Circuit Hydraulique du B737-800

Le circuit hydraulique est un peu, pour un avion, ce que l’appareil circulatoire est pour l’être humain. C’est lui qui va transmettre, grâce à un liquide approprié, la puissance mécanique nécessaire pour mouvoir les commandes de vol ou le train d’atterrissage.

C’est donc, là encore, un système essentiel pour l’avion, ce qui va justifier la redondance et la complexité du circuit, car il est difficilement pensable de pouvoir s’en passer, même s’il existe, malgré tout, des procédures pour gérer ce cas peu probable…

Les circuits hydrauliques sont utilisés, dans toutes sortes de machines (presses, pelleteuses, etc…) lorsque l’on a besoin de produire et d’utiliser de grandes puissances mécaniques. Cela vient de la propriété essentielle des liquides qui est d’être incompressibles, et donc de transmettre, sans perte, la pression d’un liquide à distance. Ensuite, par le jeu des différences de surface des vérins, on pourra disposer de fortes puissances mécaniques comme illustré dans ce dessin.

C’est aussi un inconvénient car on ne pourra pas stocker cette énergie, sauf en utilisant l’artifice de l’associer à un gaz qui lui est compressible…

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

Voici le schéma de principe du circuit hydraulique du B737-800.

Circuit hydraulique

En fait il y a trois systèmes de génération qui vont alimenter les différents utilisateurs que sont :

  • Les commandes de vol primaires : ailerons, profondeur et direction
  • Les commandes de vol secondaires : volets de bord d’attaque et de bord de fuite, aérofreins
  • Le train d’atterrissage
  • Le freinage
  • L’orientation du train avant
  • Les reverses des moteurs
  • Les pilotes automatiques

Certains de ces éléments peuvent bénéficier d’une double, voire d’une triple alimentation. C’est particulièrement le cas des commandes de vol primaires, ailerons, profondeur et direction. Pour les autres, on voit que le train d’atterrissage est pris en charge par le système A (sauf les freins) alors que les volets hypersustentateurs le sont par le système B.

Systèmes de génération A et B

On distingue tout d’abord deux systèmes indépendants A et B, alimentés chacun par une pompe moteur (Engine Driven Pump EDP) et une pompe électrique (Electric Motor Driven Pump EMDP). La pompe EDP a un débit quatre fois supérieur à celui de la pompe électrique EMDP.

Elles puisent leur liquide dans deux réservoirs distincts, que l’on appelle plus couramment les bâches hydrauliques, et qui sont pressurisés par le circuit pneumatique de l’avion pour éviter la cavitation des pompes.

Le B737-800 est également doté d’un troisième système de secours (Standby), équipé seulement d’une pompe électrique, et dont le réservoir est alimenté à partir de celui du système B.

 

Il existe également une pompe de transfert (Power Transfer Unit PTU) qui, en cas de baisse de pression de la pompe moteur du circuit B, utilise la pression du circuit A pour compenser la baisse de débit et permettre ainsi le bon fonctionnement des volets de bord d’attaque.

 

Le train d’atterrissage est normalement manœuvré grâce au système hydraulique A. En cas de baisse de pression de celui-ci, le LANDING GEAR TRANSFER UNIT permet de transférer l’alimentation sur le système B pour permettre la rentrée du train à vitesse normale (cas de la panne moteur au décollage, par exemple).

 

Le liquide hydraulique (Skydroll) est refroidi avant de retourner dans les bâches des systèmes A et B. C’est le carburant contenu dans les réservoirs qui est utilisé grâce à des échangeurs thermiques placés dans le réservoir N°1 pour le système A et le réservoir N°2 pour le système B, et pour le système STANDBY qui lui est associé.

Refroidissement hydraulique

Cette nécessité de refroidir le liquide hydraulique impose d’avoir au moins 760 kg de carburant dans les réservoirs 1 et 2 pour pouvoir utiliser, au sol, le système hydraulique correspondant.

 

Une bonne partie des composants du circuit hydraulique est située au niveau des puits de train principal.

Bâches hydrauliques

On aperçoit ici notamment les trois bâches hydrauliques qui sont de forme et de taille différentes. Cela vient du fait que les systèmes alimentent des circuits différents qui, dans le cas des vérins hydrauliques notamment, peuvent absorber des quantités importantes de liquide.

Vérin hydraulique

En effet, la différence de capacité des différentes chambres d’un vérin peut provoquer des variations de niveau de liquide dans la bâche du système correspondant, suivant que le vérin est en extension complète ou entièrement rétracté.

Voici une petite vidéo qui met en évidence ce phénomène, fort bien simulé sur l’addon B737 NGX de PMDG.

Et il n’y a pas qu’au niveau de la forme que les bâches hydrauliques sont différentes. Le branchement et le jaugeage du liquide est spécifique à chacune d’entre elles.

Réservoir système A

Examinons tout d’abord celle du système A : sa contenance totale est de 21.6 litres.

Système A

L’indication de quantité est donnée en % de cette capacité totale et apparaît au DU (Display Unit) inférieur lorsque l’on sélectionne SYS au Multi Function Display MFD.

En dessous de la quantité est indiquée la pression du système correspondant. Notons en passant que sa valeur nominale est de 3000 psi (pound per square inch), soit environ 210 bars.

Lorsque la quantité atteint 76% ou moins, l’indication RF (refill) va apparaître à côté de la valeur pour demander au service de maintenance de rajouter du liquide dans le circuit (RF n’apparaît qu’au sol, réacteurs arrêtés, ou après atterrissage, volets rentrés).

La pompe hydraulique moteur EDP puise dans la bâche par une prise surélevée, correspondant à un niveau de 20% de la capacité totale. Si le niveau diminue encore, seule la pompe électrique EMDP restera utilisable car elle puise directement au fond de la bâche. Ceci permet de conserver le système A en fonction en cas de fuite sur le circuit de la pompe moteur.

Réservoir système B

La bâche du circuit B est sensiblement différente. D’abord, sa capacité totale est de 31.1 + 4.9 = 36 litres.

Système B

Comme pour le système A, lorsque la quantité restante atteint 76%, la mention RF apparaît à la suite de la valeur.

Rappelons-nous que la bâche du système STANDBY est alimentée par celle du système B. Mais ceci n’est possible que si le niveau de celle-ci est supérieur à 72%, ce qui évitera de vider le système B en cas de fuite sur le système STANDBY.

Cette fois, les deux pompes hydrauliques, moteur et électrique, puisent à un niveau surélevé qui correspond à l’indication de 0% de capacité. Les 4.9 litres restant sont préservés pour alimenter la pompe de transfert PTU qui puise au fond de la bâche.

 

Une fuite dans le système B n’affectera pas le fonctionnement du système STANDBY, qui a sa propre bâche contenant environ 13.3 litres de liquide (pas de jaugeur).

Pompe de transfert PTU

Voici le schéma de principe de la pompe de transfert PTU.

PTU

Il s’agit, en fait, d’un ensemble de deux pompes identiques, l’une, du côté du système valide, servant de moteur hydraulique, l’autre, ainsi entraînée mécaniquement, mettant en pression le système en panne. Il faudra, bien sûr, qu’il y ait du liquide hydraulique dans le système en défaut !

Ce PTU pourrait fonctionner dans les deux sens, ce qui est le cas sur d’autres types d’avion. Pour le B737-800, Boeing a choisi de l’utiliser seulement en complément de débit du système B en cas de défaillance de sa pompe moteur.

Système hydraulique de secours

Activé automatiquement, quand les volets sont sortis, en cas de baisse de pression du système A et/ou B, ou manuellement en plaçant un des deux switches FLT CONTROL sur STBY RUD, le système de secours STANDBY va :

  • Activer sa pompe électrique
  • Fermer la FLIGHT CONTROL SHUTOFF VALVE et donc couper l’alimentation hydraulique des ailerons, de la profondeur et de la direction par le système considéré
  • Ouvrir la STANDBY RUDDER SHUTOFF VALVE et permettre l’alimentation du système de secours
  • Éteindre le voyant FLT CONTROL LOW PRESSURE considéré et allumer le voyant STBY RUD ON

Hydraulique STANDBY

Le système hydraulique de secours (Standby system) alimentera alors les dispositifs suivants :

  • Reverses
  • Gouverne de direction
  • Yaw damper
  • Volets de bord d’attaque (en extension seulement)

Si on passe le switch ALTERNATE FLAPS sur ARM, le système hydraulique de secours STANDBY HYD est mis en service également.

On le voit, le système de secours est essentiellement consacré aux commandes de vol : on l’étudiera de plus près dans un article spécialement consacré à ce sujet.

 

En cas de fuite sur le système hydraulique de secours, le niveau de la bâche du système B va diminuer jusqu’à 72% en alimentant la fuite.

Fuite STANDBY

Puis, quand le niveau du réservoir du système STANDBY va atteindre 50%, le voyant LOW QUANTITY s’allumera.

Et enfin, quand le système de secours sera complètement vide, le voyant LOW PRESSURE va s’allumer, indiquant que ce système est perdu si celui-ci est en cours d’utilisation…

COMMANDES ET CONTRÔLES

Les commandes et contrôles du circuit hydraulique sont dispersés à plusieurs endroits dans le cockpit : le panneau hydraulique lui-même qui ne concerne que les pompes des systèmes A et B,  le DU inférieur qui donne des indications sur les mêmes circuits, et le panneau commandes de vol qui permet de contrôler le système STANDBY.

Panneaux hydrauliques

S’ajoute à cela, le Master Caution et le panneau d’alarme des panneaux pilotes, et le manomètre de pression des freins.

Panneau Hydraulique

 

Panneau pompes hydrauliques

Le panneau hydraulique comporte les éléments suivants :

  • ENG 1 ou 2 : sur OFF, un signal électrique ferme la sortie de la pompe hydraulique EDP entraînée par le moteur correspondant. Sur ON, le signal électrique est coupé ce qui permet à la pompe d’alimenter le circuit. Il doit toujours être laissé sur ON sauf si une check-list indique de le mettre sur OFF.
  • ELEC 1 ou 2 : permet d’alimenter électriquement la pompe EMDP correspondante. A noter que le chiffre indique le bus électrique AC Transfer qui alimente la pompe.
  • Les voyants LOW PRESSURE indiquent une baisse de pression de la pompe correspondante.
  • Les voyants OVERHEAT indique une température excessive à la sortie de la pompe électrique correspondante.

 

Panneau commandes de vol

 

Panneau Commandes de vol

C’est sur le panneau des commandes de vol que l’on trouve les seuls indicateurs de l’état et du fonctionnement du système de secours :

  • LOW QUANTITY : moins de 50% de la capacité totale de la bâche STANDBY
  • LOW PRESSURE : indique une pression insuffisante à la sortie de la pompe STANDBY lorsqu’elle est en fonctionnement
  • STBY RUD ON : indique que le système de secours est en fonctionnement

Rappelons que les switches FLT CONTROL A et B sur STBY RUD ainsi que ALTERNATE FLAPS sur ARM permettent de mettre en route le système secours.

PROCÉDURES DE SECOURS

Le chapitre du QRH concernant le circuit hydraulique n’est pas très épais ! Et on voit qu’il n’y a pas de procédure d’urgence à exécuter sans délai et de mémoire.

QRH Hydraulics

Les deux premières checklists secours traitent de problèmes extrêmement simples  à résoudre : il suffit de mettre la pompe affectée sur OFF…

Checklist secours HYD

Les trois suivantes, qui concernent la perte d’un ou des deux systèmes hydrauliques, vont avoir, bien entendu, de très importantes conséquences sur les commandes de vol ou le train d’atterrissage.

Il faut donc avoir une bonne connaissance de ces circuits pour pouvoir comprendre la logique d’action développée dans ces checklists secours. Nous les étudierons donc dans le cadre des articles consacrés à ces circuits.

Les deux dernières checklists ne font que constater un fait et ne proposent pas d’action…

Checklist secours HYD2

A noter que les pannes hydrauliques proposées par PMDG produisent des effets très surprenants, les différentes fuites notamment qui n’ont pas toujours les effets attendus !!! Personne n’est parfait …


CONCLUSION

Voilà ce qui termine la description du circuit hydraulique du B737-800. La suite logique sera l’étude des circuits des principaux consommateurs de cette énergie hydraulique, les commandes de vol et le train d’atterrissage.

À propos de l'auteur: mike victor

Breveté pilote de planeur en 1968, à l’âge de 17 ans, c’est 2 ans plus tard que débute son parcours professionnel en devenant Élève Pilote de Ligne de l’ENAC. Douglas DC8 et DC10, Airbus A310, c’est surtout aux commandes du mythique B747 qu’il va sillonner la planète. Et c’est comme Commandant de Bord B747-400 qu’il met fin à sa carrière en 2011 avec près de 18000 heures de vol au compteur. Il a (re)découvert la simulation de loisir avec FSX. Et c’est avec grand plaisir qu’il fait partager son expérience du vol réel aux nombreux passionnés rencontrés en réel ou sur Internet.