Les groupes auxiliaires de l’aviation (APU) fournissent une alimentation électrique indépendante et de l’air comprimé aux aéronefs avant le démarrage du moteur principal, fonctionnant à une vitesse de rotation très élevée, à une forte fluctuation de température et à une charge de vibration élevée. Les billes de nitrure de silicium sont adoptées comme éléments de roulement de noyau à l’intérieur des roulements à grande vitesse APU pour améliorer la fiabilité, la réduction de poids et le niveau d’intervalle de service des systèmes d’alimentation auxiliaires d’aviation, conformément aux normes strictes de qualification des composants aérospatiaux.
L’ensemble rotor interne de l’apu tourne à une vitesse extrêmement élevée pendant le démarrage et le fonctionnement régulier, ce qui exerce une charge centrifuge importante sur les corps de roulement des paliers. Les billes de nitrure de silicium de faible densité réduisent considérablement le stress centrifuge par rapport aux billes d’acier, abaissant la pression de contact sur les anneaux internes et externes, limitant l’accumulation de chaleur et évitant l’échec de grippage thermique qui se produit facilement dans les roulements tout en acier sous le fonctionnement à grande vitesse de longue durée. Une température de fonctionnement plus basse stabilise également le jeu dimensionnel de l’ensemble de roulement sous l’état de fonctionnement variable.
La fluctuation de température à large gamme est typique pour les conditions de travail APU: la phase de démarrage reste à la température ambiante du sol, tandis que le fonctionnement continu génère une température supérieure à 350°C autour de la cavité de roulement. Les billes en nitrure de silicium maintiennent une dureté mécanique stable et une intégrité structurale sur une large plage de température, résistant au ramoulement, à la déformation par fluage et à la rupture par fatigue subies par les billes en acier à température élevée, assurant un fonctionnement stable de l’apu pendant l’état de croisière de vol à longue distance.
La réduction du poids apportée par les billes de nitrure de silicium contribue à l’optimisation globale de l’économie de carburant des avions. Les ensembles de roulement multiples répartis à l’intérieur de l’apu réalisent l’effet cumulatif de réduction de poids après le remplacement des éléments de roulement en acier, coupant la charge morte d’unité entière et aidant les compagnies aériennes à diminuer la consommation totale de carburant d’année en année. Pour la flotte de l’aviation civile avec un volume de vol énorme, l’avantage d’économie d’énergie à long terme est considérable.
L’équipement d’aviation doit résister à de fortes vibrations et à de fortes charges d’impact au décollage, à l’atterrissage et en vol de turbulence. La ténacité à la rupture optimisée des billes de nitrure de silicium de qualité aérospatiale frittées sous pression de gaz empêche la propagation des fissures sous une contrainte de vibration alternée, évitant ainsi le risque de fragmentation soudaine des palier qui menace la sécurité des vols. Chaque lot de billes de nitrure de silicium utilisées par l’aviation subit une détection ultrasonique stricte des défauts internes, un criblage dimensionnel et une certification de la durée de vie à la fatigue avant la livraison.
Avec l’aviation civile mondiale poursuivant un cycle de révision plus long et une marge de sécurité opérationnelle plus élevée, les billes de nitrure de silicium deviennent un matériau standardisé et amélioré pour la conception APU de nouvelle génération, consolidant la base d’application des composants de roulement en céramique avancés dans le domaine des systèmes d’alimentation auxiliaire de l’aviation.
