FR3029831A1 - Procede pour la reparation d’un panneau acoustique en materiau composite - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé pour la réparation d'un panneau (10) composite, ledit panneau comportant au moins une première peau (12) composite qui est délimitée par une face inférieure (18), caractérisé en ce qu'il comporte une étape de découpage qui consiste à former un trou (22) étagé en escalier au moins dans la première peau (12), une étape d'appareillage qui consiste à agencer une face d'appui d'un outil de formage contre la face inférieure (18) de la première peau (12), une étape de reconstitution de la première peau (12) consistant à refermer le trou (22) au moyen d'une pièce de réparation (38) et une étape de fixation qui consiste à fixer la pièce de réparation (38) sur la première peau (12) par des moyens de fixation (42) mécanique.
Description
1 L'invention concerne un procédé pour la réparation d'un panneau composite, et plus particulièrement un procédé pour la réparation d'une peau acoustique d'un panneau composite pour nacelle 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. Afin de réduire la pollution sonore engendrée par le turboréacteur, il est courant d'équiper plusieurs parties de la nacelle et / ou du turboréacteur de 15 structures d'atténuation acoustiques. Ces parties de la nacelle et / ou du turboréacteur pourront être, par exemple, une surface interne de veine de circulation d'air pour un turboréacteur double flux, une surface de tuyère ou de cône d'éjection, etc. Une structure d'atténuation acoustique se présente généralement 20 sous la forme d'un panneau acoustique de type sandwich à âme alvéolaire comprenant, au moins un résonateur, par exemple de type nid d'abeille, recouvert d'une peau externe perforée (dite peau acoustique) et d'une peau interne pleine (dite peau support ou structurante). L'une et / ou l'autre de ces peaux pourront être réalisées en 25 matériau composite comprenant un ensemble de fibres (superposition de plis fibreux), noyées dans une résine polymérisée. Les peaux internes sont des surfaces du panneau qui sont exposées au flux d'air circulant à travers l'ensemble propulsif et peuvent être endommagées, et notamment subir des déchirures, perforations, décollements, 30 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, en termes de performances acoustiques et de tenue structurale. Dans le cas d'un endommagement d'une peau du panneau, il est 35 connu de réparer la peau en utilisant un doubleur, c'est-à-dire une portion de 302 983 1 2 peau, métallique ou composite par exemple, fixée en superposition sur la peau à réparer au niveau de la zone endommagée. L'utilisation de tels doubleurs présente notamment l'inconvénient de former une surépaisseur sur la peau du panneau qui, en particulier dans le 5 cas d'une réparation d'une peau externe, perturbe l'écoulement du flux d'air qui traverse la veine délimitée par cette peau externe. On connait également un procédé de réparation d'un panneau composite ( du type monolithique, c'est-à-dire ne présentant pas un structure en sandwich) décrit dans le document US-2014141190, qui consiste à retirer la 10 partie endommagée du panneau en formant un trou tronconique en laissant une cloison de support à l'extrémité la plus étroite du trou, et à remplir le trou avec un matériau de réparation. Ce type de procédé ne garantit pas une résistance mécanique suffisante pour être appliqué à un panneau acoustique de nacelle de 15 turboréacteur qui est fortement solicité. La présente invention vise notamment à résoudre ces inconvénients et se rapporte pour ce faire à un procédé pour la réparation d'un panneau composite, ledit panneau comportant au moins une première peau composite qui est délimitée par une face inférieure formant paroi du panneau, 20 et une face supérieure, lesdites faces s'étendant transversalement, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de découpage qui consiste à former un trou étagé au moins dans la première peau, le trou présentant une forme globalement tronconique de section décroissante vers la face inférieure de la première 25 peau, et le trou étant délimité par un bord périphérique formant des marches dans la première peau, chaque marche s'étendant de façon circonférentielle autour du trou en délimitant un logement adapté pour recevoir un pli fibreux, - une étape d'appareillage qui consiste à agencer une face d'appui d'un outil de formage contre la face inférieure de la première peau, la face 30 d'appui de l'outil présentant une forme épousant la face inférieure de la première peau, au moins à la périphérie du trou, - une étape de reconstitution de la première peau qui consiste à refermer le trou au moyen d'une pièce de réparation, la pièce de réparation étant formée par des plis fibreux déposés, de façon superposée, dans chaque 35 logement associé formé par le trou, en commençant par déposer un premier pli 3029831 3 fibreux sur la face d'appui de l'outil de formage, le premier plis fibreux étant affleurant à la face inférieure de la première peau, et - une étape de fixation qui consiste à fixer la pièce de réparation sur la première peau par des moyens de fixation mécanique.
Ainsi, le procédé selon l'invention permet à la pièce de réparation d'affleurer la première peau du panneau et de conserver les propriétés aérodynamiques du panneau. De plus, le procédé selon l'invention permet d'assurer une bonne tenue mécanique de la pièce de réparation.
Le procédé comporte une étape de perçage acoustique qui consiste à réaliser des perforations dans la pièce de réparation pour favoriser les caractéristiques d'absorption acoustique du panneau. Cette étape du procédé permet de conserver les propriétés acoustiques du panneau.
Aussi, les moyens de fixation comportent des inserts métalliques qui s'étendent chacun globalement perpendiculairement à la première peau et qui sont conçus pour relier la pièce de réparation sur la première peau. Avantageusement, la pièce de réparation forme une surépaisseur de renfort, qui est agencée à l'opposé de la face inférieure de la première 20 peau, et qui est conçue pour favoriser l'ancrage des moyens de fixation dans le pièce de réparation. Cette caractéristique permet de renforcer la liaison mécanique de la pièce de réparation sur la première peau du panneau. Selon un autre aspect, le trou formé dans le panneau au cours de 25 l'étape de découpage présente une forme polygonale. Le panneau composite comporte une âme alvéolaire en nid d'abeille en aluminium qui est découpée au cours de l'étape de découpage, le procédé comportant une étape de réparation de ladite âme alvéolaire qui consiste à combler le trou formé dans l'âme alvéolaire par un noyau 30 complémentaire alvéolaire. De plus, le panneau est du type sandwich et il comporte une seconde peau composite qui s'étend globalement parallèlement à la première peau et qui est découpée au cours de l'étape de découpage, le procédé comportant une étape de réparation de la seconde peau qui consiste à fermer 35 le trou formé dans la seconde peau par une plaque de fermeture rapportée. 3029831 4 En outre, le procédé comporte une première étape de cuisson qui consiste à cuire la pièce de réparation et une seconde étape de cuisson qui consiste à cuire la plaque de fermeture, la première étape de cuisson étant réalisée avant la seconde étape de cuisson. 5 La cuisson en deux temps permet de solidifier la pièce de réparation avant d'agencer la plaque de fermeture pour ne pas déformer la pièce de réparation. Enfin, la face d'appui de l'outil de formage est conçue pour monter en température de façon à cuire la pièce de réparation à la suite de l'étape de 10 reconstitution. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en section transversale qui 15 illustre une réparation d'un panneau acoustique comportant une pièce de réparation, suivant le procédé selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique de détail en section transversale selon le cadre II de la figure 1, qui illustre la dépose de plis fibreux sur un outil de formage ; - la figure 3 est une vue schématique de détail en section transversale selon le cadre II de la figure 1, qui illustre les moyens de fixation de la pièce de réparation ; - la figure 4 est une vue schématique de dessous, qui illustre le panneau acoustique de la figure 1 réparé suivant le procédé selon l'invention.
Dans la description et les revendications, on utilisera à titre non limitatif les expressions « supérieur », « inférieur » et leurs dérivés en référence à la partie supérieure et à la partie inférieure respectivement des figures 1 à 3. De plus, pour clarifier la description et les revendications, on adoptera à titre non limitatif la terminologie longitudinal, vertical et transversal 30 en référence au trièdre L, V, T indiqué aux figures, le terme « vertical » étant utilisé sans référence à la gravité terrestre. Pour les différentes variantes de réalisation, les mêmes références pourront être utilisées pour des éléments identiques ou assurant la même fonction, par souci de simplification de la description.
3029831 5 On a représenté à la figure 1 un panneau 10 composite du type sandwich adapté pour entrer dans la fabrication d'une structure d'atténuation acoustique d'une nacelle de turboréacteur. Le panneau 10 comporte une première peau 12 inférieure 5 composite, formant la peau externe du panneau 10, aussi appelée peau acoustique, et une seconde peau 14 supérieure composite formant la peau interne du panneau 10. La première peau 12 et la seconde peau 14 s'étendent transversalement, perpendiculairement à la direction verticale, et délimitent 10 verticalement entre elles un espace dans lequel une âme alvéolaire 16 formant résonateur est logée. L'âme alvéolaire 16 est ici du type nid d'abeille, et de préférence un nid d'abeille 16 en aluminium adapté pour absorber les ondes acoustiques. La première peau 12 inférieure est délimitée par une face inférieure 15 18 formant paroi du panneau 10, et une face supérieure 20 agencée en regard de l'âme alvéolaire 16. Le panneau 10 représenté aux figures 1 à 4 a subi une détérioration réparée par la mise en oeuvre d'un procédé de réparation selon l'invention, procédé décrit ci-après.
20 Le procédé comporte une étape préliminaire de découpage qui consiste à former un trou 22 dans le panneau 10 afin de retirer la partie endommagée du panneau 10, le trou 22 traversant le panneau 10 de part en part. Comme on peut le voir à la figure 2, la première peau 12 inférieure 25 est formée de plusieurs plis 24 fibreux superposés, le trou 22 étant réalisé dans ces plis 24 de façon à donner au trou 22 une section transversale globalement tronconique de section décroissante depuis la face supérieure 20, jusqu'à la face inférieure 18 de la première peau 12. Plus particulièrement, le trou 22 est délimité par un bord 26 périphérique qui forme des marches 28 dans la première peau 12, chaque marche 28 s'étendant de façon circonférentielle autour du trou 22 en délimitant chacune un logement 30 transversal adapté pour recevoir un pli fibreux associé. Les logements 30 ainsi formés sont superposés verticalement, 35 chaque logement 30 recouvrant entièrement et débordant le logement 30 directement inférieur.
3029831 6 A cet effet, la première peau 12 est découpée pli par pli, de haut en bas, en commençant par la face supérieure 20 de la première peau 12, de sorte que chaque pli 24, sauf le pli inférieur, présente une bande 32 globalement annulaire découverte.
5 Le trou 22 formé dans le panneau 10 au cours de l'étape de découpage présente une forme polygonale. A la suite de l'étape de découpage, le procédé comporte une étape d'appareillage qui consiste à agencer une face d'appui 34 d'un outil 36 de formage contre la face inférieure 18 de la première peau 12.
10 La face d'appui 34 de l'outil 36 présente une forme sensiblement identique à la forme de la portion retirée de la face inférieure 18 de la première peau 12, de sorte que la face d'appui 34 de l'outil 36 soit en appui sans jeu sur la face inférieure 18 de la première peau 12, notamment à la périphérie du trou 22.
15 L'étape de d'appareillage est suivie par une étape de reconstitution de la première peau 12 qui consiste, dans un premier temps, à refermer le trou 22 au moyen d'une pièce de réparation 38. La pièce de réparation 38 est formée par des plis 40 de réparation qui sont déposés successivement dans chaque logement 30 du trou de façon 20 superposée, en commençant par déposer un premier pli 40 sur la face d'appui 34 de l'outil 36 de formage. Comme on peut le voir à la figure 2, le premier pli 40 de réparation déposé, ici le pli 40 inférieur, affleure la face inférieure 18 de la première peau 12, permettant ainsi à la première peau 12 de retrouver ses caractéristiques 25 aérodynamiques d'origine. Chaque pli 40 de réparation présente une forme géométrique complémentaire à la forme du logement 30 associé. En référence à la figure 3, chaque pli 40 de réparation est en appui à la fois sur le pli 40 de réparation directement inférieur et sur la bande 32 du 30 pli 24 d'origine directement inférieur, un tel agencement favorisant la cohésion entre les plis 24 d'origine de la première peau 12 et les plis 40 rapportés de la pièce de réparation 38. Une fois la pièce de réparation 38 déposée, le procédé comporte une étape de fixation qui consiste à fixer la pièce de réparation 38 sur la peau 35 inférieure 12 par des moyens de fixation 42 mécanique, représentés aux figures 3 et 4.
3029831 7 On entend par moyen de fixation 42 mécanique tout moyen de fixation autre qu'une fixation du type par collage. De préférence, les moyens de fixation 42 mécanique sont des inserts métalliques rapportés conçus pour résister à de fortes contraintes 5 mécaniques, et de préférence des rivets 42, les rivets présentant l'avantage de ne pas, ou peu, faire saillie par rapport à la face inférieure 18 de la première peau 12. Selon la figure 4, les moyens de fixation comportent deux rangées de rivets 42 qui sont agencés sur une bande périphérique de la pièce de 10 réparation 38, chaque rivet 42 s'étendant verticalement de façon à traverser et relier la pièce de réparation 38 sur la peau inférieure 12. Avantageusement, la partie supérieure de la pièce de réparation 38 comporte une surépaisseur 44 de renfort illustrée à la figure 3, qui est formée de plis fibreux par exemple, et qui est conçue pour favoriser l'ancrage des 15 rivets 42 dans la pièce de réparation 38. La surépaisseur 44 est par exemple de l'ordre de deux millimètres d'épaisseur. Le procédé selon l'invention comporte également une étape de réparation du nid d'abeille 16 qui consiste à combler le trou formé dans le nid d'abeille 16 par un noyau 46 en nid d'abeille, visible à la figure 1.
20 A cet effet, le noyau 46 est agencé sur la face supérieure de la pièce de réparation 38. Aussi, le procédé comporte une étape de réparation de la seconde peau 14 supérieure du panneau 10, qui consiste à fermer le trou formé dans la seconde peau 14 par une plaque 48 de fermeture rapportée.
25 Comme on peut le voir à la figure 1, la plaque 48, qui est par exemple formé de plis fibreux, s'étend transversalement sur le trou formé dans la seconde peau 14, la plaque 48 comportant une bande périphérique de recouvrement 50 qui s'étend sur la seconde peau 14. La bande périphérique de recouvrement 50 est fixée sur la seconde 30 peau 14 par des moyens de fixation, par exemple des rivets 52. De préférence, le nid d'abeille 16 d'origine est équipé d'une pluralité d'inserts 54 qui s'étendent verticalement et qui sont conçus pour favoriser l'ancrage des rivets 52 associés. Selon un autre aspect, le procédé selon l'invention comporte une 35 première étape de cuisson qui consiste à cuire la pièce de réparation 38 et une 3029831 8 seconde étape de cuisson qui consiste à cuire la plaque 48, pour polymériser ces pièces. Dans ce but, la pièce de réparation 38 et la plaque 48 sont imprégnées d'une résine polymère.
5 De préférence, la première étape de cuisson est réalisée avant la seconde étape de cuisson, pour solidifier la pièce de réparation 38 avant de disposer la plaque 48. Une telle chronologie vise à empêcher la déformation de la pièce de réparation 38 par appui de la pièce complémentaire 46 en nid d'abeille au 10 cours de la pose de la plaque 48. Avantageusement, la face d'appui 34 de l'outil 36 de formage est conçue pour monter en température de façon à cuire la pièce de réparation 38 directement à la suite de l'étape de reconstitution. A cet effet, l'outil 36 embarque des moyens de chauffage, comme 15 une résistance électrique par exemple. Selon un autre aspect, le procédé comporte une étape de perçage acoustique qui consiste à réaliser des perforations 56 dans la pièce de réparation 38 pour favoriser les caractéristiques d'absorption acoustique du panneau, comme on peut le voir à la figure 4.
20 La présente description de l'invention est donnée à titre d'exemple non limitatif. 25
Claims (9)
- REVENDICATIONS1. Procédé pour la réparation d'un panneau (10) composite, ledit panneau comportant au moins une première peau (12) composite qui est délimitée par une face inférieure (18) formant paroi du panneau (10), et une face supérieure (20), lesdites faces (18, 20) s'étendant transversalement, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de découpage qui consiste à former un trou (22) étagé au moins dans la première peau (12), le trou (22) présentant une forme globalement tronconique de section décroissante vers la face inférieure (18) de la première peau (12), et le trou (22) étant délimité par un bord (26) périphérique formant des marches (28) dans la première peau (12), chaque marche (28) s'étendant de façon circonférentielle autour du trou (22) en délimitant un logement (30) adapté pour recevoir un pli fibreux, - une étape d'appareillage qui consiste à agencer une face d'appui (34) d'un outil (36) de formage contre la face inférieure (18) de la première peau (12), la face d'appui (34) de l'outil (36) présentant une forme épousant la face inférieure (18) de la première peau (12), au moins à la périphérie du trou (22), - une étape de reconstitution de la première peau (12) qui consiste à refermer le trou (22) au moyen d'une pièce de réparation (38), la pièce de réparation (38) étant formée par des plis (40) fibreux déposés, de façon superposée, dans chaque logement (30) associé formé par le trou (22), en commençant par déposer un premier pli (40) fibreux sur la face d'appui (34) de l'outil (36) de formage, le premier plis fibreux étant affleurant à la face inférieure (18) de la première peau (12), - une étape de fixation qui consiste à fixer la pièce de réparation (38) sur la première peau (12) par des moyens de fixation (42) mécanique.
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il 30 comporte une étape de perçage acoustique qui consiste à réaliser des perforations dans la pièce de réparation (38) pour favoriser les caractéristiques d'absorption acoustique du panneau (10).
- 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de fixation (42) comportent des 35 inserts métalliques qui s'étendent chacun globalement perpendiculairement à 302 9 83 1 10 la première peau (12) et qui sont conçus pour relier la pièce de réparation (38) sur la première peau (12).
- 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce de réparation (38) forme une 5 surépaisseur (44) de renfort, qui est agencée à l'opposée de la face inférieure (18) de la première peau (12), et qui est conçue pour favoriser l'ancrage des moyens de fixation (42) dans le pièce de réparation (38).
- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le trou (22) formé dans le panneau (10) au 10 cours de l'étape de découpage présente une forme polygonale.
- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le panneau (10) composite comporte une âme alvéolaire (16) en nid d'abeille en aluminium qui est découpée au cours de l'étape de découpage, le procédé comportant une étape de réparation de ladite 15 âme alvéolaire (16) qui consiste à combler le trou formé dans l'âme alvéolaire (16) par un noyau (46) complémentaire alvéolaire.
- 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le panneau (10) est du type sandwich et il comporte une seconde peau (14) composite qui s'étend globalement 20 parallèlement à la première peau (12) et qui est découpée au cours de l'étape de découpage, le procédé comportant une étape de réparation de la seconde peau (14) qui consiste à fermer le trou formé dans la seconde peau (12) par une plaque (48) de fermeture rapportée.
- 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il 25 comporte une première étape de cuisson qui consiste à cuire la pièce de réparation (38) et une seconde étape de cuisson qui consiste à cuire la plaque (48) de fermeture, la première étape de cuisson étant réalisée avant la seconde étape de cuisson.
- 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce que la face d'appui (34) de l'outil (36) de formage est conçue pour monter en température de façon à cuire la pièce de réparation (48) à la suite de l'étape de reconstitution. 35
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- 2015-12-11 WO PCT/FR2015/053459 patent/WO2016092238A1/fr active Application Filing
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