Matériaux composites C/C pour le freinage aéronautique : Elements de compréhension des régimes de frottement et d'usure haut et bas

par Matthieu François

Thèse de doctorat en Sciences. Matériaux

Sous la direction de Philippe Kapsa.


  • Résumé

    Dans le domaine du freinage aéronautique l'acier est progressivement remplacé par les matériaux composites carbone/carbone. Ces matériaux sont très sensibles aux conditions de freinage et présentent des régimes de frottement et d'usure haut ou bas. L'analyse d'une simulation d'opération de décollage/atterrissage a permis de déterminer les coefficients de frottements et les taux d'usure de ces régimes et les évolutions de surface frottante et de débris d'usure qui y sont associés. A partir d'essais de simulation de freinages identiques nous avons mis en évidence la corrélation entre les régimes et des phénomènes de polissage des surfaces, ainsi que des mécanismes d'agglomération, de compaction et d'éjections de 3ème corps spécifiques. Cette étude a permis de proposer un scénario d'usure lors de la sollicitation de décollage/atterrissage. Cependant une approche purement mécanique de la tribologie de ces matériaux n'est pas suffisante. L'étude physico-chimique des phénomènes de surface a montré la différence de quantité, de nature et de proportion relative des différentes espèces oxygénées de surface. Cette étude a permis de mettre en évidence la contribution de certaines espèces oxygénées à la réponse tribologique des disques de frein.

  • Titre traduit

    Carbon/Carbon composite materials for aeronautical braking : elements for the understanding of the high and low friction and wear regimes


  • Résumé

    In the field of aeronautical braking, steel is gradually replaced by carbon/carbon (C/C) composite. These materials are very sensitive to the conditions of braking and exhibit high or low friction and wear regimes. This study agree on the existence of these different regimes during simulations of a whole takeoff/landing operation. We determined coefficients of friction and wear rates relating to each of these regime and the evolutions of rubbing surface and wear debris which are associated to each of them. Simulated experiments of identical brakings highlighted the correlation between these regimes and phenomena of surface polishing and specific mechanisms of agglomeration, compaction and ejection from the contact of third body. We propose a dynamic model of wear mechanisms during takeoff/landing operations. However a purely mechanical approach of the C/C composites tribology is not sufficient. The physicochemical study of the debris showed the difference of quantity, nature and relative proportion of the various oxygenated species in the debris. This study highlighted the contribution of specific oxygen groups to the tribological response of the C/C discs.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (200 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 83 réf.

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  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T1957
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