de la qualification a été fixé sur les mesures faites sur les jauges de déformation correspondant à la limite élastique du matériau. CONCLUSION Cette campagne d’essai très complète d’une durée d’un mois, a permis de valider expérimentalement la tenue mécanique des composants du relais. Elle a été réalisée par Sopemea en utilisant des moyens d’essai uniques avec une méthode d’essai innovante pour réaliser des essais de type chocs plus bruit. Bernard Colomiès (Sopemea) ESSAIS & SIMULATIONS • N°129 • Mai-Juin 2017 I63