Concours CPGE 2024 – Mines Ponts - Épreuve de Sciences Industrielles – Filière PSI

publié le 01 Juil 2024 par Olivier TOURVIEILLE

Groupe principal

Description

L’industrie aéronautique est en constante évolution. Un des axes de développement majeur de cette industrie est l’électrification des avions. L’objectif principal est de supprimer la présence des énergies hydrauliques et pneumatiques au sein de l’avion pour des raisons économiques et écologiques. En effet, les actionneurs électriques ayant un rapport poids/puissance plus intéressant que des actionneurs hydrauliques, cela permet de diminuer l’impact environnemental de l’avion en phase d’utilisation.

Le système étudié, appelé inverseur de poussée, est un dispositif utilisé dans le domaine de l’aéronautique commerciale ou privée permettant de contribuer au freinage d’un avion lors de sa phase d’atterrissage sur piste. Ce dispositif de freinage est intégré dans la nacelle de l’avion.

L’eTras - Electrical Thrust Reverser Actuation System - est le premier système de commande électrique d’inverseur de poussée, permettant ainsi de s’affranchir, de la présence de circuit hydraulique dans cette zone critique du moteur.

1 Présentation

2 Mise en situation du système étudié avec comparaison aux autres systèmes de freinage

Objectif : Évaluer la pertinence de l’inverseur de poussée dans la phase de freinage d’un avion de ligne sur piste mouillée ou glacée.

3 Analyse de la chaîne structurelle de l’eTras

4 Modélisation du comportement du système en aval des flex-shafts

4.1 Modélisation cinématique de l’ouverture de la nacelle

Objectif : Caractériser la relation entre l’ouverture de la partie mobile de la nacelle et la rotation des volets puis déduire un modèle de comportement linéaire de cet ensemble par régression linéaire.

4.2 Modélisation du couple sur le flex-shaft dû à l’action de la contre poussée

Objectif : Valider les performances mécaniques du moteur utilisé pour l’ouverture de la nacelle en phase de contre-poussée.

a) Hypothèses et données

b) Détermination des actions mécaniques du flux secondaire sur le volet

c) Détermination du couple de torsion au niveau d’un flex-shaft

4.3 Étude de la rigidité du système

5 Étude de l’asservissement de la chaîne de transmission de puissance permettant l’ouverture des volets de la nacelle

5.1 Étude du moteur à courant continu

Objectif : Mettre en place le modèle du moteur à courant continu et son asservissement en couple.

5.2 Étude des flex-shafts

Objectif : Caractériser le comportement des flex-shafts.

5.3 Mise en place de l’asservissement en position de l’arbre moteur

Objectif : Mettre en place l’asservissement du moteur en position en réalisant le réglage du correcteur à avance de phase.

6 Conclusion

Objectif : Conclure sur le bon fonctionnement de la nacelle équipée du système eTras

Le sujet et le corrigé de cette épreuve sont également disponibles sur le site de l’UPSTI (Union des Professeurs de Sciences et Techniques Industrielles) :

https://www.upsti.fr/espace-etudiants/annales-de-concours

Compétences évaluées