FR2773645A1 - Aircraft radome repair technique - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a essentiellement pour objet un procédé de réparation de radômes, et en particulier de radômes aéroportés. The present invention essentially relates to a method for repairing radomes, and in particular airborne radomes.
Les avions commerciaux sont de nos jours équipés systématiquement de radars1 et notamment de radars météo qui sont logés dans le nez de l'avion en étant protégés par un radôme qui doit être transparent aux ondes hyperfréquences utilisées, par exemple dans la bande de 9 GHz couramment utilisée. Le radôme est ainsi généralement constitué d'une structure en matériau composite en nid d'abeilles revêtu d'une peau interne et d'une peau externe de qualité appropriée, la structure en nid d'abeilles ayant pour objet principal de conférer à l'ensemble sa rigidité, tout en restant transparente aux ondes hyperfréquences, la peau interne et la peau externe, donnant à la structure d'ensemble sa configuration et l'étanchéité requise. Ainsi on utilise couramment, pour former la peau interne et la peau externe de ces radômes, des tissus pré-imprégnés de résine, par exemple du type Kevlar (marque déposée). Commercial aircraft are nowadays systematically equipped with radars1 and in particular weather radars which are housed in the nose of the aircraft while being protected by a radome which must be transparent to the microwave waves used, for example in the 9 GHz band commonly used. The radome is thus generally made up of a structure of composite honeycomb material coated with an internal skin and with an external skin of suitable quality, the honeycomb structure having the main object of imparting to the together its rigidity, while remaining transparent to microwave waves, the inner skin and the outer skin, giving the overall structure its configuration and the required tightness. Thus, commonly used to form the inner skin and the outer skin of these radomes, fabrics prepregs with resin, for example of the Kevlar type (registered trademark).
Le problème qui se rencontre relativement fréquemment est que ces radômes sont relativement fragiles et peuvent être soumis à des chocs importants tels que dus par exemple à la grêle ou au choc contre des oiseaux, notamment au voisinage des zones d'atterrissage et de décollage. Dans un tel cas, le radôme est endommagé, en étant déformé, voire perforé partiellement ou totalement, nécessitant une réparation. The problem which is encountered relatively frequently is that these radomes are relatively fragile and can be subjected to significant shocks such as due for example to hail or impact against birds, in particular in the vicinity of the landing and take-off zones. In such a case, the radome is damaged, being deformed, or even partially or totally perforated, requiring repair.
Si dans le principe, la réparation peut paraître simple, s'agissant essentiellement de découper la partie détériorée et de la remplacer par une partie équivalente que l'on pourra fixer, par exemple par collage, dans la pratique, il apparaît des difficultés sérieuses de mise en oeuvre lorsque l'on veut respecter la "transparence" du radôme au radar embarqué, sans déformation notable du signal, plus particulièrement au niveau de la zone réparée et des régions de raccordement nécessairement constituées. If in principle, the repair may seem simple, essentially as cutting the damaged part and replacing it with an equivalent part which can be fixed, for example by gluing, in practice, there appear to be serious difficulties. implemented when one wishes to respect the "transparency" of the radome to the on-board radar, without noticeable distortion of the signal, more particularly at the level of the repaired area and of the necessarily constituted connection regions.
L'objet de l'invention est de résoudre ce problème. The object of the invention is to solve this problem.
Le procédé de réparation de radômes dans lequel, après découpe de la partie endommagée, on remplace la partie découpée par une nouvelle partie de structure similaire que l'on colle et ajuste dans l'orifice découpé de la paroi du radôme, se caractérise selon l'invention en ce que l'on effectue la découpe à partir de l'intérieur, en découpant dans chaque couche successive, constituant la paroi du radôme, des surfaces allant en diminuant, chaque surface intérieure à la suivante la recouvrant entièrement et débordant son périmètre sur une bande de plusieurs millimètres ou dizaines de millimètres, et que l'on reconstitue la paroi du radôme en appliquant sa face externe à l'intérieur d'un moule et en reconstituant successivement, couche par couche, en partant de l'extérieur, la paroi du radôme en limitant la superposition en surépaisseur des couches auxdites bandes. The radome repair process in which, after cutting the damaged part, replacing the cut part with a new part of similar structure which is glued and adjusted in the cut hole of the wall of the radome, is characterized according to l invention in that one carries out the cutting from the inside, by cutting in each successive layer, constituting the wall of the radome, surfaces decreasing, each interior surface to the next covering it entirely and extending beyond its perimeter on a strip of several millimeters or tens of millimeters, and that the wall of the radome is reconstituted by applying its external face to the inside of a mold and by reconstituting successively, layer by layer, starting from the outside, the wall of the radome by limiting the overlapping in excess thickness of the layers to said bands.
On comprend que, de la sorte, on ne crée jamais à aucun endroit, sensiblement orthogonalement à la propagation des ondes radars, de surépaisseur intéressant plus d'une couche, et ceci simultanément en limitant la hauteur des gradins ainsi formés à l'épaisseur d'une seule couche de peau, ne dépassant pas généralement une fraction de millimètre. We understand that, in this way, we never create anywhere, substantially orthogonally to the propagation of radar waves, of excess thickness involving more than one layer, and this simultaneously by limiting the height of the steps thus formed to the thickness d '' a single layer of skin, generally not exceeding a fraction of a millimeter.
Avantageusement, le procédé est réalisé en effectuant des découpes sensiblement circulaires, ce qui facilite le centrage des raccords et le positionnement des couches successives. Advantageously, the process is carried out by making substantially circular cuts, which facilitates the centering of the fittings and the positioning of the successive layers.
Lorsque, comme dans le cas le plus général, la paroi du radôme comporte au moins une peau externe, une épaisseur en nid d'abeilles intermédiaire et une peau interne, la réparation est effectuée en au moins deux phases, la première par mise en place de la peau externe et d'une calotte de nid d'abeilles dans l'orifice de réparation, collage et polymérisation, et la seconde par une mise en place, collage et polymérisation, de la peau interne. Ainsi est-on assuré d'une parfaite mise en place de la structure de réparation. When, as in the most general case, the radome wall has at least one outer skin, an intermediate honeycomb thickness and an inner skin, the repair is carried out in at least two phases, the first by placing of the external skin and of a honeycomb cap in the repair, bonding and polymerization orifice, and the second by placing, bonding and polymerization, of the internal skin. This ensures a perfect installation of the repair structure.
Avantageusement, pour obtenir une bonne jonction de la calotte de nid d'abeilles dans l'orifice découpé, on découpe cette calotte avec un diamètre légèrement plus grand que le trou, avantageusement d'environ la valeur d'une maille de nid d'abeilles, ce qui permet d'avoir à la jonction une certaine pré-contrainte de la calotte dans le trou qui s'y ajuste ainsi parfaitement. Advantageously, to obtain a good junction of the honeycomb cap in the cut-out orifice, this cap is cut with a diameter slightly larger than the hole, advantageously about the value of a honeycomb mesh. , which allows to have at the junction a certain pre-stress of the cap in the hole which thus fits perfectly.
L'invention se rapporte également aux radômes ainsi réparés après endommagement, les radômes réparés ayant pratiquement les mêmes caractéristiques de transmission des ondes hyperfréquence que celles de radômes neufs. The invention also relates to radomes thus repaired after damage, the repaired radomes having practically the same characteristics of transmission of microwave waves as those of new radomes.
L'invention apparaîtra plus clairement à l'aide de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels:
la figure 1 montre, de façon très schématique, le nez d'un avion coiffé de son radôme, l'épaisseur du radôme ayant été exagérée pour plus de clarté;
la figure 2 est une vue agrandie du détail entouré lu de la figure 1, l'échelle des épaisseurs n'ayant pas non plus été respectée dans cette figure;
la figure 3 montre, comme la figure 2, la même région du radôme mais qui a été endommagé par un choc, illustrant la partie qui devra être découpée et remplacée;
la figure 4 montre, de façon éclatée, les diverses couches superposées qui constituent la paroi du radôme que l'on va réparer, et les diverses couches qui vont être appliquées pour réaliser la réparation;
o
la figure 5 montre, de façon schématique, une première phase de la réparation; et,
la figure 6 montre une deuxième phase de la réparation.The invention will appear more clearly with the aid of the description which follows, made with reference to the appended drawings in which:
Figure 1 shows, very schematically, the nose of an airplane wearing its radome, the thickness of the radome having been exaggerated for clarity;
Figure 2 is an enlarged view of the detail surrounded read of Figure 1, the thickness scale has not been respected in this figure;
Figure 3 shows, like Figure 2, the same region of the radome but which was damaged by an impact, illustrating the part which will have to be cut and replaced;
FIG. 4 shows, in an exploded manner, the various superimposed layers which constitute the wall of the radome which will be repaired, and the various layers which will be applied to carry out the repair;
o
Figure 5 shows, schematically, a first phase of the repair; and,
Figure 6 shows a second phase of the repair.
En se reportant à la figure 1, on a illustré de façon générale en 1 le nez d'un avion coiffé de son radôme 2. Le radôme est constitué essentiellement d'une structure en nid d'abeilles intermédiaire 3, prise en sandwich entre deux peaux respectivement externe 4 et interne 5. De façon générale, comme schématisé à la figure 2, la peau externe 4 et la peau interne 5 sont constituées en fait de deux couches superposées, par exemple de tissu imprégné de résine d'un type tel que connu sous le nom de Kevlar. La structure en nid d'abeilles 3 est une structure en matériau composite de caractéristiques mécaniques appropriées et transparente aux ondes électromagnétiques, par exemple de types tels que connus sous les noms sOMEX (marque déposée) ou FLEXCORE (marque déposée). Ceci est classique dans la technique et ne fait pas partie de l'invention. Referring to Figure 1, there is generally illustrated at 1 the nose of an airplane topped with its radome 2. The radome essentially consists of an intermediate honeycomb structure 3, sandwiched between two skins respectively external 4 and internal 5. In general, as shown diagrammatically in FIG. 2, the external skin 4 and the internal skin 5 consist in fact of two superposed layers, for example of fabric impregnated with resin of a type such as known as Kevlar. The honeycomb structure 3 is a structure made of composite material with appropriate mechanical characteristics and transparent to electromagnetic waves, for example of types such as known under the names sOMEX (registered trademark) or FLEXCORE (registered trademark). This is conventional in the art and is not part of the invention.
En se reportant à la figure 3, on a montré la déformation de cette partie du radôme (la même que celle illustrée à la figure 2), sous l'effet d'un choc, par exemple d'un oiseau ou d'un grêlon. Dans l'exemple schématisé, le radôme est partiellement enfoncé et déformé; les nids d'abeilles de la couche 3 sont partiellement écrasés dans la partie 3a et une déchirure locale peut même s'être produite, par exemple au niveau de la partie indiquée 4c de la peau externe 4. Referring to FIG. 3, we have shown the deformation of this part of the radome (the same as that illustrated in FIG. 2), under the effect of a shock, for example from a bird or a hailstone. . In the example shown diagrammatically, the radome is partially sunk and deformed; the honeycombs of layer 3 are partially crushed in part 3a and a local tear may even have occurred, for example at the level of the indicated part 4c of the outer skin 4.
Le radôme ainsi abîmé doit être réparé, pour éviter notamment l'infiltration d'eau dans la structure de la paroi du radôme, laquelle serait très préjudiciable à la transmission des ondes radars et, bien entendu, également pour des questions de sécurité. The radome thus damaged must be repaired, in particular to avoid the infiltration of water into the structure of the wall of the radome, which would be very detrimental to the transmission of radar waves and, of course, also for safety reasons.
Dans ces conditions, il est nécessaire de découper la partie détériorée, par exemple entre les flèches indiquées 6 et 7 à la figure 3, et, de façon avantageuse et plus pratique, en découpant un orifice circulaire dans la paroi du radôme à ce niveau. Under these conditions, it is necessary to cut the damaged part, for example between the arrows indicated 6 and 7 in FIG. 3, and, advantageously and more practically, by cutting a circular orifice in the wall of the radome at this level.
Conformément à l'invention, et en se reportant maintenant à la figure 4, on effectue la découpe de la partie endommagée du radôme d'une façon particulière, en "gradins", comme on va l'expliquer ci-après. According to the invention, and now referring to FIG. 4, the damaged part of the radome is cut out in a particular way, in "steps", as will be explained below.
Dans l'exemple indiqué, on suppose que la paroi du radôme est constituée d'une peau externe 4 comportant deux peaux superposées 4a4b, d'une couche en nid d'abeilles intermédiaire 3 et d'une peau interne constituée de deux couches superposées 5a-5b. Dans un exemple classique de réalisation, les peaux 4a4b, 5a-5b, peuvent être constituées par un tissu imprégné d'une résine, par exemple du type connu sous le nom de marque
Kevlar ayant chacune une épaisseur de 0,25 mm.In the example indicated, it is assumed that the wall of the radome consists of an outer skin 4 comprising two superimposed skins 4a4b, of an intermediate honeycomb layer 3 and of an internal skin consisting of two superimposed layers 5a -5b. In a classic embodiment, the skins 4a4b, 5a-5b, can be constituted by a fabric impregnated with a resin, for example of the type known under the brand name
Kevlar each having a thickness of 0.25 mm.
La couche de nid d'abeilles 3 a, de façon exemplaire, une épaisseur de l'ordre de 8 à 9 mm, bien que cette épaisseur puisse varier dans d'assez grandes proportions selon le type d'avion équipé. The honeycomb layer 3 has, in an exemplary manner, a thickness of the order of 8 to 9 mm, although this thickness can vary in fairly large proportions depending on the type of aircraft equipped.
Conformément à l'invention, l'orifice circulaire découpé entre les flèches 6 et 7 montrées à la figure 3 va être effectué en partant de l'intérieur, en allant vers l'extérieur, et en réduisant le diamètre du trou de découpe à la rencontre de chaque couche constitutive du radôme. According to the invention, the circular orifice cut between the arrows 6 and 7 shown in Figure 3 will be made from the inside, going outwards, and reducing the diameter of the cutting hole at the meeting of each constituent layer of the radome.
Ainsi, par exemple, si le diamètre DO de débouché, côté extérieur du radôme, doit être égal à 10 cm au niveau de la couche 4b, le diamètre DI au niveau de la couche 4a pourra être choisi de 13 cm, au niveau du nid d'abeilles 3 D2 de 16 cm de même qu'au niveau de la couche 5a, et finalement de 19 cm en D3 au niveau de la couche 5b. Thus, for example, if the outlet diameter DO, on the outside of the radome, must be equal to 10 cm at the level of layer 4b, the diameter DI at the level of layer 4a may be chosen to be 13 cm, at the level of the nest of bees 3 D2 of 16 cm as well as at the level of the layer 5a, and finally of 19 cm in D3 at the level of the layer 5b.
Autrement dit, conformément à l'invention, on va d'abord découper la couche la plus interne 5b au diamètre D3 de 19 cm, la deuxième peau interne 5a ainsi que le nid d'abeilles 3 au diamètre D2 de 16 cm, la première peau externe 4a au diamètre D1 de 13 cm, et enfin la dernière peau externe 4b au diamètre DO de 10 cm, ceci dans l'hypothèse où il a fallu découper sur un diamètre de 10 cm la partie extérieure endommagée du radôme. In other words, in accordance with the invention, we will first cut the innermost layer 5b with a diameter D3 of 19 cm, the second inner skin 5a as well as the honeycomb 3 with a diameter D2 of 16 cm, the first outer skin 4a with diameter D1 of 13 cm, and finally the last outer skin 4b with diameter OD of 10 cm, this assuming that the damaged outer part of the radome had to be cut to a diameter of 10 cm.
L'important est que pour chaque gradin il soit ménagé ainsi une bande périphérique, dans le cas choisi de 30 mm de large, chaque découpe successive, en allant de la couche interne vers la couche externe, débordant la couche suivante de cette bande. The important thing is that for each step there is thus formed a peripheral strip, in the chosen case 30 mm wide, each successive cut, going from the inner layer to the outer layer, extending beyond the next layer of this strip.
Conformément à l'invention, la découpe ainsi effectuée va permettre d'appliquer successivement un film de colle, référencé 8 au dessin de la figure, d'un diamètre extérieur égal à D2, sur lequel sera appliqué un film de Kevlar (marque déposée) de diamètre D1, référencé 9 au dessin, pardessus lequel viendra se superposer encore le nid d'abeilles 11 de remplacement, de même structure et de même épaisseur que le nid d'abeilles 3, lui encore de diamètre D2, par-dessus lequel on trouve un nouveau film de colle référencé 12 de diamètre D4 sur lequel viendront successivement les deux peaux externes référencées 13 et 14, respectivement de diamètre D3 et
D4. En outre, pour les raisons qui seront expliquées ci-dessous, par-dessus le film de Kevlar 10, on superposera avantageusement un autre film 15 de même matière, éventuellement plus mince, par exemple d'une épaisseur de 0,13 mm, qui sera collé au nid d'abeilles 11 par un film de colle référencé 13, ces deux films ayant été découpés au diamètre D2.In accordance with the invention, the cutting thus carried out will make it possible to successively apply a film of adhesive, referenced 8 in the drawing of the figure, with an outside diameter equal to D2, to which a film of Kevlar (registered trademark) will be applied. of diameter D1, referenced 9 in the drawing, over which will be further superimposed the replacement honeycomb 11, of the same structure and the same thickness as the honeycomb 3, again of diameter D2, over which finds a new adhesive film referenced 12 of diameter D4 on which the two external skins referenced 13 and 14, of diameter D3 and respectively, will come
D4. In addition, for the reasons which will be explained below, on top of the Kevlar film 10, another film 15 of the same material, possibly thinner, for example with a thickness of 0.13 mm, is advantageously superimposed. will be glued to the honeycomb 11 by a film of glue referenced 13, these two films having been cut to diameter D2.
En se reportant aux figures 5 et 6, on va expliquer le procédé de mise en place de la structure de réparation. Referring to Figures 5 and 6, we will explain the method of setting up the repair structure.
En 17, est représentée la paroi du moule sur lequel est appliquée la surface extérieure du radôme avec ses peaux extérieures 4a4b. Le moule a été préalablement ciré pour faciliter le démoulage. Le radôme dans lequel a été effectué le trou de diamètre convenable DO est ainsi appliqué dans le moule. On positionne alors, en le centrant dans le trou, le film de colle 8. Pardessus ce film 8 on positionne la rondelle de peau 9 de diamètre extérieur D1. Par dessus cette rondelle, on vient positionner la rondelle de la deuxième peau extérieure 10 de diamètre D2. Compte-tenu des découpes en escaliers ou gradins, on voit que la couche 9 vient s'appliquer sur la couche externe 4b avec interposition du film de colle 8, tandis que la couche 10 vient s'appliquer sur la couche externe 4a avec interposition toujours du film de colle 8. Comme indiqué précédemment, on trouve ensuite un nouveau film 15 découpé au diamètre D2, un film de colle 16 découpé au même diamètre, et enfin la calotte 11 en nid d'abeilles découpée sensiblement au même diamètre D2, avec un léger surdimensionnement d'environ 1 maille, pour assurer un bon blocage et une bonne cohésion de cette calotte 11 dans la couche 3 du radôme. In 17, the wall of the mold is shown on which the outer surface of the radome is applied with its outer skins 4a4b. The mold was previously waxed to facilitate demolding. The radome in which the hole of suitable diameter DO was made is thus applied in the mold. The adhesive film 8 is then positioned, centering it in the hole. Over this film 8, the skin washer 9 of external diameter D1 is positioned. Over this washer, we place the washer of the second outer skin 10 of diameter D2. Given the cutouts in stairs or steps, we see that the layer 9 is applied to the outer layer 4b with the interposition of the adhesive film 8, while the layer 10 is applied to the outer layer 4a with interposition always glue film 8. As indicated above, there is then a new film 15 cut to diameter D2, a film of glue 16 cut to the same diameter, and finally the honeycomb cap 11 cut to substantially the same diameter D2, with a slight oversizing of approximately 1 mesh, to ensure good locking and good cohesion of this cap 11 in the layer 3 of the radome.
En dessous, on trouve les deux couches 5a-5b de la peau interne découpée aux diamètres respectifs D2 et D3 (voir figure 4). Below, we find the two layers 5a-5b of the inner skin cut to the respective diameters D2 and D3 (see Figure 4).
Les diverses couches ayant été ainsi mises en place, on effectue une polymérisation sous vide partiel, par exemple sous une pression de 0,8 bar, à une température de 1200C pendant deux heures, pour réaliser la première phase de cuisson, polymérisation et collage de l'ensemble. Dans la mesure où cette technique de polymérisation sous vide partiel est connue, elle ne sera pas décrite davantage, ne faisant pas partie de l'invention. The various layers having been thus set up, polymerization is carried out under partial vacuum, for example under a pressure of 0.8 bar, at a temperature of 1200C for two hours, to carry out the first phase of cooking, polymerization and bonding of all. Insofar as this partial vacuum polymerization technique is known, it will not be described further since it is not part of the invention.
Dans une deuxième étape, comme illustré à la figure 6, on va venir maintenant rapporter le film 12 de colle découpé au diamètre D4, la première peau externe 13 découpée au diamètre D3, et enfin la seconde peau externe 14 découpée au diamètre D4. Comme on le voit à la figure 6, il est ainsi possible de coller la première peau externe 13 sur la première peau externe 5a et la seconde peau externe 14 sur la deuxième peau externe 5b, sans qu'il y ait superposition de surépaisseur dans une direction générale perpendiculaire à la paroi du radôme. In a second step, as illustrated in FIG. 6, we will now come to report the film 12 of adhesive cut to diameter D4, the first external skin 13 cut to diameter D3, and finally the second external skin 14 cut to diameter D4. As can be seen in FIG. 6, it is thus possible to bond the first external skin 13 to the first external skin 5a and the second external skin 14 to the second external skin 5b, without there being any overlapping of thickness in a general direction perpendicular to the wall of the radome.
Comme pour la première phase, on effectue une deuxième cuisson avantageusement sous vide partiel, par exemple sous une pression de 0,8 bar, et maintien sous une température de 1200C pendant deux heures. As for the first phase, a second cooking is advantageously carried out under partial vacuum, for example under a pressure of 0.8 bar, and maintained at a temperature of 1200C for two hours.
De façon avantageuse, avant d'effectuer la première phase et après la découpe selon le diamètre nécessaire de la partie endommagée du radôme, on étuve le radôme, par exemple à 65"C pendant douze heures, ceci pour éliminer toute trace d'humidité. Advantageously, before carrying out the first phase and after cutting to the necessary diameter of the damaged part of the radome, the radome is incubated, for example at 65 "C for twelve hours, this to remove any trace of moisture.
Une fois la réparation effectuée, on procède avantageusement à une finition du radôme en appliquant à l'extérieur une couche de peinture protectrice. On procède ensuite au contrôle mécanique sous de pression et on vérifie la transparence radioélectrique du radar. Conformément à l'invention, la découpe en gradins des diverses couches constitutives du radôme permet de conserver une bonne transparence du radôme aux ondes hyperfréquences sans déformation significative du signal. Once the repair has been carried out, the radome is advantageously finished by applying a layer of protective paint to the exterior. The mechanical control is then carried out under pressure and the radioelectricity of the radar is checked. According to the invention, the cutting in steps of the various constituent layers of the radome makes it possible to maintain a good transparency of the radome at microwave frequencies without significant distortion of the signal.
Bien entendu, bien que l'on préfère, pour des raisons de commodité, effectuer des découpes circulaires, d'autres formes de découpe pourraient être utilisées, en particulier elliptiques, ceci en fonction de l'endommagement local du radôme. En outre, bien que l'exemple de réalisation décrit ait mentionné des bandes de collage de 30 mm, d'autres largeurs de bandes plus étroites ou plus larges pourraient être prévues selon l'importance du radôme et ses matières constitutives. Of course, although it is preferred, for reasons of convenience, to make circular cuts, other forms of cutting could be used, in particular elliptical, this depending on the local damage of the radome. In addition, although the example of embodiment described mentioned gluing strips of 30 mm, other widths of narrower or wider strips could be provided depending on the size of the radome and its constituent materials.
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