FR3121128A1 - Pièce d’aéronef de forme profilée - Google Patents
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Abstract
Dans la pièce d'aéronef (100), une plus grande partie de la pièce est géométriquement superposable à une forme profilée suivant un profil en deux dimensions non-symétrique par rapport à un plan ou par rapport à un point.Le profil présente au moins une cellule fermée (8) formant au moins un voile interne (12) de la pièce. Figure de l’abrégé : Fig. 3
Description
DOMAINE DE L’INVENTION
L'invention concerne les pièces d'aéronef et leur fabrication.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les trains d’atterrissage d'avion sont composés de pièces de structure (caisson, contrefiche, amortisseur, roue) reprenant le poids de l’avion lors du roulage, du décollage et de l'atterrissage, mais aussi d’équipements divers (systèmes électriques, systèmes hydrauliques, phares, capteurs, câbles etc.). Ces équipements sont souvent fixés sur les pièces structurelles au moyen de pièces appelées communément bracket ou pièce de liaison. Les procédés d’obtention de ces pièces sont divers : usinage, fonderie, tôles mécano-soudées, etc.
Le coût de fabrication de ces pièces et leur masse embarquée dans l'avion sont souvent substantiels. Il est donc intéressant de chercher à améliorer au moins l'un de ces deux aspects.
Un but de l'invention est d'améliorer les pièces d'aéronefs en termes de coût de fabrication et/ou de masse.
A cet effet, on prévoit une pièce d'aéronef,
une plus grande partie de la pièce étant géométriquement superposable à une forme profilée suivant un profil en deux dimensions non-symétrique par rapport à un plan ou par rapport à un point,
le profil présentant au moins une cellule fermée définissant au moins un voile interne de la pièce.
une plus grande partie de la pièce étant géométriquement superposable à une forme profilée suivant un profil en deux dimensions non-symétrique par rapport à un plan ou par rapport à un point,
le profil présentant au moins une cellule fermée définissant au moins un voile interne de la pièce.
Autrement dit, la pièce occupe au moins en partie chacune des parois définies par le volume tout en laissant totalement libres les espaces laissés vides par ce volume.
Ainsi, l'invention permet d'améliorer la répartition de la matière de la pièce en fonction des interfaces et des chargements, pour une masse moindre. En effet, quelle que soit la forme qu'une pièce peut avoir dans l'art antérieur, on la remplace grâce à l'invention par une pièce dont le profil constitue une esquisse en deux dimensions. Cette pièce peut alors être réalisée par fabrication additive en disposant des couches successives de matière les unes sur les autres, chaque couche étant parallèle au profil. De la sorte, la pièce est en quelque sorte extrudée suivant la direction de fabrication additive, ce qui rend cette fabrication particulièrement simple à effectuer. La pièce permet donc de satisfaire les critères mécaniques ainsi que les contraintes de fabrication. Les fonctions d’interfaces peuvent être conservées à l’identique entre la pièce de l'invention et sa version de l'art antérieur, si elle existe. Sa tenue structurale permet si besoin de satisfaire aux mêmes exigences de dimensionnement. L'invention permet aussi d'améliorer la répartition de la matière dans un volume donné n’impactant pas l’environnement proche de la pièce. Cela est particulièrement intéressant, s'il s'agit d'une pièce d'atterrisseur, pendant les phases de sortie et de rétraction de l’atterrisseur.
La matière de la pièce n’est pas limitante pour l’invention. La pièce peut être réalisée en matériaux variés, notamment en métal ou en alliage métallique, par exemple en différentes nuances d’aluminium.
Par « plus grande partie de la pièce », on entend de préférence la plus grande partie du volume de la pièce.
On peut prévoir qu’au moins 60% de la pièce, notamment au moins 70%, est géométriquement superposable à la forme profilée.
On peut aussi prévoir qu’au plus 97 % de la pièce est géométriquement superposable à la forme profilée.
Dans un mode de réalisation, la pièce est configurée de sorte que la forme profilée est tout entière comprise dans la pièce.
Une plus grande partie de la pièce a alors exactement la même forme que si elle avait été réalisée par extrusion.
Toutefois, cette situation n'est pas obligatoire dans le cadre de l'invention. On peut ainsi prévoir dans un autre mode de réalisation qu'une plus grande partie de la pièce est géométriquement superposable à une forme profilée sans que la forme profilée soit tout entière comprise dans la pièce. C'est par exemple le cas lorsqu'une large partie de la pièce n'est pas profilée suivant ce profil puisque ce profil y présente différentes interruptions dans de nombreuses sections de la pièce perpendiculaires à la direction 6, ces interruptions étant différentes entre elles d'une section à l'autre.
L’invention pourra présenter en outre au moins l’une quelconque des caractéristiques suivantes :
- la pièce est non-structurelle ;
- elle forme une pièce de support d'au moins un équipement ;
- elle comprend au moins une canalisation ;
- elle présente des orifices circulaires de réception d'organes de fixation ;
- elle comprend au moins une paroi ajourée ;
- la cellule ou au moins l’une des cellules présente une forme non-symétrique par rapport à un plan ou par rapport à un point ;
- la pièce forme une pièce de train d'atterrissage ; et
- elle a été réalisée par fabrication additive.
- la pièce est non-structurelle ;
- elle forme une pièce de support d'au moins un équipement ;
- elle comprend au moins une canalisation ;
- elle présente des orifices circulaires de réception d'organes de fixation ;
- elle comprend au moins une paroi ajourée ;
- la cellule ou au moins l’une des cellules présente une forme non-symétrique par rapport à un plan ou par rapport à un point ;
- la pièce forme une pièce de train d'atterrissage ; et
- elle a été réalisée par fabrication additive.
On prévoit également selon l’invention un train d'atterrissage comprenant au moins une pièce selon l’invention.
On prévoit en outre selon l’invention un procédé de fabrication d’une pièce selon l’invention, procédé dans lequel on réalise la pièce par fabrication additive en disposant des couches de matière successivement les unes sur les autres, chaque couche étant parallèle au profil.
Les procédés d’impression 3D offrent de nouvelles possibilités de conception en termes de formes réalisables. Ces possibilités permettent d’optimiser le couple conception/fabrication afin d’avoir une pièce répondant aux attendus mécaniques et une fabrication la plus simple possible en vue d’en limiter les coûts.
DESCRIPTION DES FIGURES
Nous allons maintenant présenter des modes de réalisation de l'invention à titre d'exemples non-limitatifs à l'appui des dessins sur lesquels :
Nous allons présenter trois pièces 100, 200 et 300 qui constituent des modes de réalisation de l'invention et qui font partie en l'espèce du train d'atterrissage 2 d'aéronef illustré à la . Ces trois pièces présentent une masse réduite et sont faciles à fabriquer par fabrication additive.
Premier mode de réalisation
Nous allons présenter un premier mode de réalisation de la pièce 100 selon l'invention en référence aux figures 2 et 3.
Il s'agit ici d'une pièce non-structurelle et qui constitue une pièce de liaison et de support d'au moins un équipement du train.
Une plus grande partie de la pièce présente une forme générale profilée suivant une direction rectiligne 6, perpendiculaire au profil. Le profil 4 est en deux dimensions, est notamment visible à la et s’étend dans le plan de celle-ci. Il est non-symétrique par rapport à un plan ou par rapport à un point. On veut dire par là qu’il n’existe pas de plan ou de point par rapport auquel ce profil soit symétrique. Le profil définit la plus grande partie du contour de la pièce. Le profil a ici une forme générale en mitre d'évêque, quoique de forme dissymétrique.
Il présente des cellules fermées 8, en l'espèce au nombre de cinq. Chaque cellule 8 présente ici elle aussi une forme non-symétrique par rapport à un plan ou par rapport à un point.
La pièce comprend des parois externes 10 et des voiles internes 12, en l'espèce au nombre de quatre. Les parois et les voiles sont formés en tout ou partie par les cellules 8 du profil.
La pièce 100 présente des orifices circulaires 114, 116 de réception d'organes de fixation tels que des vis. Les orifices 114 ont en l'espèce des axes parallèles entre eux et au plan du profil, et donc perpendiculaires à la direction 6. Ils sont situés dans une première zone d’extrémité de la pièce. Les orifices 116 ont eux aussi en l'espèce des axes parallèles entre eux mais ces axes sont parallèles à la direction 6. Ils sont situés dans une deuxième zone d’extrémité de la pièce opposée à la première.
La pièce ayant une forme générale profilée, il est ici particulièrement simple de constater qu'une plus grande partie de la pièce est géométriquement superposable à une forme profilée suivant un profil non-symétrique par rapport à un plan ou par rapport à un point. En effet, cette forme profilée à laquelle elle est superposable fait toute entière partie de la pièce elle-même. Et on vérifie bien que le profil présente des cellules fermées 8 définissant des voiles internes 12 de la pièce. En l’espèce, c’est 95% de la pièce qui est superposable à la forme profilée.
On peut avantageusement réaliser cette pièce 100 par un procédé de fabrication additive. Dans ce procédé, on dispose des couches de matière successivement les unes sur les autres d’une façon connue en elle-même. Chaque couche est parallèle au profil de sorte que la représente aussi la forme générale d'une ou plusieurs des couches. Compte-tenu de la forme générale profilée de la pièce, la disposition des couches successives équivaut en quelque sorte à une extrusion de la pièce suivant la direction 6, comme si la pièce sortait d'une filière dont la forme serait celle du profil. Le motif "extrudé" permet la construction de la pièce sans support et donc la simplification de la fabrication.
La pièce est par exemple réalisée en aluminium.
L'optimisation de la forme de la pièce et la fabrication additive permettent en l'espèce de réaliser un gain de masse d’environ 23% par rapport à une version de la pièce antérieure à l'invention.
Lors de la conception de la pièce de l'invention, il importe de veiller à identifier les zones où la matière est nécessaire pour garantir la tenue aux contraintes d’intégration (interfaces, géométrie, volume externe disponible) et aux contraintes de chargement (tenue mécanique aux efforts et raideur) tout en réduisant la masse. Ici, la pièce présente ainsi un motif en deux dimensions, configuré de façon à résister aux chargements appliqués sur la pièce.
Deuxième mode de réalisation
La pièce 200 est illustrée aux figures 4 et 5 et forme un deuxième mode de réalisation de l'invention. Les caractéristiques de ce mode communes au premier mode ne seront pas reprises. Nous décrivons donc seulement les différences entre les deux.
Cette fois, la pièce, dont le profil illustré à la , a une forme générale en « U » en partie basse de cette dernière, le « U » étant orienté vers la droite. Le profil a une forme grossièrement triangulaire en partie haute.
La pièce comprend une paroi externe inférieure 10, une paroi externe gauche 10, un voile interne 12 et une paroi externe droite 10. La paroi gauche 10 et le voile interne 12 sont ici ajourés, en l'espèce par des réseaux d'orifices 22, ici oblongs. Cela permet d’améliorer le gain de masse sans impacter la fabricabilité ni la tenue mécanique de la pièce. En effet, ajourer les parois ou les voiles dans les zones non chargées mécaniquement permet un gain masse supplémentaire sans fragiliser la pièce.
La pièce présente deux bras supérieurs 11 en partie gauche s'étendant en saillie vers la gauche, en étant en regard l'un de l'autre et parallèles l'un à l'autre.
La pièce comprend deux arceaux 23 présentant chacun deux extrémités reliées au voile interne 12. Les deux arceaux sont identiques et s'étendent en regard l'un de l'autre, parallèlement l'un à l'autre. Ils sont reliés en partie supérieure au bras supérieur 11 dont ils forment la base.
La pièce comprend deux orifices circulaires coaxiaux 213 et situés en regard l’un de l’autre en partie supérieure de la pièce. L’axe commun de ces orifices est parallèle à la direction 6. Chacun des bras 11 présente deux orifices circulaires de fixation 214, coaxiaux respectivement avec ceux de l'autre bras. Les quatre orifices 214 sont identiques entre eux en l'espèce.
La pièce présente aussi sur la paroi externe droite 10 deux échancrures de fixation 20 débouchant respectivement dans des bords opposés avant et arrière de la partie basse de la pièce, les échancrures étant ouvertes suivant la direction 6. La pièce comprend en outre sur la même paroi 10 une troisième échancrure 27 ouverte en direction du bas de la pièce.
Les orifices 213, 214 et les échancrures 20, 27 peuvent servir à la réception d'organes de fixation à des équipements et/ou de positionnement de la pièce 200 au sein du train d'atterrissage.
Comme on l'a dit, une vue de profil de la pièce 200 est illustrée à la . Une large partie de la pièce n'est cependant pas profilée suivant ce profil puisque ce profil présente différentes interruptions dans de nombreuses sections de la pièce perpendiculaires à la direction 6, ces interruptions étant différentes entre elles d'une section à l'autre.
En revanche, on peut considérer un volume géométrique profilé suivant la direction 6 au moyen du profil de la . Cela correspond à réaliser la pièce sans les interruptions précitées dans les différentes sections. On observe alors qu'une plus grande partie de la pièce 200 est géométriquement superposable à la forme profilée constituée par ce volume. Autrement dit, la pièce 200 occupe les parois définies par ce volume sans occuper les espaces laissés vides par ce volume. On observe aussi que le profil est non-symétrique par rapport à un plan ou par rapport à un point, et qu'il présente deux cellules fermées respectivement haute et basse 8, définissant entre elles le voile interne 12 de la pièce. La plus grande partie précitée inclue toutes les parois 10, le voile 12, les bras 11 et les arceaux 23. En l’espèce, c’est 85% de la pièce qui est superposable à la forme profilée.
A nouveau, le profil forme un motif en deux dimensions qui permet une réalisation aisée en fabrication additive métallique. Le profil est généré afin de respecter les critères mécaniques de dimensionnement de la pièce aux sollicitations extérieures.
Troisième mode de réalisation
Un troisième mode de réalisation de la pièce selon l'invention est illustré au figures 6 à 9.
Cette fois, la pièce forme un bloc de transfert hydraulique et comprend des canalisations 24.
Elle comprend un corps principal profilé 26 qui présente un agencement proche de celui de la pièce du premier mode de réalisation. On y retrouve des voiles internes 12, ici au nombre de dix, et des cellules 8 définissant ceux-ci, également au nombre de dix en l'espèce. On retrouve aussi les orifices 314, 316.
Le corps 26 porte en outre des canalisations 24, en l'espèce au nombre de huit. Certaines sont ouvertes suivant la direction 6 au niveau de leur embouchure et d'autres sont ouvertes à cet endroit suivant une autre direction. La plupart de ces canalisations ont une forme non rectiligne.
Tout comme dans le premier mode, le corps 26 ayant une forme générale profilée, il est particulièrement simple de constater qu'une plus grande partie de la pièce 300 formée par ce corps 26 est géométriquement superposable à une forme profilée suivant un profil non-symétrique par rapport à un plan ou par rapport à un point. En effet, cette forme profilée à laquelle elle est superposable fait toute entière partie du corps 26 lui-même. Et on vérifie bien que le profil présente des cellules fermées 8 définissant des voiles internes 12 de la pièce. En l’espèce, c’est 75% de la pièce qui est superposable à la forme profilée.
Ici le profil est dimensionné pour satisfaire des critères mécaniques mais aussi afin de servir de supportage pour les canalisations 24 et d’optimiser la construction de la pièce en fabrication additive. En effet, ici l’orientation de la direction 6 choisie pour la fabrication de la pièce au moyen du motif en deux dimensions a été sélectionnée afin de rendre possible la fabrication des zones internes des canalisations sans support. Les zones 19 signalées sur la par une ellipse sont les zones du motif ou profil adaptées afin de servir de supportage aux zones de canalisation de la pièce.
On pourra apporter à l’invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci.
Claims (14)
- Pièce d'aéronef (100 ; 200 ; 300),
une plus grande partie de la pièce étant géométriquement superposable à une forme profilée suivant un profil en deux dimensions non-symétrique par rapport à un plan ou par rapport à un point,
le profil présentant au moins une cellule fermée (8) définissant au moins un voile interne (12) de la pièce. - Pièce (100 ; 200 ; 300) selon la revendication précédente, dans laquelle au moins 60% de la pièce, notamment au moins 70%, est géométriquement superposable à la forme profilée.
- Pièce (100 ; 200 ; 300) selon au moins l’une des revendications précédentes, dans laquelle au plus 97 % de la pièce est géométriquement superposable à la forme profilée.
- Pièce (100 ; 200 ; 300) selon au moins l’une des revendications précédentes, configurée de sorte que la forme profilée est tout entière comprise dans la pièce.
- Pièce (100 ; 200 ; 300) selon au moins l’une des revendications précédentes , dans laquelle la pièce est non-structurelle.
- Pièce (100 ; 200 ; 300) selon au moins l’une des revendications précédentes, formant une pièce de support d'au moins un équipement.
- Pièce (300) selon au moins l’une des revendications précédentes, comprenant au moins une canalisation (24).
- Pièce (100 ; 200 ; 300) selon au moins l’une des revendications précédentes, présentant des orifices circulaires (114, 116 ; 214, 216 ; 314, 316) de réception d'organes de fixation.
- Pièce (100 ; 200 ; 300) selon au moins l’une des revendications précédentes, comprenant au moins une paroi ajourée (10, 12).
- Pièce (100 ; 200 ; 300) selon au moins l’une des revendications précédentes dans laquelle la cellule ou au moins l’une des cellules (8) présente une forme non-symétrique par rapport à un plan ou par rapport à un point.
- Pièce (100 ; 200 ; 300) selon au moins l’une des revendications précédentes, formant une pièce de train d'atterrissage (2).
- Pièce (100 ; 200 ; 300) selon au moins l’une des revendications précédentes, réalisée par fabrication additive.
- Train d'atterrissage (2) comprenant au moins une pièce (100 ; 200 ; 300) selon au moins l’une des revendications précédentes.
- Procédé de fabrication d’une pièce (100 ; 200 ; 300) selon au moins l’une des revendications 1 à 12,
procédé dans lequel on réalise la pièce par fabrication additive en disposant des couches de matière successivement les unes sur les autres,
chaque couche étant parallèle au profil.
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| FR3098493A1 (fr) * | 2019-07-12 | 2021-01-15 | Safran Landing Systems | Atterrisseur avec voile de renfort |
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2021
- 2021-03-29 FR FR2103199A patent/FR3121128A1/fr active Pending
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