Conception d’un capteur caractérisant la dégradation du fluide dans un embrayage magnétorhéologique

Abstract

Le monde de l’aéronautique évolue graduellement vers le concept d’aéronefs plus électrique. Dans ce cadre, des systèmes électriques de commande de vol sont à l’étude. De tels systèmes permettraient de réduire le coût de maintenance et l’impact environnemental tout en alliant légèreté fiabilité et performance dynamique. Dans ce but, un système électrique de commande de vol comprenant des embrayages magnétorhéologiques (MR) et des moteurs électriques a été développé à l’Université de Sherbrooke. Un des obstacles principaux au développement de la technologie MR est la capacité de mesurer l’état d’usure du fluide MR en opération. En effet, même si l’état du fluide MR peut déjà être déduit grâce aux performances globales de l’embrayage, une deuxième méthode indépendante de mesure est nécessaire pour assurer une redondance et statuer de manière fiable sur l’état du système. À ce jour, aucunes recherches n’ont été faite pour développer un capteur permettant un suivi direct de l’usure du fluide à partir de l’observation d’une de ses caractéristiques. Le but de cette maitrise est donc de trouver un principe physique pour la mesure de la dégradation du fluide MR, de développer puis de tester sur banc de test un prototype de capteur mesurant la dégradation du fluide de manière directe. Un recensement des différentes propriétés physiques pouvant être affectées par la dégradation a été fait et des expériences simples ont été menées sur chacune d’elles. Les propriétés optiques du fluide ont montré la plus grande sensibilité à la dégradation et ont été choisies comme principe physique de fonctionnement du capteur. Ainsi une corrélation entre l’assombrissement du fluide et son âge a été mise évidence. L’assombrissement du fluide est mesuré par le capteur grâce à une carte RGB. Le prototype développé a ensuite été intégré à un embrayage MR installé sur un banc de test instrumenté afin d’étudier l’assombrissement du fluide au cours de son usure. Pour ce faire, deux types de fluide ont été utilisés: le Lord 140CG, un fluide commercial et le GPL-103, un fluide maison à base de perfluoropolyéther (PFPE). Trois tests ont été faits avec le fluide Lord 140 et ont montré que le fluide s’assombrit de manière régulière jusqu’à devenir 12% plus sombre lors de son usure totale. L’assombrissement apparait alors comme un bon métrique pour mesurer l’état de dégradation du fluide. Les trois tests avec du GPL-103 ont montré une tendance similaire d’assombrissement du fluide, mais avec une corrélation moindre avec la dégradation du fluide à cause de problèmes de blocage de l’écoulement de fluide devant le capteur dû à l’augmentation de la viscosité du fluide. Cela montre que les résultats du capteur sont dépendants du couple embrayage/fluide utilisé et que le capteur doit donc être étalonnés pour chaque nouveau fluide et embrayage.