FR3010652A1 - Procede de reparation d'un panneau composite - Google Patents

Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé de réparation d'un panneau composite comprenant un ensemble de plis superposés disposés à l'intérieur d'une matrice, comprenant les étapes visant à : - Retirer les plis et la matrice au niveau d'une zone de réparation. - Mettre en place un ensemble de plis de réparation, lesdits plis de réparation étant disposés de manière à venir en chevauchement avec des plis du panneau à réparer, - Procéder au durcissement d'un matériau destiné à former une matrice autour des plis de réparations, caractérisé en ce que les plis de réparation sont disposés de manière à venir en chevauchement des plis du panneau de part et d'autre de la zone de réparation par rapport à un plan neutre du panneau à réparer.

Description

La présente invention se rapporte à un procédé de réparation d'un panneau composite, de type sandwich ou monolithique, notamment pour ensemble propulsif d'aéronef. Comme cela est connu en soi, un ensemble propulsif d'aéronef 5 comprend classiquement un turboréacteur logé à l'intérieur d'une nacelle. La nacelle présente généralement une structure tubulaire comprenant une entrée d'air en amont du turboréacteur, une section médiane destinée à entourer une soufflante du turboréacteur et son carter, et une section aval destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur et 10 abritant le cas échéant des moyens d'inversion de poussée. Elle peut être terminée par une tuyère d'éjection dont la sortie est située en aval du turboréacteur. Dans un but de réduction de masse et d'augmentation des performances, notamment mécaniques, l'industrie aéronautique a de plus en 15 plus recours aux matériaux composites pour réaliser des pièces structurelles et / ou des panneaux. De tels éléments sont réalisés généralement à partir d'ensembles de plis fibreux noyés dans une matrice de résine polymérisée. Ces éléments peuvent être monolithiques ou renfermer une âme réalisée dans un autre 20 matériau. Il en est ainsi par exemple des panneaux acoustiques utilisés pour réduire la pollution sonore engendrée par le turboréacteur et dont il est courant d'équiper plusieurs parties de la nacelle et / ou du turboréacteur. Ces parties de la nacelle et / ou du turboréacteur pourront être, par 25 exemple, une surface interne de veine de circulation d'air pour un turboréacteur double flux, une surface de tuyère ou de cône d'éjection, un panneau interne d'entrée d'air, etc. De tels panneaux acoustiques se présentent sous la forme d'un panneau de type sandwich comprenant au moins une âme alvéolaire formant 30 résonateur, par exemple une structure de type nid d'abeille, recouverte d'une peau externe perforée (dite peau acoustique) et d'une peau interne pleine (dite peau support ou structurante). Les peaux de ces panneaux peuvent être réalisées en matériau composite comprenant un ensemble de fibres (superposition de plis fibreux), 35 noyés dans une résine polymérisée.

Les peaux de ces panneaux, c'est-à-dire les plis proches d'une surface dudit panneau, sont exposées au flux d'air circulant à travers l'ensemble propulsif et peuvent être endommagées, et notamment subir des déchirures, perforations, décollements, par exemple aux interfaces peau / structure acoustique nid d'abeille. Il convient alors de réparer le panneau ainsi endommagé de manière à restituer au panneau ses propriétés, notamment en termes de tenue structurale. De manière habituelle, la réparation d'un tel panneau est réalisée par pose d'un doubleur, c'est-à-dire une portion de peau, métallique ou composite par exemple, appliquée en superposition sur la peau à réparer au niveau de la zone endommagée et fixée par rivetages. Cette technique est particulièrement adaptée aux pièces métalliques, offre des propriétés mécaniques éprouvées mais reste peu discrète une fois la réparation réalisée.

La présence de ces renforts perturbe également l'écoulement aérodynamique le long du panneau. De plus, on notera que le doubleur vient ajouter une certaine masse supplémentaire au panneau, ce qui n'est pas souhaitable. Dans le cas où l'utilisation d'un doubleur est difficile ou que ces 20 inconvénients sont trop importants, il ne restera d'autre solution que de remplacer intégralement le panneau endommagé, ce qui bien évidemment n'est pas non plus souhaitable. Il existe des techniques de réparation de panneaux composites permettant de conserver sensiblement les propriétés esthétiques et 25 aérodynamiques initiales du panneau. Ces techniques sont toutefois généralement limitées à de petites zones non structurales. Il s'agit de techniques de réparation de type dits « scarf », « step » et « offset ». Ces techniques consistent à pratiquer une découpe dans la peau 30 endommagée de manière à retirer une portion de ladite peau au niveau de la zone endommagée puis à combler cette portion à l'aide de plis de réparation de manière à restaurer l'intégrité du panneau. Dans le cas d'un panneau sandwich, le retrait de la portion de peau endommagée permet d'accéder à l'âme du panneau et éventuellement d'en 35 retirer également une partie si celle-ci a été endommagée. Une partie d'âme de réparation est alors insérée à la place de la portion retirée.

Dans la technique dite « scarf » (biseau en anglais), les bords (également appelés interface de réparation) de la saignée sont biseautés et les bords des plis de réparation présentent un biseau de pente complémentaire. Le biseau pourra être réalisé directement par ponçage (suivi d'une 5 dépollution éventuelle et d'un dégraissage) ou le caractère rectiligne du biseau pourra être assuré par un pli, notamment un pli adhésif, recouvrant les plis de réparation ou les bords de la saignée sur l'épaisseur de ceux-ci. Pour plus de précisions sur une manière de réaliser une surface en biseau, on pourra se reporter au document US 5 271 145 par exemple. 10 Dans la technique dite « step » (décalage, marches, en anglais), les bords de la saignée ne sont plus biseautés et rectilignes mais les plis de la peau à réparer sont coupés de manière à être décalés les uns des autres et à former un ensemble de marches. Les marches pourront également être réalisées par ponçage en « step ». 15 Dans la technique dite « offset » (déviation en anglais), les bords de la saignés sont droits et un ensemble de plis de réparation sont ajoutés en superposition de la peau à réparer de manière à recouvrir ladite saignée et restaurer la jonction de la peau. Les plis de réparation peuvent être ajoutés de manière pyramidale, ou de manière à former des marches, par exemple. La 20 peau est ainsi légèrement déviée autour de la zone endommagée. Un inconvénient majeur de ce type de réparation est la taille importante de la surface de réparation s'étendant en zone saine de la peau à réparer par rapport à la taille de la surface réelle à réparer. En effet, la réalisation d'un biseau, de marches ou l'application en 25 recouvrement des plis de réparation implique un élargissement de la zone de réparation qui s'étend sur la zone saine. En outre, l'ajout de plis de réparation selon une forme sensiblement en pyramide ou en cône, altère la symétrie de la peau et induit un décalage du plan neutre de ladite peau. 30 Il existe donc un besoin pour un procédé de réparation de peaux composites permettant de résoudre tout ou partie de ces problèmes. A cette fin, la présente invention vise un procédé de réparation d'un panneau composite comprenant un ensemble de plis superposés disposés à l'intérieur d'une matrice, comprenant les étapes visant à : 35 - retirer les plis et la matrice du panneau au niveau d'une zone de réparation. - mettre en place au niveau de la zone de réparation ainsi dégagée un ensemble de plis de réparation, lesdits plis de réparation étant disposés de manière à venir en chevauchement avec des plis du panneau à réparer, - procéder au durcissement d'un matériau destiné à former une matrice autour des plis de réparations. caractérisé en ce que les plis de réparation sont disposés de manière à venir en chevauchement des plis du panneau de part et d'autre de la zone de réparation par rapport à un plan neutre du panneau à réparer.

Ainsi, en prévoyant d'appliquer les plis de réparation de part et d'autre du panneau au niveau de la zone à réparer, la plage de chevauchement des plis peut être fortement réduite. De manière avantageuse, les plis de réparation sont appliqués de part et d'autre de la zone de réparation de manière sensiblement symétrique.

Cela permet de conserver la ligne neutre du panneau à réparer. Cela permet également de diviser sensiblement par deux, la distance de chevauchement des plis par rapport à la zone de réparation. Le matériau, notamment de type résine, destiné à former la matrice autour des plis de réparation peut être appliquée ad hoc ou être déjà présente 20 sur les plis dans le cas d'utilisation de plis pré-imprégnés. Selon une première variante de réalisation, les plis de réparation sont appliqués de part et d'autre du panneau sur une surface de chevauchement au moins partiellement en biseau. Cela correspond à une réparation de type « scarf ». 25 Selon une deuxième variante de réalisation, les plis de réparation sont appliqués de part et d'autre du panneau sur une surface au moins partiellement formant des marches. Cela correspond à une réparation de type « step ». Selon une troisième variante de réalisation, les plis de réparation 30 sont appliqués de part et d'autre du panneau sur une surface de chevauchement de manière dite en décalage. Cela correspond à une réparation de type « offset ». De manière préférentielle, le matériau destiné à former matrice est identique au matériau formant la matrice d'origine du panneau. 35 Avantageusement, la matrice est une résine.

Selon un premier mode de réalisation, les plis de réparation sont des plis secs non préimprégnés. Selon une deuxième mode de réalisation, les plis de réparation sont des plis préimprégnés du matériau destiné à former la matrice.

Selon un mode de réalisation préféré, le panneau est une peau d'un panneau sandwich comprenant une âme. La présente invention se rapporte également à un panneau composite comprenant un ensemble de plis superposés disposés à l'intérieur d'une matrice, caractérisé en ce qu'il est obtenu par un procédé de réparation selon l'invention. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit en regard du dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est une représentation schématique d'une réparation d'un panneau sandwich acoustique composite selon un procédé de l'art 15 antérieur, selon la méthode dite « scarf » (en biseau), - la figure 2 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un procédé de réparation selon l'art antérieur, selon une méthode en marches (« step »), - la figure 3 est une représentation schématique en coupe 20 longitudinale d'un procédé de réparation selon l'invention, selon une méthode en biseau (« scarf »), - la figure 4 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un procédé de réparation selon l'invention, selon une méthode en marches (« step »), 25 - la figure 5 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'une procédé de réparation selon l'invention, selon une méthode décalage (« offset »), Sur l'ensemble de ces figures, des références identiques désignent des organes ou ensembles d'organe identiques ou analogues. 30 Comme indiqué, la figure 1 est une représentation schématique d'une réparation d'un panneau sandwich acoustique 1 composite selon un procédé de l'art antérieur, selon la méthode dite « scarf » (en biseau). Le panneau sandwich acoustique 1 comprend une âme 2 alvéolaire, de type nid d'abeille, comprise entre une peau supérieure 3 et une 35 peau inférieure 4.

L'une des peaux supérieure 3 ou inférieure 4 pourra être une peau perforée, dite acoustique, tandis que l'autre peau sera généralement une peau structurale non perforée, dite pleine. Chaque peau supérieure 3 et inférieur 4 est réalisée en matériau 5 composite et comprend un ensemble de plis fibreux superposés et disposés à l'intérieur d'une matrice de type résine durcie. Les plis fibreux peuvent être notamment réalisés en fibres de carbone, kevlar, etc. Ils peuvent également être tissés ou non tissés. Au sens de la présente demande, une peau de panneau sandwich 10 constitue un panneau auquel est susceptible de s'appliquer le procédé revendiqué. Comme visible sur la figure 1, la peau supérieure 3 et l'âme 2 alvéolaire ont été partiellement endommagées et doivent être réparées. Pour ce faire, et conformément à l'art antérieur, on définit une zone 15 de réparation 5 au niveau de laquelle on retire une portion endommagée de l'âme 2 alvéolaire ainsi que les plis et la matrice de la peau supérieure 3. Les bords de la zone de réparation 5 situés au niveau de la peau supérieure 3 sont préparés selon la méthode « scarf », c'est-à-dire en biseau. Ainsi, une surface entourant la zone de réparation 5 est découpée 20 ou abrasée de manière à exposer une section de chaque pli de ladite peau supérieure 3. La portion d'âme 2 qui a été retirée est remplacée par une portion de réparation 6. La portion de réparation 6 est fixée à l'aide de films adhésifs 6a, en l'espèce disposés latéralement et sur une surface inférieure de la 25 portion de réparation 6. Bien évidemment, d'autres moyens de maintien de la portion de réparation sont envisageables et laissés au choix de l'homme du métier. La peau supérieure 3 est ensuite réparée de la manière suivante. Un ensemble de plis de réparation 7 est mis en place au niveau de 30 la zone de réparation 5, lesdits plis de réparation étant disposés pour épouser la forme en biseau du rebord de la zone de réparation. L'ensemble de plis de réparation 7 peut le cas échéant comprendre un ou plusieurs plis de remplissage 8 destinés à assurer le contact avec la portion de réparation 6 de l'âme 2 et la mise à niveau des plis de réparation. 35 L'ensemble de plis de réparation 7 peut également comprendre un ou plusieurs plis de recouvrement 9 supplémentaires destinés à assurer un recouvrement complet de la zone de réparation 5. La portion en biseau des plis de réparation 7 et le cas échéant du pli de remplissage 8 et du pli de recouvrement 9 peut être réalisée comme pour 5 le rebord de la zone de réparation 5, par abrasion contrôlée ou découpe. Le caractère rectiligne du biseau peut être également assuré par un pli d'interface 10, et plus particulièrement un pli adhésif permettant le maintient des plis de réparation 7. L'ensemble de plis de réparation 7 est mis en place de manière à 10 ce que chaque pli de réparation vienne en continuité du pli qu'il répare et le chevauche partiellement (plus précisément, en l'espèce il vient chevaucher sa portion d'extrémité en biseau). Bien évidemment, il est possible de prévoir plusieurs plis de réparation pour un pli réparé (figure 2), dans un tel cas on se réfère à l'ensemble de ces plis, pris par rapport au pli réparé. 15 Les plis de réparation 7 ainsi mis en place, un matériau destiné à former matrice est ajouté et polymérisé de manière à restaurer la matrice de la peau supérieure 3. Dans le cas d'une réparation de type dit « step », l'interface de réparation est préparée de manière à ce qu'une portion plane (et non plus 20 biseautée) de chaque pli soit découverte (figure 2, seule une moitié de la zone de réparation 5 est représentée). Ainsi, chaque pli de réparation 7 et de recouvrement vient chevaucher le pli adjacent, et non plus directement le pli réparé dans la continuité duquel il est installé. Comme on le voit, le dégagement nécessité par chaque pli ou 25 couche de la peau supérieure 3 est relativement important et ce de manière à pouvoir disposer d'une surface de chevauchement suffisante afin d'assurer la bonne transmission des efforts entre les plis de la peau parente aux plis de réparations. Ainsi, la zone de réparation 5 s'étend sur une zone beaucoup plus 30 importante que la zone endommagée. Conformément à la présente demande, le procédé de réparation comprend une étape visant à disposer les plis de réparation de part et d'autre du panneau de la zone de réparation par rapport à un plan neutre (ou plan de symétrie) du panneau à réparer (dans l'exemple précédent selon l'art antérieur, 35 le panneau à réparer est la peau supérieure 3).

Ainsi, en disposant les plis de réparation de part et d'autre de la zone de réparation, la surface de chevauchement desdits plis ne s'étend plus d'un seul côté du panneau, mais peut être réalisée des deux côtés du panneau. Elle peut être ainsi raccourcie et la taille de la zone de réparation s'en trouve réduite d'autant. Avantageusement, les plis de réparation sont disposés de manière symétrique par rapport à un plan neutre du panneau à réparer. De cette manière, la fraction de la zone de réparation dédiée à la mise en place des plis de réparation peut être divisée sensiblement par deux, la surface de chevauchement étant répartie de manière sensiblement égale des deux côtés du panneau. Les figures 3 à 5 illustrent ce procédé de réparation avec les méthodes de réparation en biseau (figure 4), en marches (figure 3) et en décalage (figure 5). Seule une moitié de la zone de réparation 5 est 15 représentée sur les figures 3 et 4. Conformément à la présente demande, les plis de réparation 7 sont disposés de manière à venir en chevauchement des plis du panneau de part et d'autre de la zone de réparation par rapport à un plan neutre du panneau à réparer (pli médian).

20 On notera que sur les figures 3 et 4, il est prévu deux plis de réparation 7 par pli réparé. De manière avantageuse, les plis de réparation 7 et le cas échéant de recouvrement 9 et de remplissage 8 sont appliqués de part et d'autre de la zone de réparation de manière sensiblement symétrique par rapport à un plan 25 neutre du panneau (pli médian). On notera que pour une réparation de type offset (figure 5), la portion des plis du panneau 3 et de la matrice qui a été retirée au niveau de la zone de réparation est comblée à l'aide d'un matériau de comblement 10, qui peut être un matériau composite de remplacement de type fibre / résine.

30 Bien que l'invention ait été décrite avec un exemple particulier de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de réparation d'un panneau composite comprenant un ensemble de plis superposés disposés à l'intérieur d'une matrice, comprenant les étapes visant à : - Retirer les plis et la matrice du panneau au niveau d'une zone de réparation. - Mettre en place au niveau de la zone de réparation ainsi dégagée un ensemble de plis de réparation, lesdits plis de réparation étant disposés de manière à venir en chevauchement avec des plis du panneau à réparer, - Procéder au durcissement d'un matériau destiné à former une matrice autour des plis de réparations, caractérisé en ce que les plis de réparation sont disposés de manière à venir en chevauchement des plis du panneau de part et d'autre de la zone de réparation par rapport à un plan neutre du panneau à réparer.
2. 2. Procédé de réparation d'un panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plis de réparation sont appliqués de part et d'autre de la zone de réparation de manière sensiblement symétrique.
3. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les plis de réparation sont appliqués de part et d'autre du panneau sur une surface de chevauchement au moins partiellement en biseau.
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les plis de réparation sont appliqués de part et d'autre du panneau sur une surface au moins partiellement formant des marches.
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les plis de réparation sont appliqués de part et d'autre du panneau sur une surface de chevauchement de manière dite en décalage.
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau destiné à former matrice est identique au matériau formant la matrice d'origine du panneau.
7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la matrice est une résine.
8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les plis de réparation sont des plis secs non préimprégnés.
9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que les plis de réparation sont des plis préimprégnés du matériau destiné à former la matrice.
10. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le panneau est une peau d'un panneau sandwich comprenant une âme.
11. 11. Panneau composite comprenant un ensemble de plis superposés disposés à l'intérieur d'une matrice, caractérisé en ce qu'il est obtenu par un procédé de réparation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.