FR3011372A1 - Reparation d'une structure sandwich par l'intermediaire de fixations noyees dans de la resine - Google Patents

Reparation d'une structure sandwich par l'intermediaire de fixations noyees dans de la resine Download PDF

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Abstract

Panneau présentant une structure de type sandwich comprenant une âme 1 prise en sandwich entre une première peau 2 et une seconde peau 3, et un ensemble de réparation de l'une desdites peaux comprenant de la résine 4a et un doubleur 4b caractérisé en ce que l'ensemble de réparation comprend une pluralité de fixations 4c non-traversantes destinées à fixer le doubleur 4b sur la peau à réparer, présentant chacune sensiblement une forme de tige surmontée d'une tête, fixées au panneau acoustique par l'intermédiaire de la résine 4a injectée dans l'âme 1.

Description

L'invention se situe dans le domaine des nacelles de turboréacteurs d'aéronef et concerne plus particulièrement la réparation des panneaux présentant une structure de type sandwich, acoustiques ou non acoustiques, comme par exemple des panneaux acoustiques.
Classiquement, les panneaux acoustiques de nacelles d'aéronef comprennent une structure sandwich comportant deux parois externes entre lesquelles est disposée une structure en nid d'abeilles. L'une de ces parois externes, appelée peau acoustique est percée d'une pluralité de petites perforations de manière à ce que la peau acoustique soit rendue acoustiquement transparente, c'est-à-dire que les perturbations acoustiques générées par la nacelle sont absorbées par ces peaux acoustiques via ces orifices et restent ensuite emprisonnées dans la structure acoustique au moyen de la structure en nid d'abeilles et de l'autre paroi externe pouvant être soit acoustiquement transparente, soit acoustiquement réflective. Les parois externes des panneaux acoustiques sont classiquement assemblées à la structure en nid d'abeilles par brasage après une étape de mise en forme. En fonctionnement de l'aéronef, l'efficacité acoustique et 20 aérodynamique de ces panneaux acoustiques peut être altérée lorsque leurs peaux acoustiques sont endommagées par déformation ou qu'une partie de leur surface a été arrachée par l'impact d'un objet notamment en phase de vol. Actuellement, la réparation de panneaux acoustiques ne se préoccupe pas de la restitution des propriétés acoustiques et se contente 25 simplement des propriétés mécaniques si cette réparation ne consiste pas directement à remplacer les panneaux acoustiques endommagés. La restitution des propriétés mécaniques d'un panneau acoustique peut passer notamment par un remplacement des panneaux acoustiques ; ou encore par une réparation impliquant la pose d'une portion de peau appliquée 30 en superposition sur la peau à réparer, aussi appelée doubleur, à l'aide d'un grand nombre de fixations de types rivets traversant l'épaisseur du panneau acoustique ou non, c'est-à-dire aveugles, de la résine est parfois utilisée dans le cas où les fixations sont des rivets traversant l'épaisseur du panneau acoustique. 35 Toutefois, ces solutions présentent des inconvénients notamment en ce que, pour le remplacement des panneaux acoustiques, les délais de remplacements peuvent être longs, ce qui implique aussi un coût et qu'en plus, un panneau acoustique en soi est cher. En ce qui concerne les types de réparations actuellement pratiquées sur les panneaux acoustiques endommagés, le principal défaut vient notamment des rivets aveugles, ce qui limite la contrôlabilité de ces rivets du fait que les bulbes des rivets se trouvant à l'intérieur de la structure en nid d'abeilles sont difficilement accessibles, entraînant par la même occasion une certification rendue difficile liée à ces problèmes de contrôlabilité. De surcroît, la pose des rivets nécessite une peau d'accroche étendue car les rivets sont inutilisables dans la zone de réparation notamment dans le cas d'un arrachage d'une partie d'une paroi externe d'un panneau acoustique, ce qui augmente la surface du doubleur à fixer car il s'étend non seulement au-dessus de la partie endommagée du panneau acoustique, mais aussi largement autour pour pouvoir fixer les rivets. Un autre problème notable lié à la technique de fixation d'un doubleur pour réparer une paroi endommagée d'un panneau acoustique est que le grand nombre de fixations traversantes nécessite le perçage d'un grand nombre d'orifices pour ces fixations, réduisant ainsi les performances mécaniques du panneau acoustique.
Un but de la présente invention est de proposer un panneau comprenant un ensemble de réparation affranchi notamment des inconvénients précités et notamment de fournir un ensemble de réparation permettant de restituer les propriétés mécaniques du panneau, tout en améliorant la contrôlabilité de la réparation, et ce d'une façon moins coûteuse qu'un remplacement de panneau, et d'une façon plus fiable que les ensembles de réparation. La présente invention concerne un panneau présentant une structure sandwich comprenant une âme prise en sandwich entre une première peau et une seconde peau, et un ensemble de réparation de l'une desdites peaux comprenant de la résine et un doubleur remarquable en ce que l'ensemble de réparation comprend une pluralité de fixations non-traversantes aptes à fixer le doubleur sur la peau à réparer, présentant chacune sensiblement une forme de tige surmontée d'une tête, fixées au panneau par l'intermédiaire de la résine injectée dans l'âme.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le panneau présente les caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons possibles : - le doubleur est fabriqué à partir de métal ; - le doubleur est fabriqué à partir d'un matériau composite ; - le panneau est un panneau acoustique ; - le doubleur est fabriqué de manière à ce qu'il soit acoustiquement transparent ; - la tige de chacune des fixations présente des rainures sur sa périphérie ; - les fixations sont de type vis ; - dans le cas où la peau endommagée est la première peau acoustique perforée, les perforations acoustiques situées aux alentours des fixations sont comblées par la résine ; - des renforts sont disposés entre le doubleur et la peau endommagée ; - les renforts sont fabriqués à partir de drapage de plis de tissu ; - les plis de tissu sont fabriqués à partir de métal ; ainsi la capacité de drainage d'un courant électrique dû à la foudre du panneau peut être conservée ; - les plis de tissu sont fabriqués à partir de carbone ; - les plis de tissu sont fabriqués à partir de verre ; - les renforts sont des rondelles plates ; - les renforts sont des rondelles cuvettes. Cette solution permet de renforcer la structure du panneau, notamment dans la mesure où les contraintes que subit la peau endommagée 30 réparée du panneau au niveau du doubleur sont reprises par l'ensemble du panneau acoustique selon l'invention. De surcroît, cette solution permet, le cas échéant, d'avoir un ensemble de réparation comprenant un doubleur acoustiquement transparent, de manière à améliorer les performances acoustiques du panneau selon 35 l'invention, et ce tout en conservant des propriétés mécaniques du panneau selon l'invention accrues par rapport aux panneaux comportant un ensemble de réparation existant. D'autre part, l'ensemble de réparation selon l'invention peut être agencé sur des panneaux acoustiques présentant des peaux très fines. L'invention concerne aussi un procédé de réparation d'un panneau selon l'invention remarquable en ce qu'il comprend au moins une étape d'injection de résine dans l'âme du panneau destiné à recevoir les fixations et au moins une étape de pose des fixations non-traversantes. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le procédé comprend l'une ou plusieurs des étapes suivantes : - la résine est polymérisée après la pose des fixations ; 15 - la résine est polymérisée avant la pose des fixations de type vis - la résine est taraudée successivement à sa polymérisation afin de permettre le vissage des fixations ; - dans le cas où la peau endommagée est la première peau 20 acoustique perforée, la résine est injectée jusqu'à ce qu'elle atteigne les perforations et les comble. Une telle méthode de réparation d'un panneau selon l'invention permet d'éviter de remplacer les panneaux présentant une structure sandwich 25 notamment acoustiques endommagés, de faciliter la certification de la réparation par rapport à l'utilisation de rivets aveugles, de maintenir l'intégrité de la liaison entre la peau endommagée réparée et la structure en nid d'abeilles, l'utilisation de la résine permet d'utiliser la structure en nid d'abeilles en plus de la seconde peau acoustique pour reprendre les efforts s'appliquant 30 sur la peau endommagée réparée et permet enfin de restituer au panneau acoustique ses propriétés mécaniques sans recours à des techniques de collage. L'invention concerne aussi un aéronef comprenant un panneau 35 selon l'invention. 10 On décrit à présent, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs modes de réalisation possibles de l'invention, en référence aux figures annexées ; sur l'ensemble des figures, des références identiques ou analogues désignent des organes ou ensembles d'organes identiques ou analogues : - la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un panneau acoustique selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe transversale d'un panneau acoustique selon un second mode de réalisation de la présente invention ; - la figure 3 est une vue schématique en coupe transversale d'un panneau acoustique selon un troisième mode de réalisation de la présente invention.
En référence à la figure 1, on décrit le panneau acoustique selon le premier mode de réalisation de la présente invention. Le panneau acoustique comprend une structure en nid d'abeilles1 prise en sandwich entre une première peau acoustique perforée 2 présentant un endommagement par retrait d'une portion de la première peau 2 et une seconde peau acoustiquement réflective 3, et un ensemble de réparation 4 de la première peau 2 acoustique perforée comprenant de la résine 4a, un doubleur 4b, une pluralité de fixations 4c aptes à fixer le doubleur 4b sur la première peau 2 endommagée. Les fixations 4c sont non-traversantes, c'est-à-dire aveugles, au regard de l'épaisseur du panneau acoustique et présentent chacune une forme de tige surmontée d'une tête protubérante (c'est-à-dire non fraisée, ou autrement dit non conique). La tige de chacune des fixations présente une section transversale cylindrique et est filetée sur sa périphérie, de telle sorte que les fixations 4c sont des fixations de type vis. L'invention ne se limite pas à une tige de section transversale cylindrique, mais peut aussi par exemple présenter une section transversale carré.
L'invention ne se limite pas non plus à un filetage sur la périphérie de la tige mais peut aussi comprendre par exemple un rainurage sur la périphérie de la tige contenant une section transversale de la tige. L'invention ne se limite pas non plus à des fixations 4c à tête 5 protubérante, les têtes des fixations 4c peuvent aussi être des têtes fraisées (ou dit autrement coniques) par exemple. Les fixations 4c sont fixées au panneau acoustique par l'intermédiaire d'une résine 4a injectée dans la structure en nid d'abeilles 1. Le doubleur 4b permet de recouvrir la zone de retrait 5 où la portion 10 de la première peau 2 a été retirée de telle sorte qu'il s'étend au-delà de la zone de retrait 5. Le doubleur 4b présente des perforations destinées à être traversées par les fixations 4c, disposées de telle sorte que ces perforations (non représentées) soient en regard de perforations (non représentées) de la 15 première peau 2 destinées à être traversées par les fixations 4c. Comme cela est particulièrement visible sur la figure 1, les alvéoles dans lesquelles est injectée de la résine 4a sont les alvéoles 6 situées en regard des perforations destinées à être traversées par les fixations 4c pratiquées sur la première peau 2 et le doubleur 4b agencées entre elles selon 20 la manière décrite ci-dessus. Le doubleur 4b est fabriqué à partir d'un matériau composite de manière à ce qu'il soit acoustiquement transparent. Bien entendu, le doubleur 4b selon l'invention peut aussi être fabriqué à partir de tout autre matériau connu de l'homme du métier seyant à 25 l'utilisation qui est faite du doubleur 4b, par exemple un matériau métallique. Selon ce premier mode de réalisation, la résine 4a est injectée dans les alvéoles 6 puis le doubleur 4b est installé sur la première peau 2 selon la configuration décrite plus haut, et enfin les fixations 4c sont introduites dans les perforations pratiquées à cet effet de telle sorte qu'elles sont noyées dans 30 la résine injectée encore visqueuse. La résine 4a est ensuite polymérisée, et les fixations 4c sont ainsi piégées et fixées, notamment grâce au filetage, dans la résine ainsi durcie. La viscosité de la résine 4a peut être déterminée de telle sorte que la résine puisse pénétrer aisément dans les filetages des fixations 4c. Toutefois, ce mode de réalisation ne se limite pas à une pose des 35 fixations 4c avant la polymérisation de la résine 4a. La polymérisation de la résine 4a peut aussi être effectuée avant la pose des fixations 4c. La résine 4a ainsi durcie est ensuite taraudée au niveau des perforations de la première peau 2 acoustique et du doubleur 4b disposés en regard destinés à être traversés par les fixations 4c. Les taraudages de la résine sont réalisés de manière à ce que les fixations 4c puissent être vissées dans les trous taraudés ainsi obtenus. En référence à la figure 2, on décrit le panneau acoustique selon le second mode de réalisation de la présente invention. Le panneau acoustiqueselon ce second mode de réalisation est structuré de la même manière que celui selon le premier mode de réalisation de la présente invention, tout en comportant la différence selon laquelle les perforations acoustiques7 situées aux alentours des fixations 4c sont comblées par la résine 4a pendant l'injection de la résine 4a dans les alvéoles 6. Ainsi, les propriétés mécaniques de la première peau 2 acoustique 15 sont accrues suite à l'endommagement de la première peau 2. En référence à la figure 3, on décrit le panneau acoustique selon le troisième mode de réalisation de la présente invention. Le panneau acoustique selon ce mode de réalisation présente une 20 structure similaire à celle du panneau acoustique selon le premier mode de réalisation à la différence près que des renforts 8 sont disposés entre le doubleur 4b et la première peau 2 acoustique. Ces renforts 8 prennent la forme de rondelles plates dans le cas présent puisque la tête des fixations 4c est protubérante. 25 Toutefois l'invention ne se limite pas à des renforts 8 sous forme de rondelles plates mais les renforts 8 peuvent aussi être des rondelles cuvettes dont l'utilisation va généralement de pair avec celle de fixations 4c à têtes fraisées. D'autres types de renforts 8 peuvent être envisagés en fonction de la forme de la tête des fixations 4c mais aussi de leurs propriétés mécaniques, 30 par exemple des renforts consistant en des rondelles Grower, coniques, ondulées à deux ondes ou encore à dentures, elles permettent pour certaines d'absorber efficacement les vibrations très présentes au niveau des panneaux acoustiques et ainsi empêcher le risque de dévissage des fixations 4c dans le cas où ces fixations 4c sont vissées dans la résine 4a après sa polymérisation 35 et les opérations de taraudage, et pour d'autres de limiter le risque de dévissage de telles fixations 4c en retenant leur tête.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d'exemples mais qu'elle comprend tous les 5 équivalents techniques et les variantes des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons possibles.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS1. Panneau présentant une structure de type sandwich comprenant une âme 1 prise en sandwich entre une première peau 2 et une seconde peau 5 3, et un ensemble de réparation de l'une desdites peaux comprenant de la résine 4a et un doubleur 4b caractérisé en ce que l'ensemble de réparation comprend une pluralité de fixations 4c non-traversantes destinées à fixer le doubleur 4b sur la peau à réparer, présentant chacune sensiblement une forme de tige surmontée d'une tête, fixées au panneau acoustique par l'intermédiaire 10 de la résine 4a injectée dans l'âme 1.
  2. 2. Panneau selon la revendication 1 caractérisé en ce que la tige de chacune des fixations 4c présente des rainures sur sa périphérie.
  3. 3. Panneau selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que les fixations 4c sont de type vis. 15
  4. 4. Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend des renforts 8 disposés entre le doubleur 4b et la peau endommagée.
  5. 5. Panneau selon la revendication 4 caractérisé en ce que les renforts 8 sont fabriqués à partir de drapage de plis de tissu. 20
  6. 6. Panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le panneau est un panneau acoustique
  7. 7. Panneau selon la revendication 5 caractérisé en ce que dans le cas où la peau endommagée est la première peau 2 acoustique perforée, les perforations acoustiques 7 situées aux alentours des fixations sont comblées 25 par la résine 4a.
  8. 8. Panneau selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7 caractérisé en ce que le doubleur 4b est acoustiquement transparent.
  9. 9. Aéronef caractérisé en ce qu'il comprend un panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes. 30
  10. 10. Procédé de réparation d'un panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape d'injection de résine 4a dans l'âme 1 destinée à recevoir les fixations 4c et au moins une étape de pose des fixations 4c non-traversantes.
  11. 11. Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce que la 35 résine 4a est polymérisée après la pose des fixations 4c.
  12. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11 caractérisé en ce que dans le cas où la peau endommagée est la première peau 2 acoustique perforée, la résine 4a est injectée jusqu'à ce qu'elle atteigne les perforations 7 et les comble.
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