FR3129203A1 - Panneau composite ouvert rigide - Google Patents

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Abstract

Panneau (10) composite ouvert comprenant : - une peau (12) composite présentant une face interne (18) et une face externe (16), - une pluralité de nervures (14) de raidissage, chaque nervure (14) s’étendant sur la face interne (18) de la peau (12) selon une direction d’étendue (X) respective et faisant saillie depuis la face interne (18) jusqu’à un sommet (20) opposé à ladite face interne (18). La pluralité de nervures (14) comprend au moins une nervure (14) renforcée, chaque nervure (14) renforcée comprenant au moins une partie de raidissage (24) allongée s’étendant le long du sommet (20) de la nervure (14) renforcée, ladite partie de raidissage (24) comprenant des fibres s’étendant sensiblement selon la direction d’étendue (X) de la nervure (14) renforcée. Figure à publier avec l’abrégé : figure 2

Description

Panneau composite ouvert rigide
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne un panneau composite ouvert, notamment destiné à être mis en œuvre dans un aéronef. L’invention concerne également un aéronef comprenant un tel panneau ouvert.
Etat de la technique antérieure
Un panneau composite standard comprend de manière générale deux peaux composites assemblées de part et d’autre d’une structure intermédiaire, formant une structure en « sandwich » particulièrement résistante aux sollicitations en flexion.
Les peaux composites comprennent généralement des fibres minérales, par exemple de carbone ou de verre, tissées ou déstructurées, noyées dans une matrice en polymère ou en résine.
La structure intermédiaire joue un rôle d’assemblage des peaux du panneau, et comprend une couche poreuse peu dense, par exemple une mousse, une structure en nid d’abeille, ou encore des cloisons internes reliant les peaux et formant des nervures parallèles ou entrecroisées entre elles.
Un panneau composite ouvert présente une structure similaire, mais ne comprend qu’une seule peau composite. Cela permet de réduire le coût du panneau et d’en simplifier la fabrication, ainsi que d’en réduire la masse, ce qui est particulièrement important pour une application aéronautique.
Des exemples d’application peuvent être des volets d’inverseur de nacelle d’avion, une partie des grilles d’inverseur, des panneaux de veine interne ou externe raidis, etc.
Afin de conserver une bonne raideur en flexion, un tel panneau ouvert comprend généralement une structure formée de nervures de raidissage s’étendant depuis la face interne de la peau composite. Ces nervures peuvent être orientées selon une même direction ou être entrecroisées.
La illustre une vue en coupe d’un tel panneau ouvert 10, comprenant une peau 12 et des nervures 14.
La peau 12 définit une face dite externe 16 et une face dite interne 18, sur laquelle sont fixées les nervures 14.
Un tel panneau 10 ouvert présente malgré tout une rigidité et une résistance en flexion réduites par rapport à un panneau à deux peaux, et se déforme donc plus lors d’une sollicitation ou d’un choc contre la face externe 16.
Une telle déformation peut générer l’apparition de fissures ou un décollement partiel d’une ou plusieurs nervures 14, qui remplissent alors moins efficacement leur rôle de rigidification. De plus, comme les nervures sont disposées du côté interne du panneau 10, et donc cachées à la vue, cet endommagement n’est pas facilement détectable.
Des solutions passant par une augmentation de la rigidité des nervures sont proposées dans les documents EP 2 367 681 et US 787 927, qui suggèrent d’ajouter une trame de renfort à l’intérieur d’une nervure creuse et dans le document US 8 403 263, qui propose de superposer deux nervures imbriquées l’une dans l’autre. Ces approches complexifient fortement la fabrication du panneau, en nécessitant la fabrication de nervures présentant des géométries spécifiques. Elles augmentent de plus de manière notable la masse du panneau, ce qui est peu souhaitable notamment dans des applications aéronautiques.
Présentation de l’invention
L’invention vise à remédier à ces inconvénients, en proposant un panneau ouvert présentant une rigidité en flexion augmentée et une meilleure résistance à la déformation, permettant de réduire de manière importante la masse du panneau et de simplifier sa fabrication.
A cet effet, l’invention a pour objet un panneau composite ouvert comprenant :
- une peau composite présentant une face interne et une face externe,
- une pluralité de nervures de raidissage, chaque nervure s’étendant depuis la face interne de la peau jusqu’à un sommet opposé à ladite face interne, chaque nervure s’étendant selon une direction d’étendue respective,
caractérisé en ce que la pluralité de nervures comprend au moins une nervure renforcée, chaque nervure renforcée comprenant au moins une partie de raidissage allongée s’étendant le long du sommet de la nervure renforcée, ladite partie de raidissage comprenant des fibres s’étendant sensiblement selon la direction d’étendue de la nervure renforcée.
Un tel panneau présente une résistance en flexion augmentée par les parties de raidissage, ce qui lui confère une meilleure tenue contre des chocs sur la face externe du panneau. Les parties de raidissage sont simples à ajouter au panneau, et n’augmentent que légèrement la masse totale du panneau.
Par « s’étendant sensiblement selon une direction », on entend formant un angle inférieur à 10° avec cette direction, de préférence inférieur à 5°.
Les fibres de la partie de raidissage peuvent être des fibres longues, présentant une longueur moyenne au moins 5 fois plus importante qu’une largeur de la nervure et pouvant atteindre la longueur totale de la nervure.
Les fibres de la partie de raidissage peuvent être des fibres à haut module d’Young, présentant un module élastique moyen de l’ordre de 70 000 MPa pour des fibres de verre, et compris entre 235 000 MPa et 550 000 MPa pour des fibres de carbone.
La partie de raidissage est rigide, c’est-à-dire présentant notamment une raideur élastique supérieure ou égale à celle du matériau composant les nervures.
La partie de raidissage peut être réalisée dans un matériau composite comprenant des fibres noyées dans une matrice.
Les fibres peuvent être des fibres de type fibres de verre, fibres de carbone, fibres de Kevlar, ou d’autres types de fibres.
La matrice peut être de type thermodurcissable, choisie par exemple dans la famille des résines époxydes ou polybismaléimides, ou de type thermoplastique choisie par exemple dans la famille des polyétheréthercétones.
La partie de raidissage peut s’étendre sur toute une longueur de la nervure, ou seulement sur une partie de la nervure.
De préférence, la partie de raidissage s’étend sur au moins 50% de la longueur de la nervure.
Une nervure renforcée peut s’étendre selon une direction rectiligne sur la surface de la peau, ou selon une direction sinueuse.
Plusieurs nervures renforcées peuvent être jointives, formant des jonctions en Y ou des jonctions en T. Elles peuvent également être entrecroisées entre elles formant des angles de 15 à 90°.
Cette caractéristique augmente fortement la raideur et la résistance du panneau.
Pour chaque nervure renforcée, l’aire de la section des fibres de la partie de raidissage, dans un plan perpendiculaire à la direction d’étendue, peut être supérieure ou égale à 5 % de l’aire de la section, dans le plan perpendiculaire à ladite direction d’étendue, des fibres de la peau qui s’étendent sensiblement selon ladite direction d’étendue et qui sont situées dans une portion de la peau comprise entre deux nervures voisines de la nervure renforcée.
Cette caractéristique confère à la partie de raidissage une raideur en flexion importante, de manière à rigidifier encore plus la nervure et à renforcer le panneau.
Pour chaque nervure renforcée, l’aire de la section des fibres de la partie de raidissage, dans un plan perpendiculaire à la direction d’étendue, peut être supérieure ou égale à 10 % de l’aire de la section, dans le plan perpendiculaire à ladite direction d’étendue, des fibres de la peau qui s’étendent sensiblement selon ladite direction d’étendue et qui sont situées dans une portion de la peau comprise entre deux nervures voisines de la nervure renforcée.
Les nervures voisines de la nervure renforcée sont les nervures les plus proches de ladite nervure renforcée et s’étendant parallèlement à ladite nervure renforcée.
La section de chaque partie de raidissage, dans un plan perpendiculaire à la direction d’étendue, peut présenter une forme elliptique, rectangulaire ou triangulaire.
Le panneau peut comprendre au moins un élément de fixation recouvrant l’une des nervures renforcées, chaque élément de fixation présentant une forme allongée selon la direction d’étendue de la nervure renforcée et une section en U, l’élément de fixation étant fixé à la partie de raidissage et à des flancs de la nervure.
L’élément de fixation peut être fixé par collage sur la partie de raidissage et les flancs de la nervure.
Cette caractéristique augmente la solidité de la fixation de la partie de raidissage au sommet de la nervure.
Chaque élément de fixation peut comprendre des fibres entrecroisées et/ou désordonnées.
Cette caractéristique confère à l’élément de fixation une bonne résistance contre le déchirement, selon toutes les directions.
Au moins une des nervures renforcées peut s’étendre le long d’un bord latéral de la peau.
Une des nervures renforcées peut s’étendre le long de chaque bord latéral de la peau.
Chacune des nervures renforcées s’étendant le long d’un bord latéral de la peau peut comprendre un élément de renfort du type précité.
Ces caractéristiques permettent d’augmenter la raideur du panneau au niveau du ou des bords renforcés, ce qui améliore la résistance mécanique de l’ensemble du panneau.
L’invention concerne également un aéronef comprenant un panneau ouvert du type précité.
Ledit aéronef peut être un avion.
Brève description des figures
est une vue schématique en coupe transversale d’un panneau ouvert de l’état de la technique,
est une vue schématique en coupe transversale d’un panneau ouvert selon un premier mode de réalisation de l’invention,
est une vue schématique depuis une face interne d’un panneau ouvert selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, et
est une vue schématique en coupe transversale d’un panneau ouvert selon un troisième mode de réalisation de l’invention.

Claims (9)

  1. Panneau (10) composite ouvert comprenant :
    - une peau (12) composite présentant une face interne (18) et une face externe (16),
    - une pluralité de nervures (14) de raidissage, chaque nervure (14) s’étendant depuis la face interne (18) de la peau (12) jusqu’à un sommet (20) opposé à ladite face interne (18), chaque nervure (14) s’étendant selon une direction d’étendue (X) respective,
    caractérisé en ce que la pluralité de nervures (14) comprend au moins une nervure (14) renforcée, chaque nervure (14) renforcée comprenant au moins une partie de raidissage (24) allongée s’étendant le long du sommet (20) de la nervure (14) renforcée, ladite partie de raidissage (24) comprenant des fibres s’étendant sensiblement selon la direction d’étendue (X) de la nervure (14) renforcée.
  2. Panneau (10) selon la revendication précédente, dans lequel les nervures (14) renforcées s’étendent selon au moins deux directions d’étendue (X, Y) distinctes formant entre elles un angle compris entre 15° et 165° et s’entrecroisent.
  3. Panneau (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, pour chaque nervure (14) renforcée, une aire d’une section (S1) des fibres de la partie de raidissage (24), dans un plan perpendiculaire à la direction d’étendue (X), est supérieure ou égale à 5 % d’une aire d’une section (S0), dans le plan perpendiculaire à ladite direction d’étendue (X), de fibres de la peau (12) qui s’étendent sensiblement selon ladite direction d’étendue (X) et qui sont situées dans une portion de la peau (12) comprise entre deux nervures (14) voisines de la nervure (14) renforcée.
  4. Panneau (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel une section de chaque partie de raidissage (24), dans un plan perpendiculaire à la direction d’étendue (X), présente une forme elliptique, rectangulaire ou triangulaire.
  5. Panneau (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le panneau (10) comprend au moins un élément de fixation (30) recouvrant l’une des nervures (14) renforcées, chaque élément de fixation (30) présentant une forme allongée selon la direction d’étendue (X) de la nervure (14) renforcée et une section en U, l’élément de fixation (30) étant fixé à la partie de raidissage (24) et à des flancs (22) de la nervure (14).
  6. Panneau (10) selon la revendication précédente, dans lequel chaque élément de fixation (30) comprend des fibres entrecroisées et/ou désordonnées.
  7. Panneau (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins une des nervures (14) renforcées s’étend le long d’un bord latéral (28) de la peau (12).
  8. Panneau (10) selon la revendication précédente, dans lequel une des nervures (14) renforcées s’étend le long de chaque bord latéral (28) de la peau (12).
  9. Aéronef comprenant un panneau (10) selon l’une des revendications précédentes.
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