Dans un contexte de transition énergétique, les recherches menées visent à mieux comprendre les phénomènes de dissipation et de refroidissement de la lubrification dans les engrenages à haute vitesse, afin de répondre aux exigences croissantes de performance et de durabilité.
Le travail de Thibaut TORRES questionne comment les engrenages utilisés dans les transmissions aéronautiques perdent de l’énergie et évacuent la chaleur lorsqu’ils sont lubrifiés par injection d’huile. Pour cela, il a mis en œuvre deux bancs d’essais pour étudier comment l’air en mouvement autour des engrenages génère des pertes, et comment l’huile injectée refroidit les roues dentées en rotation.
Grâce aux mesures obtenues, il a pu développer deux modèles :
Ces outils permettent d’optimiser la conception des engrenages afin de les rendre plus efficaces et plus durables dans des conditions extrêmes.
Résumé :
Dans un contexte où la réduction des émissions de gaz à effet de serre constitue un enjeu majeur pour le secteur aéronautique, l’amélioration de l’efficacité énergétique des transmissions mécaniques par engrenages est devenue une priorité. Ces transmissions, soumises à des régimes de fonctionnement sévères et à des exigences de fiabilité élevées, doivent conjuguer performance et compacité.
Dans ce cadre, les pertes de puissance générées au sein des engrenages à haute vitesse, ainsi que les transferts thermiques associés à la lubrification, sont des éléments clés à maîtriser. Il est établi que les pertes ne se limitent pas aux frottements au niveau du contact d’engrènement, mais incluent également des contributions importantes liées à la ventilation des composants en rotation et à l’interaction avec le fluide de lubrification. L’échange de chaleur entre le lubrifiant et la transmission par engrenages est important à gérer avec l’exigence de performance et de compacité dans le cas d’une transmission à haute vitesse avec une lubrification par injection d’huile.
Le travail présenté dans ce manuscrit a pour but de caractériser expérimentalement et modéliser analytiquement les pertes de puissance ainsi que les transferts thermiques sur des roues dentées lubrifiées par injection d’huile, pour des configurations représentatives de transmissions aéronautiques. Deux bancs d’essai complémentaires ont été développés pour étudier, d’une part, les pertes par ventilation dans l’air sur différents types de dentures (droite, hélicoïdale, chevron), et d’autre part, les échanges thermiques entre l’huile injectée et les roues dentées en rotation. Les résultats expérimentaux ont permis de proposer deux modèles complémentaires : un modèle de pertes intégrant un facteur de masse volumique corrigé pour représenter l’effet de confinement, et un modèle thermique, couplant le coefficient d’échange convectif à la surface mouillée par l’huile sur la denture en rotation.
Les approches développées permettent une meilleure compréhension des mécanismes de dissipation et de refroidissement dans les engrenages à haute vitesse, et constituent des outils de dimensionnement pertinents, à la fois pour limiter les pertes de puissance grâce au modèle de pertes par ventilation, et pour optimiser les conditions de lubrification par injection à partir du modèle thermique, en réponse aux exigences de performance et de durabilité du secteur aéronautique.
Cette soutenance illustre l’engagement d’ECAM LaSalle dans des projets de recherche appliquée en lien avec les besoins des industriels, et met en lumière l’importance des partenariats entre le monde académique et les entreprises pour faire avancer les technologies de demain.
