FR2920407A1 - Technologie de construction des ailes d'un aeronef - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif formant au moins une aile (6) d'appareil de type aéronef, ce dispositif comprend au moins un longeron (12), un ensemble de nervures (2) disposées parallèlement entre elles selon un plan sensiblement vertical et parallèle au plan de symétrie de l'appareil, les arrêtes de ces nervures supportant le revêtement (1) de l'aile (6), caractérisé en ce que au moins un longeron (12) comprend une première partie (18) centrale solidarisée avec le fuselage de l'appareil et au moins une seconde partie (19) destinée à supporter l'aile (6), en ce que au moins deux nervures (2) comprennent chacune au moins un orifice (4) de forme sensiblement identique à la section d'au moins un longeron (12) de sorte qu'au moins un des longerons vienne traverser ces nervures au niveau de ces orifices (4) alignés, et en ce que l'aile vienne se fixer au niveau d'au moins un point de fixation positionné sur le fuselage et/ou sur le longeron, plusieurs nervures de l'aile, traversées par le longeron, étant montées libres sur le longeron.

Description

La présente invention se rapporte au domaine des ailes d'un appareil volant, par exemple avion, ULM (Ultra Léger Motorisé) ou planeur, dénommé ci-après appareil ou aéronef, et plus particulièrement à la technologie de construction des ailes.

Un appareil aérien est sustenté dans l'air grâce à des ailes. Ces ailes sont généralement agencées par paire et disposées symétriquement de part et d'autre de l'appareil. Cependant, certains appareils présentent, comme par exemple les ULM ou les delta-planes, une seule aile combinant à la fois deux ailes disposées de part et d'autre de l'appareil. La partie de l'aile qui est la plus proche du fuselage est dite emplanture , la partie de l'aile la plus éloignée du fuselage est dite extrémité ou saumon . Les ailes, grâce à la vitesse de l'appareil, permettent de défléchir l'air qui les contourne pour générer une force de sustentation, qui en s'appliquant sur l'ensemble de la surface des ailes, permet de soutenir l'appareil. Actuellement, les dispositifs transmettent la force de sustentation de l'aile au fuselage et à ses contenus (tels les commandes, les pilotes, le moteur...) en faisant intervenir au moins un longeron (en général un ou deux) au niveau de l'aile, ce longeron intégré dans l'aile vient se positionner suivant l'axe de l'aile. Le longeron vient ainsi servir d'ossature pour l'aile, associé à plusieurs nervures qui fournissent la forme du profil de l'aile et viennent transmettre les efforts exercés au niveau du revêtement de l'aile vers le longeron. Ces nervures sont disposées perpendiculairement au longeron selon l'axe de l'appareil et viennent se lier au revêtement par leur pourtour extérieur respectif et au longeron au niveau d'un orifice central. Ainsi une aile se compose d'un ensemble formé par au moins trois éléments : le longeron, des nervures et un revêtement qui vient recouvrir l'ensemble. Ces trois éléments peuvent être fabriqués dans le même matériau ou dans des matériaux différents. Les trois éléments sont reliés entre eux par des moyens divers, par exemple et de façons non limitatives, par des rivets, de la colle, des agrafes. Le moyen de liaison qui est choisi est alors fonction de la nature des matériaux à relier entre eux et ces moyens peuvent être combinés entre eux. Cependant, les structures des ailes qui sont actuellement connues et utilisées sont réalisées à partir d'éléments légers mais coûteux et selon un mode de réalisation susceptible d'entraîner des réparations relativement longues et coûteuses qui viennent imposer une immobilisation, un démontage et un remplacement de l'ensemble du squelette de l'aile voire de toute l'aile. L'objectif de la présente invention est de proposer un système de montage et fixation d'aile pour avion, planeur, U.L.M. ou autre engin volant, qui supprime un ou plusieurs inconvénients de l'art antérieur et en conserve certains avantages techniques tout en proposant un système fiable, résistant aux contraintes de dilatation thermique, dont le montage, le contrôle et la maintenance se trouvent facilités et dont le coût de réalisation est nettement moins élevé.

Cet objectif est atteint grâce à un dispositif formant au moins une aile d'appareil de type aéronef, ce dispositif comprend au moins un longeron, un ensemble de nervures disposées parallèlement entre elles selon un plan sensiblement vertical et parallèle au plan de symétrie de l'appareil, les arrêtes de ces nervures supportant le revêtement de l'aile, caractérisé en ce que au moins un longeron comprend une première partie centrale solidarisée avec le fuselage de l'appareil et au moins une seconde partie destinée à supporter l'aile, en ce que au moins deux nervures comprennent chacune au moins un orifice de forme sensiblement identique à la section d'au moins un longeron de sorte qu'au moins un des longerons vienne traverser ces nervures au niveau de ces orifices alignés, et en ce que l'aile vienne se fixer au niveau d'au moins un point de fixation positionné sur le fuselage etlou sur le longeron, plusieurs nervures de l'aile, traversées par le longeron, étant montées libres sur le longeron. Selon une variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce 30 que au plus deux nervures de l'aile n'autorise pas le longeron à coulisser au travers. 3 Selon une variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un canal rectiligne, de forme sensiblement identique à la section d'au moins un des longerons, et solidarisé avec au moins deux nervures que le canal vient traverser au niveau des orifices respectifs des nervures, au moins un des longerons venant s'introduire dans le canal. Selon une variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que la longueur du longeron en contact avec une aile représente au moins soixante pour cent de la longueur de l'aile.

Selon une autre variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un longeron présentant au moins une première partie centrale solidarisée avec le fuselage de l'appareil, une seconde partie destinée à supporter une première aile disposée d'un coté du fuselage, et une troisième partie destinée à supporter une seconde aile disposée du coté du fuselage opposé au coté du fuselage où se trouve disposée la première aile, les trois parties formant une seule pièce ou plusieurs pièces distinctes solidarisées. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que au moins un longeron est rectiligne dans sa partie en contact avec les ailes est susceptible d'être courbe dans sa partie centrale fixée dans le fuselage de manière à ce que les ailes viennent former un dièdre. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que la partie centrale du longeron est associée à un moyen de transfert des efforts entre le longeron et le fuselage de l'appareil.

Selon une autre variante de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que le longeron présente une section longiligne de façon à permettre un maintien plan de l'aile. Un autre objectif de la présente l'invention est de proposer un procédé permettant la réalisation du dispositif selon l'invention.

Cet objectif est atteint grâce un procédé de montage d'au moins une aile sur un appareil caractérisé en ce qu'il comprend : une étape de fixation d'au moins un longeron sur au moins une partie de la structure du fuselage de l'appareil, une étape d'engagement sur le longeron de l'aile au niveau de l'orifice d'une première nervure située le plus près de la partie de l'aile destinée à venir contre le fuselage de l'appareil, - une étape d'enfilage d'au moins une partie d'un longeron dans les orifices alignés de plusieurs nervures d'une aile, - une étape de fixation de l'aile au niveau d'au moins un point de contact de l'aile sur le fuselage, et/ou une étape de fixation de l'aile sur la partie du longeron qui le supporte au niveau d'au moins une des nervures traversées par le longeron. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront évident à la lecture de la description fait en référence aux dessins pour lesquels : -les figures 1 a et 1 b représentent respectivement un ensemble revêtement plus nervures et un ensemble revêtement plus nervures plus canal de l'invention selon une vue en perspective. les figures 2a, 2b et 2c représentent un longeron et un moyen de transfert des efforts depuis le longeron vers le fuselage de l'invention selon une vue en perspective. les figures 3a et 3b représentent un ensemble revêtement plus nervures plus canal en cours de montage ou de démontage ainsi que l'ensemble de l'aile montée de l'invention selon une vue en perspective. - la figure 4 représente un longeron et une aile de l'invention selon une vue en perspective. La présente invention porte sur un dispositif permettant notamment une construction facilitée d'une aile (6) d'appareil volant. L'aile de l'appareil forme sensiblement un plan dont l'épaisseur est réalisée par un ensemble de plusieurs nervures (2) disposées parallèlement entre elles. Ces nervures (2) permettent de former le squelette de l'aile en conférant un certain volume à l'aile (6) tout en lui assurant une certaine légèreté. Ces différentes nervures (2) viennent se positionner selon un plan parallèle au plan de symétrie de l'appareil. Les sections successives de ces différentes nervures positionnées dans l'aile confèrent à l'aile sa forme dans les plans perpendiculaires au plan des nervures. A l'intérieur de l'aile (6), plusieurs (2) des nervures présentent au moins un orifice (4) de sorte que les orifices des nervures successives disposées les unes à coté des autres viennent s'aligner le long d'un même axe. L'axe formé par ces orifices (4) successifs est sensiblement disposé dans le plan de l'aile (6). Au niveau du corps de l'appareil, le longeron (12) vient former une structure axiale montée et fixée sur la structure du fuselage de l'appareil. Ce longeron présente une première partie (18) fixée sur la structure du fuselage de l'appareil et une seconde partie (19) qui vient se positionner à l'extérieur de l'appareil dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'appareil. La seconde partie (19) du longeron vient ainsi former un bras monté sur le corps de l'appareil et sur lequel l'aile (6) vient se monter. Les orifices situés sur des nervures successives de l'aile viennent se positionner sur le bras du longeron. La section de cette partie du longeron (12) se trouve alors sensiblement identique à celles des orifices (4) dans lesquels elle est destinée à être positionnée. Selon une réalisation particulière de l'invention, les orifices de nervures successives de l'aile sont, pour au moins deux d'entre eux, fixés à un conduit (3) qui vient traverser les différentes nervures au niveau de ces orifices. Ce conduit (3) forme alors un canal (3) dans lequel vient se disposer la seconde partie (19) du longeron qui vient former un bras pour le support de l'aile (6) et sa fixation au corps de l'appareil. Il est entendu que la section du canal (3) est, là aussi, sensiblement identique à celles des orifices (4), ainsi qu'à celle de la seconde partie (19) du longeron. Un des avantages de ce canal (3) est de pouvoir faciliter le montage de l'aile sur le corps de l'appareil lors de l'introduction des orifices alignés des nervures de l'aile sur la seconde partie (19) du longeron (12). Selon une réalisation particulière de l'invention, les sections respectives de la seconde partie (19) du longeron, des orifices (4) alignées de nervures (2) successives de l'aile et du canal (3) présentent une forme, par exemple longiligne, qui permette d'éviter une rotation de l'aile autour de l'axe que vient former le bras (19) du longeron. Selon une autre réalisation particulière de l'invention, la rotation de l'aile autour de l'axe formé par le bras (19) du longeron est empêchée par le positionnement d'au moins deux longerons et/ou d'un longeron comprenant au moins deux secondes parties (19) formées par deux bras (19) parallèles entre eux dans l'aile. Ces bras (19) venant se positionner dans des alignements respectifs et parallèles d'orifices (4) de nervures (2) successives dans une même aile.

Selon une autre réalisation particulière de l'invention, la rotation de l'aile est simplement empêchée par une fixation de l'aile à son emplanture, au niveau de son extrémité destinée à venir contre le fuselage et/ou le corps de l'appareil. Une fois l'aile (6) positionnée sur la seconde partie (19) du longeron, le bras du longeron (19) peut se trouver positionné dans les orifices alignés (4) de l'ensemble des nervures (2) successives de l'aile (6) ou bien uniquement dans une fraction de ces nervures, les nervures successives de cette fraction se trouvant alors disposées dans la partie de l'aile la plus proche de l'extrémité de l'aile destinée à venir contre le corps de l'appareil.

Selon une autre réalisation particulière de l'invention, la seconde partie (19) rectiligne du longeron se trouve introduite dans au moins soixante pour cent (60%) de la longueur l'aile (6) depuis son extrémité située en contact avec le corps et/ou le fuselage de l'appareil. Selon une réalisation particulière de l'invention, il y a au plus deux 30 nervures (2) de l'aile (6) qui ne permettent pas le coulissement de la partie (19) du longeron (12) qui positionne l'aile sur le corps de l'appareil au travers de leur orifice (4). En effet ces deux nervures (2) se trouvent fixées au bras du longeron (19) et ainsi positionnent, solidarisent et maintiennent l'aile au corps de l'appareil. Les autres nervures (2) traversées par le longeron autorisent un coulissement du bras (19) de l'appareil de façon à permettre de s'affranchir des problèmes de différence de dilatation qui peuvent survenir entre le bras (19) du longeron et l'aile (6) qu'il vient positionner et en vue de permettre le montage, le démontage, le contrôle et la maintenance du longeron (12). Au niveau du corps de l'appareil, le longeron (12) peut, comme expliqué précédemment comprendre une première partie (18) montée et/ou intégrée au corps de l'appareil et un seconde partie (19) qui forme un bras pour positionner l'aile (6) par rapport au corps de l'appareil. Selon une variante de réalisation, le longeron permet le positionnement d'au moins deux ailes disposées de part et d'autre du corps de l'appareil. Pour se faire, le longeron (12) comprend, ici également, une première partie (18) qui vient se monter et/ou s'intégrer au corps de l'appareil avec, de part et d'autre de cette première partie, une seconde (19) et une troisième parties qui viennent former des bras de support respectifs pour chacune des deux ailes situées symétriquement sur l'appareil.

Dans sa longueur, le longeron peut présenter une forme sensiblement rectiligne. Toutefois, selon un mode de réalisation particulier, la première partie (18) du longeron (12), qui se monte ou s'intègre au corps de l'appareil, peut être amenée à présenter une courbure particulière de sorte que la seconde partie (19) et/ou la troisième partie du longeron permettent à l'aile positionnée de réaliser un dièdre, positif ou négatif. Pour faciliter le support de la ou des ailes par l'appareil lorsque celui-ci est au sol et/ou le support de l'appareil par la ou les ailes lorsque celui-ci est en vol, la première partie (18) du longeron, qui vient former la partie centrale montée et/ou intégrée au corps de l'appareil, est associée à un moyen (13) connu de l'homme du métier de transfert des efforts entre le longeron et le fuselage et/ou le corps de l'appareil. Un dispositif de liaison démontable peut être rajouté pour empêcher le coulissement du longeron dans son moyen de transfert des efforts (13) suivant l'axe des ailes ; ce dispositif de liaison peut être, par exemple et de façon non limitative, une goupille. II n'est pas nécessaire que ce dispositif de liaison soit de dimension importante dans la mesure où les efforts qui suivent l'axe des ailes sont relativement faibles. L'ensemble que forme le longeron (12) avec le moyen de transfert des efforts (13) peut alors être monté et/ou intégré à un cadre (15) du fuselage. Ce cadre participe alors au transfert des efforts, principalement verticaux, par exemple et de façon non limitative, de butées verticales (16) qui se trouvent localisée à proximité des parois du fuselage. Un dispositif de liaison peut également être rajouté pour empêcher le coulissement de l'ensemble formé par le longeron avec le moyen de transfert des efforts 13) dans le cadre (15) du fuselage. Ce dispositif de liaison peut également être, par exemple et de façon non limitative, une goupille. Il n'est pas nécessaire, ici non plus que ce dispositif de liaison présente une dimension importante dans la mesure où les efforts qui suivent l'axe des ailes sont relativement faibles. Le revêtement (1) et/ou le canal (3) peuvent être en aluminium ou en composite, les nervures (2) peuvent être en aluminium, en composite ou en mousse, ces matériaux étant énumérés de façon non limitative. La fixation entre le revêtement (1), les nervures (2) et le canal (3) qui est la plus fiable dans la durée privilégie des assemblages par rivetage et limite le recours à des assemblages par collage, sauf si ces derniers sont redondants avec des assemblages par rivetage. Dans ce contexte, il est préférable d'éviter des nervures (2) en mousse, sauf en complément pour rigidifier le revêtement (1), et nous amène à privilégier, de façon non limitative, une réalisation de l'ensemble formé par le revêtement, les nervures et le canal avec par exemple des matériaux uniquement en aluminium ou uniquement en composite.

Le longeron (12) peut être réalisé dans un matériau différent de l'aile (6), par exemple et de façon non limitative dans un matériau résistant tel un composite à base de carbone. Dans ce cas, la section (2c) du longeron (12) est soit réalisée d'une pièce soit reconstituée par collage ou rivetage. Dans ce cas, l'âme (11) du profil peut être réalisée dans un matériau différent du matériau des ailes (10) du profil. Il convient de faire remarquer que les deux ailes (6) se trouvent engagées de manière réversible sur le longeron (12). Un dispositif de liaison connu est rajouté pour verrouiller les ailes en translation ; ce dispositif de Io liaison peut être, par exemple et de façon non limitative, une goupille. II n'est pas nécessaire que ce dispositif de liaison soit de dimension importante dans la mesure où les efforts qui suivent l'axe des ailes sont relativement faibles. Le procédé de montage d'au moins une aile (6) sur l'appareil 15 comprend dans un premier temps la fixation d'au moins un longeron (12) sur au moins une partie de la structure du fuselage de l'appareil, cette fixation du longeron s'effectue au niveau de la première partie (18) du longeron destinée à être montée et/ou intégrée au corps de l'appareil. Une fois le longeron correctement positionné et ou fixé sur l'appareil, la partie (19) du 20 longeron qui vient s'associer à l'aile (6) est engagé au niveau de l'orifice (4) d'une première nervure (2) disposée au plus près de l'extrémité de l'aile destinée à venir contre le fuselage de l'appareil. Selon une variante de réalisation, l'orifice (4) de cette première nervure peut être réalisée par l'orifice d'un conduit (3) introduit dans les orifices (4) de nervures (2) de 25 l'aile. Les orifices (4) alignés des nervures (2) successives de l'aile et/ou le conduit (3) qui forme un canal dans les orifices (4) des nervures (2) de l'aile est alors enfilé sur le longeron. L'aile est alors fixée par rapport au corps de l'appareil. Cette fixation peut alors se réaliser soit au niveau d'au moins un point de contact de l'aile sur le fuselage ou le corps de l'appareil, soit au 30 niveau d'au plus deux nervures traversée par le bras du longeron, soit dans une zone localisée du canal.

Il doit être évident pour des personnes du domaine technique de l'invention que la présente invention permet des modes de réalisation sous d'autres formes sans pour autant être éloigner du domaine d'application de l'invention revendiquée. Les modes de réalisation, décrits plus haut, doivent être considérés à titre d'illustration mais peuvent toutefois être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Dispositif formant au moins une aile (6) d'appareil de type aéronef, ce dispositif comprend au moins un longeron (12), un ensemble de nervures (2) disposées parallèlement entre elles selon un plan sensiblement vertical et parallèle au plan de symétrie de l'appareil, les arrêtes de ces nervures supportant le revêtement (1) de l'aile (6), caractérisé en ce que au moins un longeron (12) comprend une première partie (18) centrale solidarisée avec le fuselage de l'appareil et au moins une seconde partie (19) destinée à supporter l'aile (6), en ce que au moins deux nervures (2) comprennent chacune au moins un orifice (4) de forme sensiblement identique à la section d'au moins un longeron (12) de sorte qu'au moins un des longerons vienne traverser ces nervures au niveau de ces orifices (4) alignés, et en ce que l'aile vienne se fixer au niveau d'au moins un point de fixation positionné sur le fuselage et/ou sur le longeron, plusieurs nervures de l'aile, traversées par le longeron, étant montées libres sur le longeron.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que au plus deux nervures (2) de l'aile (6) n'autorise pas le longeron (12) à coulisser au travers.

3. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un canal (3) rectiligne, de forme sensiblement identique à la section d'au moins un des longerons (12), et solidarisé avec au moins deux nervures (2) que le canal vient traverser au niveau des orifices (4) respectifs des nervures, au moins un des longerons venant s'introduire dans le canal.

4. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur (30) du longeron en contact avec une aile représente au moins soixante pour cent de la longueur de l'aile.

5. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un longeron (12) présentant au moins unepremière partie (18) centrale solidarisée avec le fuselage de l'appareil, une seconde partie (19) destinée à supporter une première aile (6) disposée d'un coté du fuselage, et une troisième partie destinée à supporter une seconde aile disposée du coté du fuselage opposé au coté du fuselage où se trouve disposée la première aile, les trois parties formant une seule pièce ou plusieurs pièces distinctes solidarisées.

6. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins un longeron (12) est rectiligne dans sa partie (19) en contact avec les ailes est susceptible d'être courbe dans sa partie centrale (18) fixée dans le fuselage de manière à ce que les ailes viennent former un dièdre.

7. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie centrale (18) du longeron (12) est associée à un moyen de transfert (13) des efforts entre le longeron et le fuselage de l'appareil.

8. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le longeron (12) présente une section longiligne de façon à permettre un rnaintien plan de l'aile.

9. Procédé de montage d'au moins une aile (6) sur un appareil caractérisé en ce que le procédé comprend : - une étape de fixation d'au moins un longeron (12) sur au moins une partie de la structure du fuselage de l'appareil, une étape d'engagement sur le longeron de l'aile au niveau de l'orifice d'une première nervure située le plus près de la partie de l'aile destinée à venir contre le fuselage de l'appareil, une étape d'enfilage d'au moins une partie d'un longeron dans les orifices alignés de plusieurs nervures d'une aile, une étape de fixation de l'aile (6) au niveau d'au moins un point de contact de l'aile sur le fuselage, et/ouune étape de fixation de l'aile (6) sur la partie (19) du longeron qui le supporte au niveau d'au moins une des nervures (2) traversées par le longeron.