FR3003233A1 - Panneau de voilure pour aeronef - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un panneau (10) pour voilure d'aéronef ayant une structure sandwich (11,12,13) dans laquelle est arrangée une pièce de renfort (1). Lorsque le panneau (10) est assemblé à une ferrure (15) pour son articulation à un autre élément, la pièce de renfort (1) est prévue pour répartir sur toute sa surface un effort (18) communiqué par la ferrure (15) au panneau (10)

Description

PANNEAU DE VOILURE POUR AERONEF La présente invention concerne un panneau de voilure pour aéronef. Dans un aéronef, les panneaux de voilure forment généralement les ailerons, les spoilers ou encore les volets. A cette fin, un panneau de voilure est typiquement articulé et manoeuvré, relativement à un autre panneau adjacent ou à une surface portante de l'aéronef, au moyen de ferrures. Lors des manoeuvres d'un panneau, des efforts sont transmis à la structure du panneau via les ferrures et il apparait ainsi une concentration de contrainte importante au niveau de chaque ferrure et plus particulièrement au niveau des moyens d'assemblage du panneau avec la ferrure.
L'invention vise notamment à réduire ces contraintes en proposant un panneau amélioré. A cet effet, la présente a pour objet un panneau comprenant une première peau et une seconde peau assemblée entre elles, le panneau comprenant un coeur arrangé dans un volume délimité par un assemblage de la première avec la seconde peau, caractérisé en ce que le panneau comprend en outre une pièce de renfort arrangée dans une découpe réalisée dans le coeur, la pièce de renfort comprenant un flanc ayant une face parallèle et en contact avec l'une de la première ou de la seconde peau, et au moins un tube cylindrique solidaire du flanc agencé perpendiculairement à la face du flanc, chaque tube entourant, en position d'utilisation, un moyen d'assemblage traversant le panneau de la première à la seconde peau et ayant une extrémité en contact avec l'autre de la première ou de la seconde peau. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins sur lesquels : - la figure 1 présente, en vue perspective éclatée, un panneau selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 illustre, en vue transversale coupée, un détail d'une interface panneau/pièce de renfort/ferrure selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 présente, en vue transversale coupée, un panneau équipé d'une pièce de renfort selon un mode de réalisation de l'invention, - les figures 4-6 présentent, en vue de dessus, une interface panneau/pièce de renfort/ferrure selon différents modes de réalisation de l'invention, - la figure 7, présente en vue transversale coupée, un détail d'une interface panneau/pièce de renfort/ferrure selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 8, présente en vue perspective, une pièce de renfort selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention. Dans l'ensemble de ces figures, des références identiques désignent des éléments identiques ou analogues.
La figure 1 illustre un panneau de voilure pour aéronef 10 selon un mode de réalisation de l'invention. Un tel panneau 10 a une structure sandwich comprenant typiquement une première peau 11 et une deuxième peau 12. Dans l'exemple représenté en figure 1, les deux peaux sont sensiblement planes. Elles peuvent néanmoins présenter d'autres formes.
Ces deux peaux sont en matériau composite, tel que du plastique à renfort fibre de carbone (PRFC, en anglais Carbon fiber reinforced plastic ou CFRP). Le panneau 10 comprend en outre un coeur 13 en matériau alvéolaire occupant le volume compris entre, et délimité par, les deux peaux 11,12. Le matériau alvéolaire est, par exemple, une structure en nid d'abeille ou de la mousse de type polyuréthane.
Un tel panneau 10 est typiquement fixé/articulé à un autre panneau ou à une cellule via au moins une ferrure 15. A cette fin, et comme représenté en figure 1, la ferrure 15 comprend, par exemple, une semelle de forme complémentaire à une surface externe de la peau 12 du panneau 10. Une autre partie de la ferrure 15 est conformée pour réaliser la fixation et/ou l'articulation avec un autre panneau ou avec une surface portante de l'aéronef. La ferrure 15 comprend de manière connue au moins un alésage permettant l'interfaçage avec un axe d'articulation et/ou une bielle de manoeuvre. L'interface d'assemblage entre une ferrure 15 et un panneau 10 présente une surface de contact, au niveau de la semelle, sensiblement réduite. Il s'ensuit qu'un éventuel effort 18, appliqué en un point d'application 17, est transmis via la ferrure 15 et induit dans le panneau 10 des contraintes localisées et de ce fait importantes. En référence avec la figure 2, l'assemblage d'une ferrure 15 et d'un panneau 10 est typiquement réalisé à l'aide d'au moins un moyen d'assemblage 16. Un moyen d'assemblage 16 s'étend principalement selon une direction préférentielle transverse au panneau 10 et à ses deux peaux 11,12, de part en part. Un tel 30 moyen d'assemblage 16 est un ensemble vis/ écrou. Dans ce cas, du côté du panneau 10, la tête de la vis s'appuie sur la face extérieure de la peau 11. Du côté de la ferrure 15, chaque moyen d'assemblage 16 est solidaire de la ferrure 15, un écrou venant bloquer en translation une extrémité du moyen d'assemblage 16 traversant la ferrure 15. 35 Alternativement, le moyen d'assemblage 16 est un rivet, une goupille ou tout autre moyen équivalent. Le panneau 10 comprend, en outre, une pièce de renfort 1 conformée de manière à pouvoir être disposée au niveau de l'assemblage entre au moins une ferrure 15 et un panneau 10. La pièce de renfort 1 comprend un flanc 2 et au moins un tube cylindrique 3, en contact avec le flanc 2. Le flanc 2 est disposé dans une découpe réalisée dans le coeur 13, et est donc disposée dans un volume compris entre, et délimité par, les deux peaux 11,12. Le flanc 2 comprend une face en contact, par exemple collée, avec la surface interne de la peau 12, et faisant face à l'autre peau 11. Cette face couvre au moins la surface de peau 12 en regard de la semelle d'au moins une ferrure 15 en regard. Dans le cas où le panneau 10 est équipé de plusieurs ferrures 15, comme illustré en figure 1, le flanc 2 couvre avantageusement, d'un seul tenant, au moins la surface de peau 12 en regard des semelles des ferrures 15 en regard. Chaque tube cylindrique 3 entoure un moyen d'assemblage 16, en position d'assemblage, et s'étend sur sensiblement toute la longueur du moyen d'assemblage 16. Chaque tube cylindrique 3 est arrangé pour entourer un moyen d'assemblage 16 et présente une section extérieure circulaire. Dans une variante, cette section extérieure est par exemple carrée, elliptique, hexagonale, etc. Selon une autre caractéristique, plus particulièrement illustrée aux figures 3 et 7, la pièce de renfort 1, comprend en outre au moins un raidisseur 4 pourvu d'un rebord 5.
La pièce de renfort 1 est conformée de telle manière à ce que, lorsque une face du flanc 2 est en contact avec la surface interne de la peau 12, le rebord 5 se trouve en contact avec l'autre peau 11, sensiblement parallèle à l'autre peau 11. Le raidisseur 4 est transversal au flanc 2 et est transversal au rebord 5. Le profil de l'ensemble flanc 2, raidisseur 4 et rebord 5 est alors sensiblement en forme de Z. Ainsi le raidisseur 4 est transversal aux deux peaux 11,12 et forme une entretoise entre les deux peaux 11,12 qui contribue à réaliser un raidisseur du panneau 10. Le raidisseur 4 s'oppose ainsi à une contrainte visant à rapprocher les deux peaux 11,12. En présentant un premier angle sensiblement droit entre flanc 2 et le raidisseur 4 et un deuxième angle sensiblement droit entre le raidisseur 4 et son rebord 5, cette configuration permet encore avantageusement de rigidifier la pièce de renfort 1. Selon un mode de réalisation avantageux, le rebord 5 est solidarisé, par exemple par collage, avec la peau 11. Le raidisseur 4 s'oppose alors aussi à une contrainte visant à éloigner les deux peaux 11,12. Selon un autre mode de réalisation, une pièce de renfort 1 peut comprendre un seul raidisseur 4, surmonté d'un rebord 5. Une telle configuration peut être qualifiée de monodirectionnelle. Cependant, afin d'accentuer l'effet de rigidité conféré par le raidisseur 4, il est avantageux que la forme du raidisseur 4 soit bidimensionnelle, comme il est décrit dans les modes de réalisation suivants, décrits en référence aux figures 4-6, en vue de dessus. La figure 4 présente un autre mode de réalisation où la pièce de renfort 1, adaptée à une unique ferrure 15, comprend un raidisseur 4, et un rebord 5 associé, circulaires dans le plan de la face du flanc 2 en contact avec la face interne de la peau 12. Le raidisseur 4 forme, de préférence, un arc de cercle et est disposé autour de la ferrure 15 et donc autour du ou des tubes cylindriques 3. L'arc de cercle peut ainsi être centré sur le ou les tubes cylindriques 3. La pièce de renfort 1 peut encore être adaptée à plusieurs ferrures 15 telle qu'illustrée à la figure 6 avec deux telles ferrures 15. Dans un tel cas de ferrures 15 multiples, le raidisseur 4,4' est avantageusement disposé autour des ferrures 15 et donc autour des tubes cylindriques 3. Le raidisseur 4,4' est ainsi centré sensiblement sur le barycentre des tubes cylindriques 3 des différentes ferrures 15. Bien qu'une forme circulaire/elliptique du raidisseur 4 soit idéale en termes de répartition des contraintes et de rigidité de la pièce de renfort 1, une telle forme peut être /5 plus difficile à fabriquer. Aussi est-il avantageux de remplacer une forme circulaire du raidisseur 4, entourant une ou plusieurs ferrures 15, par une forme polyédrique. La figure 5 présente un exemple où un raidisseur 4 présente, dans le plan de la face du flanc 2 en contact avec la face interne de la peau 12, une forme polyédrique à deux côtés, apte à être disposée autour d'une unique ferrure 15. 20 La figure 6 illustre, en superposition, un mode de réalisation, figuré en traits pleins, où le raidisseur 4 et le rebord 5 associé présentent une forme sensiblement elliptique autour de deux ferrures 15, et un mode de réalisation alternatif, figuré en traits pointillés, où le raidisseur 4' et le rebord 5' associé présentent une forme polyédrique à trois côtés, ici trapézoïdale, autour des deux mêmes ferrures 15. 25 Afin de simplifier la réalisation d'une pièce de renfort 1, il peut, selon la technologie de fabrication, être avantageux que la pièce de renfort 1 comprenne des raidisseurs 4 et des rebords 5 sur toute la périphérie/tous les côtés du flanc 2. Ainsi la pièce de renfort 1 est conformée telle une « boite ». Le flanc 2 forme le fond de la boite. La boite est ouverte sur une face opposée au flanc 2. La boite est bordée de raidisseurs 4 sur tout son 30 pourtour. Un exemple de mode de réalisation d'une telle pièce de renfort 1 est présenté à la figure 8. Cette pièce de renfort 1 présente un raidisseur 4 de forme sensiblement quadrangulaire, avec quatre côtés rectilignes et entoure deux ferrures 15. La pièce de renfort 1 peut être réalisée en matériau composite. Ainsi, à l'instar des 35 peaux 11,12 du panneau 10, elle peut être réalisée en plastique à renfort de fibre de carbone (PRFC). Alternativement, la pièce de renfort 1 peut être réalisée en matériau métallique. Il peut encore être combiné matériau composite et matériau métallique pour réaliser la pièce de renfort 1. La pièce de renfort 1 peut être réalisée de matière, en une seule partie comprenant un flanc 2, au moins un raidisseur 4 et au moins un rebord 5, ainsi que le ou les tubes cylindriques 3. Alternativement la pièce de renfort 1 peut être réalisée en plusieurs parties séparées, assemblées ensuite. Ainsi par exemple, l'ensemble comprenant le flanc 2, le ou les raidisseurs 4 et le ou les rebords 5 peut être réalisé d'un seul tenant en composite et les tubes cylindriques 3 peuvent être réalisés séparément et fixés ensuite sur le flanc 2. A l'instar du panneau 10, et tel qu'illustré à la figure 1, une pièce de renfort 1 peut io avantageusement être complétée par un coeur 6 en matériau alvéolaire. Dans cette hypothèse, le coeur 6 occupe sensiblement tout le volume interne défini par la pièce de renfort 1. Ainsi, la totalité du volume interne entre peaux 11,12 du panneau 10 est avantageusement rempli de matériau alvéolaire, du coeur 6 et du coeur 13, le coeur 6 étant inséré dans la découpe effectuée sur le coeur 13. 15 Les avantages de l'invention vont être décrits en relation avec la figure 7. En se référant à cette figure, une ferrure 15 comprend typiquement deux alésages. Un premier alésage, disposé vers l'avant AV du panneau 10 et de la ferrure 15 est employé pour articuler le panneau 10. Un deuxième alésage 17 disposé à l'arrière AR de la ferrure 15 est employé pour accrocher une bielle de manoeuvre. Aussi, le deuxième alésage 17 est 20 un point d'application 17 d'un effort 18 appliqué au panneau 10, et plus particulièrement à la peau 12. Afin de répartir les contraintes et de mettre à profit la résistance des peaux 11,12, le moyen d'assemblage 16 traverse le panneau 10 d'une peau à l'autre. Plusieurs moyens d'assemblage 16 sont utilisés afin de répartir les contraintes en divisant un effort 18. Ainsi 25 l'effort 18 reçu par une ferrure 15 est induit dans le panneau 10, principalement au niveau où les moyens d'assemblages 16 traversent le panneau 10 dans son épaisseur. Un tube cylindrique 3 est solidaire du flanc 2. Aussi un effort 18 communiqué par une ferrure 15 se transmet au moyen d'assemblage 16. L'effort 18 est ensuite transmis au 30 panneau 10 par l'intermédiaire des tubes cylindriques 3 et se transmet alors, via la liaison entre tubes cylindriques 3 et flanc 2, au flanc 2. Le flanc 2 le répartit alors sur toute sa surface via le contact entre le flanc 2 et la peau 12. Ainsi réalisée, avec un flanc 2 et au moins un tube cylindrique 16 solidaire, une pièce de renfort 1 est apte à répartir et à diffuser un effort 18 transmis par une ferrure 15 à 35 l'interface entre une ferrure 15 et le panneau 10 et principalement la composante de cisaillement d'un tel effort 18. Lorsque la pièce de renfort comprend un raidisseur 4 et un rebord 5, le raidisseur 4 est disposé, d'un côté opposé à un point d'application 17 des forces, relativement aux tubes cylindriques 3. Le panneau selon l'invention permet alors de répartir l'effort 18 dans l'ensemble du panneau 10, puisque l'arrangement raidisseur 4 et rebord 5, solidaire du flanc 2, permet de solidariser les deux peaux 11,12 entre elles et ainsi de répartir les contraintes aussi dans la peau 11.
D'autre part, un tube cylindrique 3 assure notamment une fonction d'entretoise entre les deux peaux 11,12 d'un panneau 10, afin d'empêcher un écrasement du panneau 10 par rapprochement des peaux 11,12, sous l'effet, par exemple, d'un serrage du moyen d'assemblage 16. Ainsi, la pièce de renfort 1, notamment lorsqu'elle comprend un coeur 6, permet /0 localement, sur l'étendue du flanc 2, d'augmenter l'épaisseur de la peau 12. Ceci est particulièrement avantageux pour une peau 12 réalisée en matériau composite. En effet, la technologie des matériaux composites n'autorise généralement pas une variation rapide d'épaisseur. Au contraire une variation d'épaisseur doit être très progressive et nécessite une grande surface de progression.

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS1. Panneau (10) comprenant une première peau (11) et une seconde peau (12) assemblée entre elles, le panneau comprenant un coeur (13) arrangé dans un volume délimité par un assemblage de la première avec la seconde peau, caractérisé en ce que le panneau comprend en outre une pièce de renfort (1) arrangée dans une découpe réalisée dans le coeur, la pièce de renfort comprenant un flanc (2) ayant une face parallèle et en contact avec l'une de la première ou de la seconde peau, et au moins un tube cylindrique (3) solidaire du flanc agencé perpendiculairement à la face du flanc, chaque tube cylindrique entourant, en position d'utilisation, un moyen d'assemblage (16) traversant le panneau de la première à la seconde peau et ayant une extrémité en contact /0 avec l'autre de la première ou de la seconde peau.
  2. 2. Panneau (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de renfort comprend au moins un raidisseur (4) associé à un rebord (5), le rebord (5) étant disposé sensiblement parallèle et en contact avec l'autre de la première ou de la seconde peau, le 15 raidisseur (4) reliant le rebord (5) au flanc (2),
  3. 3. Panneau (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le raidisseur (4) est transversal au flanc (2) et transversal au rebord (5). 20
  4. 4. Panneau (10) selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le raidisseur (4) présente, selon un plan parallèle à la face du flanc (2), une forme sensiblement polyédrique comprenant au moins un côté autour du au moins un tube cylindrique (3). 25
  5. 5. Panneau (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le raidisseur (4) présente, selon un plan parallèle à la face du flanc (2), une forme sensiblement circulaire autour du au moins un tube cylindrique (3).
  6. 6. Panneau (10) selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce 30 que le raidisseur (4) présente, selon un plan parallèle à la face du flanc (2), une forme fermée suivant la totalité d'une périphérie du flanc (2) autour du au moins un tube cylindrique (3). 35
  7. 7. Assemblage d'au moins une ferrure (15) et d'un panneau (10) via au moins un moyen d'assemblage (16), le panneau (10) comprenant une première peau (11) et une seconde peau (12) assemblée entre elles, le panneau comprenant un coeur (13) arrangé dans un volume délimité par un assemblage de la première avec la seconde peau,caractérisé en ce que le panneau comprend en outre une pièce de renfort (1) arrangée dans une découpe réalisée dans le coeur, la pièce de renfort comprenant un flanc (2) ayant une face parallèle et en contact avec l'une de la première ou de la seconde peau, et au moins un tube cylindrique (3) solidaire du flanc agencé perpendiculairement à la face du flanc, chaque tube cylindrique entourant, en position d'utilisation, un moyen d'assemblage (16) traversant le panneau de la première à la seconde peau et ayant une extrémité en contact avec l'autre de la première ou de la seconde peau, l'assemblage étant caractérisé en ce que le au moins un moyen d'assemblage (16) est solidaire de la ferrure (15) et traverse le panneau (10) en étant reçu dans un tube cylindrique (3), 15 20 25
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