FR3059302A1 - Ensemble pour aeronef comprenant un panneau auto-raidi assemble a un element structurel au moyen d'une alternance de nervures terminales et de languettes terminales - Google Patents

Ensemble pour aeronef comprenant un panneau auto-raidi assemble a un element structurel au moyen d'une alternance de nervures terminales et de languettes terminales Download PDF

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Abstract

Pour permettre un assemblage robuste entre un élément structurel (42) et un panneau auto-raidi (44) comprenant une peau (46) et une structure de raidissement (48) formée d'un maillage de nervures (50) s'étendant en saillie à partir d'une première face (46A) de la peau, l'élément structurel (42) comporte au moins une extrémité (52) formée de languettes terminales (54) séparées par des échancrures (56) et appliquées sur la première face de la peau au niveau d'une partie d'extrémité (46B) de la peau. De plus, la structure de raidissement (48) comporte au moins une extrémité formée de plusieurs nervures terminales (58) s'étendant respectivement au travers des échancrures (56). Enfin, chacune des languettes terminales (54) est fixée à la partie d'extrémité (46B) de la peau au moyen d'organes de fixation (60) traversants.

Description

DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte au domaine des structures d'aéronefs et concerne plus particulièrement la liaison structurale entre un panneau auto-raidi et un élément structurel.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Dans les aéronefs conventionnels, il est courant d'utiliser des panneaux composés d'une peau et de raidisseurs fixés sur la peau pour lui conférer la rigidité nécessaire. La peau présente en général quelques millimètres d'épaisseur. Quant aux raidisseurs, ils sont par exemple à section en T ou en I et présentent chacun une semelle par laquelle ils sont assemblés à la peau, en général par rivetage.
Ces raidisseurs présentent une âme de hauteur suffisante pour permettre l'assemblage des raidisseurs entre eux et à la structure environnante au moyen d'éclisses fixées sur les âmes des raidisseurs.
La figure 1 illustre un exemple d'un tel panneau 10 conventionnel, en l'occurrence un panneau s'étendant au-dessus du pare-brise 12 d'un avion et relié à l'encadrement supérieur 14 du pare-brise et à un cadre circonférentiel de fuselage 15. Un tel panneau est parfois dénommé « casquette ».
La figure 1 montre la peau 16 du panneau 10 ainsi que des raidisseurs 18 de celui-ci, qui sont parfois dénommés « montants ». Ces raidisseurs sont raccordés entre eux, à l'encadrement 14 ou au cadre circonférentiel 15 au moyen d'éclisses.
La figure 2 illustre ainsi la liaison entre deux des raidisseurs 18A et 18B du panneau 10 au moyen d'éclisses 20.
Toutefois, les développements récents en matière de construction des aéronefs tendent à promouvoir l'utilisation de panneaux auto-raidis, c'est-à-dire formés d'une peau et d'une structure de raidissement intégrée à la peau. L'utilisation de panneaux auto-raidis permet de manière générale de réduire le nombre de pièces et le nombre d'opérations d'assemblage, de réduire le nombre d'organes de fixation et donc la masse du panneau, et d'améliorer la rigidité du panneau.
Cependant, la hauteur relativement réduite des nervures formant la structure de raidissement d'un tel panneau et la densité relativement élevée de ces nervures ne permettent pas l'assemblage par éclissage de la structure de raidissement à la structure environnante.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, économique et efficace à ce problème.
Elle propose à cet effet un ensemble pour aéronef, comprenant un élément structurel, ainsi qu'un panneau auto-raidi comprenant une peau et une structure de raidissement intégrée à la peau et formée d'un maillage de nervures s'étendant en saillie à partir d'une première face de la peau.
Selon l'invention, l'élément structurel comporte au moins une extrémité formée de plusieurs languettes terminales séparées les unes des autres par des échancrures et appliquées sur la première face de la peau du panneau auto-raidi au niveau d'une partie d'extrémité de la peau.
De plus, la structure de raidissement du panneau auto-raidi comporte au moins une extrémité formée de plusieurs nervures terminales s'étendant respectivement au travers des échancrures.
Enfin, chacune des languettes terminales est fixée à la partie d'extrémité de la peau du panneau auto-raidi au moyen d'organes de fixation traversants.
D'une manière générale, le positionnement en alternance des languettes terminales de l'élément structurel, et des nervures terminales de la structure de raidissement, permet un transfert d'inertie progressif entre le panneau auto-raidi et l'élément structurel.
L'invention permet ainsi un assemblage efficace entre un panneau autoraidi et un élément structurel adjacent.
Dans le cas particulier d'un panneau adjacent au pare-brise d'un aéronef, l'utilisation d'un panneau auto-raidi permet en particulier une meilleure résistance vis-à-vis des chocs avec des oiseaux ou autres projectiles susceptibles de heurter la pointe avant d'un aéronef.
De préférence, les languettes terminales comportent des nervures de rigidification respectives.
Dans ce cas, l'élément structurel comporte avantageusement une nervure principale à laquelle sont raccordées les nervures de rigidification respectives des languettes terminales.
De plus, chacune des nervures de rigidification respectives des languettes terminales présente avantageusement une hauteur qui se réduit en direction d'une extrémité libre de la languette terminale correspondante.
Par ailleurs, chacune des nervures terminales présente de préférence une hauteur qui se réduit en direction d'un fond de l'échancrure correspondante.
De préférence, la structure de raidissement du panneau auto-raidi comporte une nervure de fermeture à laquelle sont raccordées les nervures terminales.
Dans ce cas, chacune des nervures terminales est de préférence raccordée à une zone de raccordement à la nervure de fermeture, d'au moins une autre nervure de la structure de raidissement, agencée de l'autre côté de la nervure de fermeture par rapport à la nervure terminale.
Par ailleurs, dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les organes de fixation traversent conjointement les languettes terminales et la partie d'extrémité de la peau du panneau auto-raidi.
Les organes de fixation sont par exemple des rivets.
En variante, les organes de fixation peuvent être intégrés aux languettes terminales et traverser la partie d'extrémité de la peau du panneau auto-raidi, ou être intégrés à la partie d'extrémité de la peau du panneau auto-raidi et traverser les languettes terminales.
De préférence, les languettes terminales s'étendent dans un prolongement d'une semelle principale de l'élément structurel, de manière décalée par rapport à une surface de la semelle principale, de sorte que la partie d'extrémité de la peau présente une deuxième face, opposée à la première face, s'étendant dans un prolongement de ladite surface de la semelle principale.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'élément structurel est un encadrement de pare-brise, et le panneau auto-raidi forme une casquette ou une bavette de fuselage, ou dans lequel l'élément structurel est un encadrement de porte ou de hublot, et le panneau auto-raidi est un panneau de fuselage, ou dans lequel l'élément structurel est un encadrement de fond étanche, et le panneau auto-raidi forme un fond étanche avant ou arrière de fuselage d'aéronef
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention sera mieux comprise, et d'autres détails, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1, déjà décrite, est une vue schématique partielle de dessous d'une partie supérieure de pointe avant d'un aéronef conventionnel, illustrant une partie d'un encadrement de pare-brise et un panneau conventionnel pourvu de raidisseurs assemblés sur celui-ci ;
- la figure 2, déjà décrite, est une vue à plus grande échelle du détail II de la figure 1 ;
- les figures 3 à 5 sont des vues schématiques partielles, respectivement de face, en perspective, et en coupe, d'un ensemble pour aéronef selon un mode de réalisation préféré de l'invention, comprenant un panneau auto-raidi et un élément structurel assemblé à celui-ci.
Dans l'ensemble de ces figures, des références identiques peuvent désigner des éléments identiques ou analogues.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ D'UN MODE DE RÉALISATION PRÉFÉRÉ
Les figures 3-5 illustrent un ensemble pour aéronef 40, comprenant un élément structurel 42, en l'occurrence un encadrement supérieur de pare-brise, ainsi qu'un panneau auto-raidi 44 comprenant une peau 46 et une structure de raidissement 48 intégrée à la peau 46. Cette structure de raidissement est, de manière générale, formée d'un maillage de nervures 50 s'étendant en saillie à partir d'une première face 46A de la peau, destinée à être disposée d'un côté intérieur d'un aéronef équipé de l'ensemble 40.
Dans la description qui suit, les directions X, Y, et Z forment un repère orthonormé direct et correspondent respectivement aux directions longitudinale, transversale, et verticale de l'ensemble pour aéronef 40, correspondant respectivement aux directions longitudinale, transversale, et verticale d'un aéronef équipé de l'ensemble 40. La direction longitudinale X est orientée dans un sens d'avancement d'un tel aéronef.
Dans l'exemple illustré, le panneau 44 s'étend au-dessus du pare-brise 12 et est donc du type parfois dénommé « casquette ».
De plus, le maillage de nervures 50 est du type « isogrid », également dénommé « isogrille », c'est-à-dire formée d'un maillage triangulaire de nervures 36. D'autres configurations de maillages sont bien entendu possibles dans le cadre de la présente invention, par exemple un maillage de type « orthogrid », c'est-à-dire à maille rectangulaire ou carrée, ou encore un maillage à maille triangulaire évolutive, c'est-à-dire formée de triangles de dimensions variables en fonction de la zone considérée du panneau. Plus généralement, toutes les configurations possibles de maillage sont compatibles avec la présente invention.
Comme le montrent les figures 3 et 4, l'élément structurel 42 présente une extrémité arrière supérieure 52 formée de languettes terminales 54 qui sont séparées les unes des autres par des échancrures 56 de forme oblongue. Les languettes terminales 54 sont appliquées sur la première face 46A de la peau 46 du panneau autoraidi 44, au niveau d'une partie d'extrémité 46B de la peau (figure 5).
De plus, la structure de raidissement 48 du panneau auto-raidi comporte une extrémité avant inférieure formée de nervures terminales 58 s'étendant respectivement au travers des échancrures 56.
Comme cela apparaît plus clairement sur les figures 4 et 5, chacune des languettes terminales 54 est fixée à la partie d'extrémité 46B de la peau 46 du panneau auto-raidi au moyen d'organes de fixation 60 traversants. Dans l'exemple illustré, ces organes de fixation 60 traversent conjointement la languette terminale 54 et la partie d'extrémité 46B de la peau. Ces organes de fixation 60 sont de préférence des rivets. En variante, ces organes de fixation 60 traversants peuvent être intégrés aux languettes terminales 54 et traverser la partie d'extrémité 46B de la peau 46, ou inversement.
Les organes de fixation 60 travaillent principalement en cisaillement et assurent ainsi la fixation du panneau auto-raidi 44 à l'élément structurel 42.
D'une manière générale, le positionnement en alternance des languettes terminales 54 de l'élément structurel 42, et des nervures terminales 58 de la structure de raidissement 48, permet un transfert d'inertie progressif entre le panneau auto-raidi 44 et l'élément structurel 42.
Les organes de fixation 60 permettent le maintien de ces deux pièces l'une par rapport à l'autre et permettent en outre de garantir l'étanchéité de la jonction entre ces pièces.
Le nombre d'extrémités respectives de l'élément structurel 42 et de la structure de raidissement du panneau auto-raidi 44 concernées par le mode d'assemblage proposé par l'invention peut être supérieur à un, notamment dans le cas où l'élément structurel 42 et le panneau auto-raidi 44 présentent au moins un angle de part et d'autre duquel ces pièces sont assemblées.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, les languettes terminales 54 s'étendent dans un prolongement d'une semelle principale 62 de l'élément structurel 42 (figures 3 et 5), d'une manière décalée par rapport à une surface 62A de la semelle principale 62 (figure 5), en l'occurrence une surface externe, c'est-à-dire destinée à être disposée d'un côté extérieur de l'aéronef équipé de l'ensemble 40.
Le décalage des languettes terminales 54 par rapport à la surface 62A est tel qu'une deuxième face 46C de la peau 46, opposée à la première face 46A, s'étende, au niveau de la partie d'extrémité 46B de la peau, dans un prolongement de la surface 62A de la semelle principale 62 de l'élément structurel.
Dans l'exemple illustré, la semelle principale 62 de l'élément structurel 42 présente un décrochement 62B (figure 5) et se prolonge, à partir du décrochement 62B, en une semelle de fixation 63 qui s'étend donc de manière décalée par rapport à la surface 62A. Les languettes terminales 54 forment des extensions de la semelle de fixation 63 (figures 3 et 5). La semelle de fixation 63 est appliquée sur la première face 46A de la peau 46 du panneau auto-raidi 44, et est fixée à la partie d'extrémité 46B de la peau 46 au moyen d'organes de fixation 60A semblables aux organes de fixation 60.
Par ailleurs, chacune des languettes terminales 54 comporte une nervure de rigidification 64 respective (figures 3-5) qui s'étend en direction d'une extrémité libre 66 de la languette terminale, à partir d'une nervure principale 68 de l'élément structurel 42. Plus précisément, chaque nervure de rigidification 64 s'étend selon une direction D respective sensiblement orthogonale localement à la nervure principale 68 (figure 3), et présente une hauteur H3 (figure 5) qui se réduit dans la direction locale DI allant de la nervure principale 68 vers l'extrémité libre 66 de la languette terminale (figure 3).
Les nervures de rigidification 64 sont donc intercalées entre les nervures terminales 58.
Dans l'exemple illustré, les échancrures 56 sont de forme oblongue selon une direction localement orthogonale à la nervure principale 68. Ainsi, les nervures terminales 58 s'étendent localement de manière sensiblement orthogonale à la nervure principale 68.
De plus, l'élément structurel 42 comporte des nervures secondaires 69 qui s'étendent chacune dans le prolongement d'une nervure de rigidification 64 correspondante et de l'autre côté de la nervure principale 68.
L'ensemble des nervures 64, 68, 69 de l'élément structurel 42 est de préférence réalisé intégralement avec la semelle principale 62, la semelle de fixation 63 et les languettes terminales 54. En variante, ces éléments peuvent être assemblés les uns aux autres sans sortir du cadre de la présente invention.
De manière analogue, la structure de raidissement 48 du panneau autoraidi comporte une nervure de fermeture 70 à laquelle sont raccordées les nervures terminales 58 de la structure de raidissement 48.
De plus, les nervures terminales 58 présentent chacune une hauteur H4 (figure 5) qui se réduit dans la direction locale D2 allant de la nervure de fermeture 70 vers un fond 72 de l'échancrure 56 correspondante (figures 3 et 4). La hauteur H4 se réduit de préférence progressivement jusqu'à zéro, de sorte que les nervures terminales 58 présentent chacune un profil en biseau mourant sur la première face 46A de la peau 46.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, chaque nervure terminale 58 est raccordée à la nervure de fermeture 70 au niveau d'une zone de raccordement 74 correspondante (figures 3 et 4) à laquelle sont raccordées d'autres nervures 50A, 50B de la structure de raidissement 48, par exemple au nombre de deux.
Dans le cas particulier d'un panneau adjacent au pare-brise d'un aéronef, l'utilisation d'un panneau auto-raidi permet en particulier une meilleure résistance vis-à-vis des chocs avec des oiseaux ou autres projectiles susceptibles de heurter la pointe avant d'un aéronef.
L'ensemble pour aéronef selon l'invention peut bien entendu concerner d'autres types de panneaux et d'éléments structurels de manière tout aussi avantageuse, par exemple un panneau inférieur ou « bavette » relié à un encadrement inférieur de pare-brise, un panneau de fuselage relié à un encadrement de porte ou de hublot, ou encore un fond étanche avant ou arrière de fuselage relié à un encadrement de fond étanche.
D'une manière générale, l'invention permet donc un assemblage robuste d'un panneau auto-raidi à un élément structurel adjacent, et permet ainsi de tirer pleinement parti des avantages inhérents aux panneaux auto-raidis au sein d'un aéronef.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Ensemble pour aéronef (40), comprenant un élément structurel (42), ainsi qu'un panneau auto-raidi (44) comprenant une peau (46) et une structure de raidissement (48) intégrée à la peau et formée d'un maillage de nervures (50) s'étendant en saillie à partir d'une première face (46A) de la peau, caractérisé en ce que :
    - l'élément structurel (42) comporte au moins une extrémité (52) formée de plusieurs languettes terminales (54) séparées les unes des autres par des échancrures (56) et appliquées sur la première face (46A) de la peau du panneau auto-raidi au niveau d'une partie d'extrémité (46B) de la peau,
    - la structure de raidissement (48) du panneau auto-raidi comporte au moins une extrémité formée de plusieurs nervures terminales (58) s'étendant respectivement au travers des échancrures (56), et
    - chacune des languettes terminales (54) est fixée à la partie d'extrémité (46B) de la peau du panneau auto-raidi au moyen d'organes de fixation (60) traversants.
  2. 2. Ensemble pour aéronef selon la revendication 1, dans lequel les languettes terminales (54) comportent des nervures de rigidification respectives (64).
  3. 3. Ensemble pour aéronef selon la revendication 2, dans lequel l'élément structurel (42) comporte une nervure principale (68) à laquelle sont raccordées les nervures de rigidification respectives (64) des languettes terminales.
  4. 4. Ensemble pour aéronef selon la revendication 2 ou 3, dans lequel chacune des nervures de rigidification respectives (64) des languettes terminales présente une hauteur (H3) qui se réduit en direction d'une extrémité libre (66) de la languette terminale correspondante (54).
  5. 5. Ensemble pour aéronef selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel chacune des nervures terminales (58) présente une hauteur (H4) qui se réduit en direction d'un fond (72) de l'échancrure correspondante (56).
    ίο
  6. 6. Ensemble pour aéronef selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la structure de raidissement (48) du panneau auto-raidi comporte une nervure de fermeture (70) à laquelle sont raccordées les nervures terminales (58).
  7. 7. Ensemble pour aéronef selon la revendication 6, dans lequel chacune des nervures terminales (58) est raccordée à une zone (74) de raccordement à la nervure de fermeture (70), d'au moins une autre nervure (50A, 50B) de la structure de raidissement (48), agencée de l'autre côté de la nervure de fermeture (70) par rapport à la nervure terminale (58).
  8. 8. Ensemble pour aéronef selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les organes de fixation (60) traversent conjointement les languettes terminales (54) et la partie d'extrémité (46B) de la peau du panneau auto-raidi.
  9. 9. Ensemble pour aéronef selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les languettes terminales (54) s'étendent dans un prolongement d'une semelle principale (62) de l'élément structurel (42), de manière décalée par rapport à une surface (62A) de la semelle principale (62), de sorte que la partie d'extrémité (46B) de la peau présente une deuxième face (46C), opposée à la première face (46A), s'étendant dans un prolongement de ladite surface (62A) de la semelle principale (62).
  10. 10. Ensemble pour aéronef selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l'élément structurel (42) est un encadrement de pare-brise, et le panneau auto-raidi (44) forme une casquette ou une bavette de fuselage, ou dans lequel l'élément structurel est un encadrement de porte ou de hublot, et le panneau auto-raidi est un panneau de fuselage, ou dans lequel l'élément structurel est un encadrement de fond étanche, et le panneau auto-raidi forme un fond étanche avant ou arrière de fuselage d'aéronef.
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