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" Perfectionnements aux structures des ossatures pour aéronefs ".
La vitesse accrue et le surcroît de manoeuvrabilité des aéronefs modernes, ont montré qu'il est essentiel que l'ossa- ture ou carcasse, c'est-à-dire, tant la structure du fuselage que celle des ailes, doit posséder une rigidité structurale très élevée. En outre, l'importance de la réduction du poids à un minimum rend désirable que tous les matériaux faisant par- tie d'une ossature d'aéronef contribuent pour une part à sa ca- paoité de supporter toute catégorie de charge, et la présente invention a pour objet de fournir une forme perfectionnée de construction d'ossature géodésique par laquelle ce but peut être atteint.
Jusqu'ici des structures d'ossatures géodésiques pour aéronefs ont été composées, comme.décrit dans les descriptions des brevets belge Nos 428 412, 428 413 et 428 414, de deux sé- ries d'éléments d'entretoisement géodésiques qui se croisent et sont disposés le long de lignes géodésiques dans la surface de la structure et se terminant à leurs points de liaison, par des membrures longitudinales ou longerons.
Dans des construc- tions de ce genre la fonction entière de résistance à la com- posante axiale de forces due aux charges de flexion, était rem- pli par les longerons seuls, les éléments d'entretoisement géo- désiques supportant seulement les charges de torsion et de ci- saillement, et il était donc plus commode de disposer les élé- ments géodésiques de façon qu'ils se croisent tous uniformément à angles droits, c'est-à-dire sous un angle de 45 par rapport à une génératrice de la structure.
Suivant l'invention, une structure ou construction entre- toisée d'une façon géodésique,, qui sera'capable de supporter toutes les charges auxquelles une ossature d'aéronef est sou- mise, est construite sans incorporer les longerons ou membr@res longitudinales conventionnelles utilisas jusqu'à présent, et comprend une charpente qui consiste essentiellement en deux sé- ries croisées d'éléments d'entretoisement disposés géodésique- ment dans la surface de la construction, les éléments d'une des séries étant reliés à ceux de l'aulne série aux noeuds ou points d'intersection, et les éléments,formant corde.rigides sont reliés diagonalement entre des noeuds opposés de certains des
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panneaux polygonaux délimités par les.
éléments géodésiques.
Lorsque l'ossature est garnie d'un revêtement extérieur fait de tissu ou autres matériaux de stabilité compressive in- suffisante pour résister'aux charges de compression et de ci- saillement,-de sorte qu'il est nécessaire que toutes les char- ges de flexion soient supportées par l'ossature; les éléments géodésiques en n'importe quel point sont disposés par rapport à la génératrice sous l'angle sous lequel ils peuvent le plus efficacement résister aux charges axiales, de torsion et de ci- saillement combinées agissant en ce point.
Ainsi, en un point où le moment fléchissant est relativement élevé, les éléments géodésiques s'étendent sous un angle aigu par rapport à la gé- nératrice locale et réciproquement, là oùles charges de torsion sont élevées en comparaison des charges axiales, la position an- gulaire correspondante des éléments géodésiques est moins aigue.
Alternativement, lorsqu'il est fait usage d'un revêtement extérieur composé de matériaux dont il est possible d'exiger une contribution à la résistance de la structure en égard aux char- ges de torsion les éléments géodésiques sont disposés uniformément dans la même position angulaire par rapport aux génératri- ces.
Tous les éléments de la structure perfectionnée qui en ré- sulte participent à la tâche de résistance aux charges de flex- ion et de torsion et, du fait quten vol les charges maximum de flexion ne coincident généralement pas, dans le temps, avec les charges maximum de torsion, l'on peut effectuer une réduction sensible de leurs poids combinés, en comparaison avec une ossa- ture qui comprend des longerons et qui est conque pour accomplir des perforctances équivalentes.
Les méthodes de construction qui caractérisent la présente invention sont décrites ci-après d'une manière plus complète avec référence aux dessins ci-annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue en plan schématique illustrant une forme de structure d t aile .
La figure 2 une élévation longitudinale d'une partie du bord de fuite vue de l'intérieur de l'aile, quand on regarde vers l'arrière, et montrant une méthode de liaison des ossatures con- stituantes de l'aile.
La figure 3 une vue analogue à la figure 2 représentant une variante de la liaison des ossatures.
Puisqu'il est pratiquement impossible d'utiliser des élé- ments géodésiques d'un rayon de courbure suffisamment petit pour leur permettre de s'étendre d'une manière ininterrompue autour des bords d'attaque et de fuite d'un profil d'aile, une structu- re dtaile suivant l'invention prend avantageusement la forme de deux charpentes ou ossatures séparées qui, lorsqu'elles sont garnies d'un revêtement extérieur, constituent respectivement la surface supérieure et la surface inférieure de l'aile.' Chaque charpente est composée de deux séries d'éléments géodésiques orientées en opposition, une des séries croisant ou coupant l' autre au moyen de demi-joints s'adaptant l'un dans l'autre de la manière décrite dans la description du brevet belge N 428414,
et il est possible de disposer les ossatures de sorte que des paires d'éléments d'orientations opposées de l'ossature supéri- eure se croisent ou se coupent tous le long de l'assemblage de l'ossature aux points situés le long d'une ligne verticalement au-dessus de la ligne correspondante des points d'intersection de paires d'éléments d'orientations opposées de l'ossature in- férieure, et de prévoir des moyens pour assembler les noeuds marginaux de chacune des ossatures de manière à transmettre les
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efforts de cisaillement sans imposer à ces moyens de liaison aucune participation à la résistance de la structure dans son ensemble à la déformation de flexion verticale.
On remarquers en-se référant à la. figure 1 que la struc- ture comprend deux séries'd'éléments d'entretoisement géodési- ques d'orientations opposées 10, 10,10 ... et 11, 11, 11 .., une série d'éléments croisant ou coupant les autres aux noeuds 12, 12, 12 ...
Cette disposition structurale est voulue pour l'uti,isation en conjonction avec un tissus ou d'autres matéri- aux de faible stabilité à la compression; dans la région la plus proche de l'emplanture de l'aile, où les charges de flex- ion sont d'une importance prédominante, les éléments'géodésiques 10 et 11 sont inclinés par rapport aux génératrices sous un an- gle sensiblement inférieur à 45 , et dans la région proche de l'extrémité d'aile où les charges de flexion sont les plus lé- gères, mais où les charges de torsion dues à l'action de l'aile- ron sont maximum, la position angulaire des éléments géodésiques est beaucoup moins aigue et peut excéder 45 .
Dans le cas d'une structure d'aile destinée à être employée en conjonction avec un revêtement métallique sous tension, les éléments géodésiques 10,11 sont tous inclinés sous le même angle par rapport aux génératrices.
Les panneaux polygonaux reliés par les éléments géodési- ques 10, 11 sont renforcés par les éléments formant corde 13, 13, 13.., contre la déformation à la façon de ciseaux de Nurenberg sous l'action de charges appliquées latéralement, ces éléments étant placés diagonalement au travers de certains pan- neaux, comme indiqué..
On appréciera que le poids supplémentaire attribuable aux éléments formant corde 13 est peu important, puisque dans la région du bord, où la charge'de flexion est la plus grande, l' angularité des éléments géodésiques est si petit que la charge résultante dans les éléments formant corde est aussi petite, tandis que sous des charges de pure torsion de tels éléments ne sont pas du tout nécessaires.-
Dans le modèle d'ailes d'aéroplanes destinées à travail- ler aux grandes vitesses, la nécessité d'éviter les pertes de contrôle dues à la torsion d'aile causée par l'application de l'aileron, exige que l'angle de déflection d'une corde-repère à la position mi-aileron sous l'influence d'un couple concentré appliqué à cette position n'excède pas une valeur définie.
Pour que l'aile réponde à ce critérium, la répartition da la rigidi- té de torsion peut varier dans de larges limites, car il y a une répartition particulière qui, comme on le sait, donnera le degré de protection maximum à la fois contre l'instabilité et la perte de contrôle pour un minimum de poids de la structure.
Cette répartition de la rigidité de torsion ayant été détermi- née, un avantage particulier de la forme'perfectionnée de con- struction décrite loi, réside dans le fait que le dessin des éléments géodésiques (c'est-à-dire la variation de leur angu- larité ) peut tre contrôlée de façon à procurer une structure d'aile ayant,ces caractéristiques désirées.
Une méthode de connexion des ossatures supérieures et in- férieures d'une aile construite conformément à la présente in- vention est représentée sur la figure 2. Les noeuds marginaux de chacune des ossatures sont constitués par des goussets 121, 121 auxquels les éléments géodésiques 10, 11 sont fixés, les goussets 121 de chacune des ossatures étant situés en des points disposés verticalement l'un au-dessus de l'autre.
Chaque paire de goussets adjacents 121 est reliée aux cotés opposés d'une
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mince plaque verticale 14, et chacune de ces plaques 14 est re- liée de- manière à pouvoir' pivoter à ses extrémités en 15, 15 à la plaque voisine de part et d'autre de celle-ci. lesdites pla- ques 14 forment une chaîne s'étendant suivant l'envergure d'un bout a l'autre de l'aile le long de chaque bord et transmettant les forces de cisaillement d'une plaque à l'autre; mais grâce à leur montage pivotant, celles-ci ne participent pas à la ré- sistance de la structure toute entière à la flexion verticale.
Une autre méthode de liaison des ossatures supérieure et inférieure d'une aile est représentée à la figure 3. Dans ce cas, les plaques articulées entre elles '' de la disposition représentée sur la figure 8 sont remplacées par une plaque ver- ticale continue 16 dont la section transversale a un notent d' inertie tellement petit par rapport à celui de l'aile toute en- tière, que ladite plaque est pratiquement insensible aux moments de flexion qui sont appliqués à l'iles Dans le cas d'une structure de fuselage ou de longerons de queue, l'ossature peut être construite " sans joint ". C'est- à-dire que les éléments géodésiques peuvent s'étendre en spirale le long de la périphérie complète de la structure, et,
'excepte où deux longueurs du matériau constituant une barre sont reliées au moyen de joints à éclisse ou de leur équivalent, lesdites barres sont en substance continues d'un bout à l'autre de la structure. Par conséquent, l'ossature simule une poutre tubulai- re dépourvue de toute composante uniquement longitudinale. les panneaux polygonaux de la structure du fuselage sont entretoisés contre les torsions par des éléments formant corde fixés à des points nodaux diagonalement opposés.
REVENDICATIONS.
1.) Une structure d'ossature géodésique pour aéronefs, dans laquelle les charges axiales de torsion et de cisaillement sont supportées entièrement par les éléments d'entretoisement géodésiques.
2.) Une structure d'ossature géodésique pour aéronefs n' ayant pas de membrures longitudinales ou longerons, comprenant une ossature ou charpente composée essentiellement de deux sé- ries croisées d'éléments d'entretoisement disposés d'une façon géodésique dans la surface de la structure, les éléments d'une série étant reliés à ceux de l'autre série aux noeuds ou points d'intersection, et d'éléments rigides formant corde reliant des noeuds diagonalement opposés de certains des panneaux polygo- naux délimités par les éléments géodésiques.