FR2905739A1

FR2905739A1 - Assemblage de panneaux et procede de montage d'un assemblage de panneaux

Info

Publication number: FR2905739A1
Application number: FR0653648A
Authority: FR
Inventors: Yves Durand
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2008-03-14
Anticipated expiration: 2026-09-08
Also published as: RU2009113010A; RU2418205C2; CN101511673B; CA2661123C; CN101511673A; FR2905739B1; EP2059440A1; BRPI0716164A2; WO2008029049A1; JP2010502509A; CA2661123A1; US20100077690A1

Abstract

L'invention concerne un assemblage (100) de panneaux dans lequel deux panneaux (101, 102) sont solidarisés l'un à l'autre, caractérisé en ce qu'une surface de chacun des deux panneaux comporte une dénivellation (105, 106), de manière à comporter un palier supérieur (112, 114) et un palier inférieur (113, 115), les deux panneaux étant solidarisés l'un à l'autre au niveau de leurs paliers inférieurs. La somme des hauteurs des dénivellations des deux panneaux est par exemple égale à la somme des intervalles de tolérance acceptés dans la zone de jonction entre les deux panneaux. L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un tel assemblage de panneaux.

Description

1 ASSEMBLAGE DE PANNEAUX ET PROCEDE DE MONTAGE D'UN ASSEMBLAGE DE PANNEAUX

L'invention concerne un assemblage de panneaux dans lequel deux panneaux au moins sont solidarisés longitudinalement l'un à l'autre. Par solidarisés longitudinalement, on entend solidarisés bord à bord. Plus précisément l'invention concerne la zone de jonction entre deux panneaux de l'assemblage de panneaux. L'invention concerne également un procédé de montage d'un assemblage de panneaux, dans lequel au moins deux panneaux sont solidarisés longitudinalement l'un à l'autre. D'une manière générale, l'invention trouve des applications dès lors qu'il est nécessaire de solidariser au moins deux panneaux, tels que des plaques en tôle ou en matériaux composites. L'invention trouve plus particulièrement des applications dans le domaine de l'aéronautique, dans lequel la jonction entre deux panneaux adjacents d'un assemblage de panneaux peut jouer de manière non négligeable sur la traînée aérodynamique. L'invention trouve également des applications dans le domaine de l'automobile, ou ferroviaire, pour l'assemblage de panneaux destinés à former la carrosserie externe d'un véhicule automobile, ou d'un wagon de train. Dans le domaine de l'aéronautique, il est connu de solidariser longitudinalement une succession de panneaux, de manière à réaliser un assemblage de panneaux, notamment pour former la peau du fuselage ou de la voilure de l'aéronef. Par exemple, comme cela est représenté sur la figure 1, il est connu d'utiliser un élément de liaison 3 auquel chacun des panneaux 1, 2 est solidarisé, afin de rendre démontable la jonction entre lesdits panneaux adjacents 1, 2. Un premier panneau est monté démontable sur la pièce de liaison 3 par l'intermédiaire d'une vis 4 démontable. Le deuxième panneau 2 est monté fixe sur la pièce de liaison 3 par l'intermédiaire d'une ou plusieurs vis structurales 5. Ainsi, lorsqu'on souhaite accéder au volume intérieur ménagé par les panneaux 1, 2, il suffit de démonter le premier panneau 1 en dévissant la vis démontable 4.

2905739 2 Les panneaux 1, 2 sont disposés bord à bord, sans être accolés, de sorte qu'une fente longitudinale 6 est ménagée entre lesdits panneaux 1, 2 adjacents. Cette fente longitudinale 6 est nécessaire, mais peut perturber l'écoulement de l'air sur la surface externe des panneaux 1, 2.

5 De manière à réduire l'impact de cette fente longitudinale 6 au niveau de la jonction entre les deux panneaux 1, 2, il est connu de combler ladite fente longitudinale 6 avec un joint d'étanchéité 7. Le joint d'étanchéité 7 permet de lisser la surface entre les deux panneaux 1, 2 adjacents. La pièce de liaison 3 comporte un soyage 8, ou dénivellation, 10 destiné à compenser la différence d'épaisseur entre le premier panneau 1 et le deuxième panneau 2. Par épaisseur d'un panneau, on entend d'une manière générale la dimension dudit panneau s'étendant perpendiculairement à la surface externe dudit panneau. En effet, l'épaisseur e du premier panneau 1, au niveau de la zone de jonction entre les deux 15 panneaux, est strictement inférieure à l'épaisseur E du second panneau 2. Par zone de jonction, on entend la portion de la surface de chacun des panneaux 1, 2 intervenant dans la liaison entre lesdits panneaux. Ainsi la hauteur du soyage 8 correspond à la différence entre l'épaisseur E du deuxième panneau 2 et l'épaisseur e du premier panneau 1. Le but de ce 20 soyage 8 est de maintenir les panneaux 1, 2 au même niveau, au niveau de la zone de jonction, de manière à ne pas avoir de désaffleurement entre lesdits panneaux une fois reliés l'un à l'autre. Cependant, comme cela est représenté sur la figure 2, du fait des tolérances de fabrication sur les différents éléments de l'assemblage de 25 panneaux intervenant dans la liaison, la jonction entre les deux panneaux 1, 2 génère la plupart du temps un désaffleurement d. Par désaffleurement, on entend un déplacement des panneaux 1, 2 contigus qui normalement devraient affleurer au même niveau une fois reliés l'un à l'autre. De ce fait, la fente longitudinale 6 entre les panneaux 1, 2 forme une marche, pouvant 30 perturber l'écoulement de l'air sur la surface externe de l'assemblage de panneaux 1, 2. Il n'est, à l'heure actuelle, pas envisageable de supprimer les tolérances de fabrication acceptées sur les différents éléments de l'assemblage, sans augmenter de manière très élevée les coûts de fabrication d'un tel assemblage.

2905739 3 Dans l'invention, on cherche à diminuer l'impact du désaffleurement entre deux panneaux adjacents d'un assemblage de panneaux, dû aux tolérances de fabrication et de montage, sur la traînée aérodynamique. Pour cela, dans l'invention, on propose d'étaler le désaffleurement 5 entre les deux panneaux adjacents d'un assemblage de panneaux, sur une longueur importante de manière à diminuer son impact sur la traînée aérodynamique. Selon l'invention, on transforme la tolérance de marche de l'état de la technique, en tolérance d'ondulation, en utilisant des panneaux dont la 10 surface au niveau de la zone de jonction présente une dénivellation destinée à minimiser le désaffleurement entre les deux panneaux. Plus précisément, chaque panneau comporte deux plateaux successifs, séparés l'un de l'autre par une marche. Les plateaux les plus bas, ou inférieurs, de chacun des panneaux se font face, lesdits panneaux étant reliés l'un à l'autre au niveau 15 de leurs plateaux inférieurs. Ainsi, le désaffleurement, au lieu d'être concentré au niveau de la fente longitudinale entre les deux panneaux, est étalé sur la surface cumulée des deux plateaux inférieurs adjacents. Le risque de désaffleurement n'est pas supprimé, mais lorsqu'il se produit il est étalé sur une plus grande surface, de sorte qu'il peut même être envisagé, 20 dans certains cas, d'augmenter les tolérances de fabrication et de montage des éléments participant à la liaison entre les deux panneaux. Le désaffleurement éventuel entre les deux panneaux, une fois que les deux panneaux sont solidarisés l'un à l'autre, est donc contenu dans un creux ménagé entre les marches des deux panneaux se faisant face. Le creux 25 obtenu peut avoir une hauteur variable, d'un bout à l'autre dudit creux, mais également d'un assemblage à un autre. Par hauteur du creux, on entend la dimension s'étendant perpendiculairement à la surface des panneaux. Dans un exemple particulier de réalisation de l'invention, il est possible de réaliser des marches telles, que la somme des hauteurs des 30 deux marches se faisant face est sensiblement égale à la somme des intervalles de tolérance de fabrication et de montage acceptés au niveau de la zone de jonction des deux panneaux. Par hauteur de la marche, on entend la dimension s'étendant perpendiculairement à la surface du panneau. Par intervalles de tolérance, on entend les intervalles de tolérance acceptés pour 35 chacune des pièces participant à la solidarisation des deux panneaux de 2905739 4 l'assemblage de panneaux. Ainsi, une fois les panneaux assemblés l'un avec l'autre, on garantit que le désaffleurement éventuel entre les deux panneaux est entièrement compris dans le creux ménagé par les plateaux inférieurs de chacun des deux panneaux.

5 De manière à supprimer totalement l'impact du désaffleurement entre les deux panneaux, il est possible de couler un matériau, tel que du mastic, dans le creux comportant le désaffleurement. Le désaffleurement est alors noyé dans le creux et recouvert du mastic. Le mastic forme un lissage permettant d'obtenir une surface parfaitement continue, c'est-à-dire sans 10 différence de niveau, dans le prolongement des deux panneaux de l'assemblage de panneaux. L'invention a donc pour objet un assemblage de panneaux dans lequel deux panneaux sont solidarisés l'un à l'autre, caractérisé en ce qu'une surface de chacun des deux panneaux comporte une dénivellation, de 15 manière à comporter un palier supérieur et un palier inférieur, les deux panneaux étant solidarisés l'un à l'autre au niveau de leurs paliers inférieurs. Selon des exemples de réalisation de l'assemblage selon l'invention, il est possible de prévoir tout ou partie des caractéristiques supplémentaires suivantes : 20 - la somme des hauteurs des dénivellations des deux panneaux est égale à la somme des intervalles de tolérance acceptés dans la zone de jonction entre les deux panneaux. - chaque hauteur de dénivellation est égale à la moitié de la somme des intervalles de tolérance acceptés dans la zone de jonction entre les deux 25 panneaux. - les deux panneaux sont solidarisés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'un élément de liaison. - une fente longitudinale, ménagée entre les deux panneaux, est comblée par un joint de remplissage. 30 - un creux dans la zone de jonction est comblé par un joint de lissage. L'invention a également pour objet un procédé de montage d'un tel assemblage de panneaux dans lequel deux panneaux sont solidarisés l'un à l'autre, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : 2905739 5 - sommer les intervalles de tolérance acceptés pour les éléments de l'assemblage participant à la solidarisation des deux panneaux ; - réaliser les deux panneaux de manière à ce qu'ils présentent chacun une surface comportant un palier inférieur et un palier supérieur, la 5 dénivellation de leur surface étant telle que la somme des hauteurs des dénivellations des deux panneaux est sensiblement égale à la somme des intervalles de tolérance des éléments de l'assemblage participant à la solidarisation des deux panneaux ; - solidariser les deux panneaux en disposant les deux paliers 10 inférieurs bord à bord pour former la zone de jonction. Selon des exemples de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, il est possible de prévoir tout ou partie des étapes supplémentaires suivantes : - combler un creux dans la zone de jonction, par un joint de lissage. 15 - réaliser les panneaux par moulage dans des moules munis d'une contreforme correspondant à la dénivellation attendue. - réaliser les panneaux par usinage de plaques de manière à réaliser les dénivellations attendues. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit 20 et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures représentent : - Figure 1 : une vue en coupe d'un assemblage de panneaux déjà décrit, tel qu'il devrait être théoriquement ; - Figure 2 : une vue en coupe d'un détail d'une jonction entre 25 deux panneaux, au niveau d'une fente longitudinale s'étendant entre les deux panneaux, selon l'état de la technique déjà décrit ; - Figure 3 : une coupe transversale de deux panneaux adjacents solidarisés l'un à l'autre selon l'invention ; - Figure 4 : une représentation schématique en coupe de deux 30 panneaux selon l'invention ; - Figure 5: une représentation schématique en coupe transversale d'une voilure d'aéronef pouvant être munie d'un assemblage de panneaux selon l'invention.

2905739 6 Sur la figure 3 est représentée une coupe transversale d'un assemblage 100 de panneaux, dans lequel deux panneaux 101, 102 sont solidarisés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'une pièce de jonction 103. La pièce de jonction 103 comporte un soyage 104 destiné à 5 compenser la différence d'épaisseur entre le premier panneau 101 et le deuxième panneau 102. Dans la mesure où le premier panneau 101 a une épaisseur strictement inférieure à l'épaisseur du second panneau 102, le soyage est dirigé de manière à ce que le supplément d'épaisseur du panneau 102 soit compris dans le creux du soyage 104 de la pièce de 10 jonction 103. Ainsi, théoriquement, les surfaces des deux panneaux 101, 102 sont dans l'alignement l'une de l'autre une fois lesdits panneaux 101, 102 fixés à la pièce de jonction 103. Cependant, comme cela a déjà été exposé ci-dessus, du fait des tolérances de fabrication sur la pièce de jonction 103 ainsi que sur chacun 15 des panneaux 101 et 102, il arrive qu'à la fin du montage l'alignement entre les surfaces en creux des deux panneaux 101, 102 ne soit pas obtenu, et qu'il existe un désaffleurement au niveau de la jonction entre les deux panneaux 101, 102. Aussi, selon l'invention, chacun des panneaux 101, 102 est muni 20 d'une surface à deux étages, formant respectivement un palier supérieur 112, 114 et un palier inférieur 113, 115. La hauteur h de la dénivellation 105, 106 entre les paliers supérieur 112, 114 et inférieur 113, 115 peut être fonction des tolérances de fabrication et de montage usuellement acceptées sur les éléments de l'assemblage de panneaux, et donc varier en fonction 25 des applications, des matériaux utilisés etc. Dans l'exemple représenté à la figure 4, le panneau 101 situé à gauche sur la figure, par rapport au panneau 102 situé à droite, comporte une dénivellation 105 descendante depuis la gauche vers la droite, tandis que le panneau 102 comporte une dénivellation 106 descendante depuis la 30 droite vers la gauche. Ainsi une fois les panneaux 101, 102 assemblés, les paliers inférieurs forment une surface creuse, ou un creux 107, bordée par les paliers supérieurs 112, 114. Préférentiellement, la hauteur h de chacune des dénivellations 105, 106 est sensiblement égale à la moitié de la somme des intervalles de 2905739 7 tolérance cumulés tolérés au niveau des éléments de l'assemblage participant à la jonction des deux panneaux 101, 102. Dans l'exemple représenté à la figure 3, la somme des intervalles de tolérance correspond aux intervalles de tolérance acceptés au niveau de 5 chacun des deux panneaux 101, 102 et de la pièce de jonction 103. Ainsi, la somme des hauteurs h des deux dénivellations 105 et 106 est égale à la somme des intervalles de tolérance de fabrication acceptés pour les pièces 101, 102 et 103 cumulées. Lorsque les panneaux 101 et 102 sont fixés sur la pièce de jonction 10 103, le désaffleurement éventuel entre les panneaux 101 et 102 est étalé sur toute la longueur L du creux 107. Par longueur L du creux, on entend la dimension du creux s'étendant entre les deux dénivellations 105, 106. Dans un exemple particulier de réalisation de l'invention, il est possible de combler la fente longitudinale 108, s'étendant entre les rebords 15 des panneaux 101, 102 bordant ladite fente longitudinale 108, d'un joint de remplissage 109, tel qu'un mastic pâteux d'étanchéité. Il est par ailleurs possible, de manière à lisser le profil de l'assemblage de panneaux au niveau de la jonction entre les deux panneaux adjacents 101, 102 de remplir le creux 107 d'un joint de lissage 110, tel qu'un 20 mastic fluide de recouvrement. On obtient ainsi une surface parfaitement continue recouvrant entièrement le désaffleurement éventuel entre les deux panneaux 101 et 102. De plus, dans le cas où les panneaux 101 et 102 sont solidarisés à la pièce de jonction 103 par l'intermédiaire de vis 111, lesdites vis 111 étant 25 contenues dans le creux 107, elles sont également recouvertes par le joint de lissage 110. Il est ainsi possible d'augmenter les tolérances sur le dépassement des fraisures pour ménager le logement des vis 111. Comme cela est visible sur la figure 4, l'épaisseur du panneau 101, 102 n'est pas différente de part et d'autre de la dénivellation 105, 106.

30 Dans l'exemple illustré à la figure 3, seul le premier panneau 101 a une épaisseur variable. Plus précisément, l'épaisseur du premier panneau 101 au niveau du palier supérieur 112 est strictement supérieure à l'épaisseur du premier panneau 101 au niveau du palier inférieur 113. Le palier supérieur 116 et le palier inférieur 115 du second panneau 102 ont une 35 épaisseur constante et identique.

2905739 8 Sur la figure 5 est représentée une coupe transversale d'une voilure 120 d'aéronef pouvant comporter un assemblage de panneaux selon l'invention. En effet, dans le cas d'une voilure d'aéronef, il est nécessaire de 5 pouvoir accéder aux systèmes et cheminements situés en avant du longeron avant 121 et en arrière du longeron arrière 122 de ladite voilure 120. Pour cela, les panneaux 124, 125 de la voilure 120 sont assemblés les uns aux autres de manière à ménager quatre fentes longitudinales 123, au niveau desquelles il est possible d'avoir un désaffleurement entre les panneaux 124, 10 125 adjacents. Il est donc possible, au niveau des panneaux 124, 125 bordant au moins une des fentes longitudinales 123 de réaliser un assemblage de panneaux selon l'invention. Dans un exemple particulier de réalisation d'une telle voilure 120, 15 pour réaliser un assemblage de panneaux, on utilise : - un panneau de voilure 125 composite, moulé face externe avec vessie face interne, d'épaisseur 10 mm +1- 4%, correspondant à +/- 0,4 mm ; - un panneau 124, formant le bec du bord d'attaque de la voilure 120, en composite, muni d'une partie monolithique d'épaisseur 4 mm +/- 4% 20 correspondant à +/- 0,16 mm. - une languette métallique 126, soyée avec une précision +/- 2% correspondant à +/- 0,2 mm, ladite languette 126 servant de pièce de liaison entre les deux panneaux 124, 125. Le total des intervalles de tolérance cumulés au niveau de la 25 jonction entre les deux panneaux 124, 125 correspond donc à la somme des intervalles de tolérance au niveau des deux panneaux 124, 125 et de la languette 126, c'est-à-dire +/- 0,76 mm. On obtient ainsi un défaut aérodynamique de + 0.76 mm en marche avant par rapport au vent relatif, et de - 0.76 mm en marche arrière si le défaut est centré sur le profil théorique.

30 La plage des tolérances de fabrication pouvant être obtenue à la fin du montage est donc de 1,52 mm. Un tel défaut de +1- 0.76 mm n'est pas acceptable. L'utilisation directe d'un panneau composite est donc impossible lorsqu'on réalise un assemblage de panneaux selon l'état de la technique. Il est nécessaire de 35 reprendre par usinage en machine 5 axes le panneau composite moulé en 2905739 9 forme pour calibrer localement son épaisseur à +1- 0.1 mm. L'outillage est adapté à la forme du panneau de voilure avec un bridage conséquent, et l'usinage doit être tridimensionnel, imposant l'utilisation d'une fraiseuse 5 axes.

5 Avec un panneau métallique, le défaut est de +/- 0.46 mm, ce qui est tout juste acceptable pour un avion volant à mach 0.8. Dans le cas où l'assemblage de panneaux 124, 125 est conforme à l'invention, on sait qu'au niveau des jonctions, pour être dans les limites des tolérances aérodynamiques tolérées, la somme des hauteurs h des 10 dénivellations, divisée par la longueur L du creux formé par les paliers inférieurs, doit être inférieure ou égale à 0.01, c'est-à-dire htotalelL 0.01. Par htotale, on entend la somme des hauteurs h des dénivellations au niveau des panneaux devant être solidarisés. Pour accepter un intervalle de tolérances de 1.52 mm, on utilise des 15 panneaux 124, 125 dont la somme des hauteurs h des dénivellations est égale à 1.52 mm. La longueur L du creux au niveau de la zone de jonction doit alors être égale à 152 mm. Cette valeur d'étalement est parfaitement compatible avec la définition d'implantation des fixations de chacun des panneaux, par exemple 60 mm pour le panneau de bord d'attaque 124, et 10 20 mm pour le panneau de voilure 125. De plus, les légers creux ainsi créés permettent d'abriter les fraisures de vis, qui peuvent voir leurs tolérances de désafleurement augmentées, tant qu'elles restent recouvertes par le joint de lissage. Cela est également applicable aux panneaux métallique, afin 25 d'améliorer le profil aérodynamique. De tels panneaux selon l'invention, présentant une dénivellation de hauteur h souhaitée, peuvent être obtenus par moulage, en disposant des empreintes, ou contreformes, dans les moules correspondants. Il est également possible d'usiner les panneaux à partir de panneaux de plus 30 grandes épaisseurs pour obtenir les panneaux souhaités, présentant les dénivellations attendues.

Claims

REVENDICATIONS

1- Assemblage (100) de panneaux dans lequel deux panneaux (101, 102) sont solidarisés l'un à l'autre, caractérisé en ce qu'une surface de chacun des deux panneaux comporte une dénivellation (105, 106), de manière à comporter un palier supérieur (112, 114) et un palier inférieur (113, 115), les deux panneaux étant solidarisés l'un à l'autre au niveau de leurs paliers inférieurs.

2- Assemblage de panneaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que la somme des hauteurs (h) des dénivellations des deux panneaux est égale à la somme des intervalles de tolérance acceptés dans la zone de jonction entre les deux panneaux.

3- Assemblage de panneaux selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que chaque hauteur de dénivellation est égale à la moitié de la somme des intervalles de tolérance acceptés dans la zone de jonction entre les deux panneaux.

4- Assemblage de panneaux selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux panneaux sont solidarisés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'un élément de liaison (103).

5- Assemblage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une fente longitudinale (108), ménagée entre les deux panneaux, est comblée par un joint de remplissage (109).

6- Assemblage de panneaux selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un creux (107) dans la zone de jonction est comblé par un joint de lissage (111).

7- Procédé de montage d'un assemblage (100) de panneaux dans lequel deux panneaux (101, 102) sont solidarisés l'un à l'autre, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - sommer les intervalles de tolérance acceptés pour les éléments de l'assemblage participant à la solidarisation des deux panneaux ; - réaliser les deux panneaux de manière à ce qu'ils présentent chacun une surface comportant un palier inférieur (113, 115) et un palier supérieur (112, 114), et que la dénivellation (105, 106) de leur surface soit telle que la somme des hauteurs (h) des dénivellations des deux panneaux 2905739 11 est sensiblement égale à la somme des intervalles de tolérance des éléments (101, 102, 103) de l'assemblage participant à la solidarisation des deux panneaux ; -solidariser les deux panneaux en disposant les deux paliers 5 inférieurs bord à bord pour former la zone de jonction.

8- Procédé de montage selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape supplémentaire suivante : - combler un creux (107) dans la zone de jonction, par un joint de lissage (110). 10

9- Procédé de montage selon l'une des revendications 7 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape supplémentaire suivante : - réaliser les panneaux par moulage dans des moules munis d'une contreforme correspondant à la dénivellation attendue.

10- Procédé de montage selon l'une des revendications 7 à 8, 15 caractérisé en ce qu'il comporte l'étape supplémentaire suivante : -réaliser les panneaux par usinage de plaques de manière à réaliser les dénivellations attendues.