FR2946009A1 - Panneau structurant composite de bord de fuite pour un element d'aeronef - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un panneau structurant (1) composite de bord de fuite pour un élément d'un aéronef présentant : - une surface supérieure (3) ; - une surface inférieure (5) ; - un bord (7) reliant lesdites surfaces supérieure (3) et inférieure (5) ; la surface supérieure (3) et la surface inférieure (5) étant reliées par des raidisseurs transversaux (9) et le panneau structurant étant constitué d'une pièce monobloc ormant la surface supérieure (3), la surface inférieure (5), le bord (7) ainsi que les raidisseurs transversaux (9). L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel panneau (1) et un élément d'aéronef comportant un tel panneau (1).
Description
La présente invention se rapporte à un panneau structurant composite pour un bord de fuite d'un élément d'un aéronef. L'invention se rapporte également à un élément d'aéronef comportant un tel panneau.
Les panneaux composites sont des panneaux utilisés fréquemment en aérospatial car permettant d'alléger considérablement l'aéronef. Certaines parties d'aéronef nécessitent des panneaux structurants assurant une bonne résistance mécanique. On peut citer tout particulièrement les bords de fuite, comme ceux des gouvernes d'avion.
Il est couramment utilisé des panneaux structurants composites de type sandwich, comprenant une structure à âme alvéolaire mise entre une peau interne et une peau externe. Typiquement, la peau interne et la peau externe sont constituées chacune d'un ou plusieurs plis fibreux pré-imprégnés de résine qui est ensuite 15 polymérisée lors d'une étape de cuisson. D'autres procédés utilisent des plis fibreux secs, c'est-à-dire non pré-imprégnés dei résine, la résine étant appliquée ultérieurement lors d'une étape de cuisson au cours de laquelle elle est forcée par aspiration à se diffuser entre les plis fibreux. 20 Un panneau sandwich composite peut également comprendre plusieurs couches centrales, de même type ou de types différents, les couches centrales pouvant elles-mêmes être séparées par une couche de matériau composite. Les couches centrales peuvent, par exemple, être de type 25 alvéolaire, mousse ou encore comprendre un ou plusieurs inserts fusibles. Les panneaux sandwich composites utilisant une âme en nid d'abeille ou mousse, par exemple, aident à réduire la masse des objets tout en conservant ou en augmentant leurs propriétés mécaniques. Cependant, ce type de panneau n'est généralement pas adapté 30 pour la fabrication de bords de fuite. En effet, les bords de fuite présentent un rayon de courbure très faible difficile à obtenir avec un panneau sandwich composite. Par ailleurs, il est important d'avoir une continuité aérodynamique la plus parfaite possible afin de ne pas impacter sur les performances de 35 l'aéronef.
De plus, il existe un besoin pour une fabrication simplifiée d'un panneau composite structurant présentant un bord de fuite. Un but de la présente invention est donc de fournir un tel panneau présentant une bonne continuité aérodynamique et une bonne tenue 5 structurale, et étant simple à réaliser. A cet effet, selon un premier aspect, l'invention a pour objet un panneau structurant composite de bord de fuite pour un élément d'un aéronef présentant : - une surface supérieure ; 10 - une surface inférieure ; - un bord reliant lesdites surfaces supérieure et inférieure ; caractérisé en ce que la surface supérieure et la surface inférieure sont reliées par des raidisseurs transversaux et en ce que le panneau structurant est constitué d'une pièce monobloc formant la surface supérieure, 15 la surface inférieure, le bord ainsi que les raidisseurs transversaux. Le panneau de la présente invention permet d'avoir une continuité aérodynamique excellente au niveau du bord de fuite. En effet, le panneau de l'invention est formé d'une seule pièce monobloc. Aucune jonction entre panneaux n'est nécessaire, une telle jonction impacterait sur la performance 20 aérodynamique. En outre, la présence de raidisseurs transversaux assure une excellente tenue structurale malgré le très faible rayon de courbure au bord du panneau. Enfin, le panneau étant intégralement réalisé en une seule pièce 25 monobloc, la fabrication de ce dernier en est très simplifiée. En effet, il n'est plus nécessaire d'assembler et de fixer les différents éléments formant le panneau structurant. Préférentiellement, la peau formant ledit panneau comporte une pluralité de plis dont un ou plusieurs plis intérieurs forment les raidisseurs 30 transversaux ce 'lui permet d'obtenir un panneau structurant composite qui est très résistant pour absorber un choc sensiblement transverse à la surface supérieure ou inférieure. Avantageusement, le panneau de l'invention comporte des plis de renforts entre les plis intérieurs formant les raidisseurs transversaux afin de 35 renforcer structuralement le panneau de l'invention.
Selon un deuxième aspect, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un panneau selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comporte : - une première étape (A) dans laquelle on dépose des noyaux, entourés chacun au moins partiellement par une peau de drapage, sur une peau de base sur une longueur de cette dernière appropriée pour permettre de replier la peau de base sur elle-même; - une deuxième étape (B) dans laquelle on replie la peau de base sur les noyaux drapés ; - une troisième étape (C) dans laquelle on polymérise le panneau 10 ainsi obtenu de sorte à intégrer les plis du drapage dans la peau de base pour former les raidisseurs transversaux; et - une quatrième étape (D) dans laquelle on retire les noyaux afin d'obtenir le panneau structurant. Préférentiellement, les noyaux ont une hauteur décroissante 15 suivant la longueur desdits noyaux ce qui permet d'avoir un excellent profil aérodynamique du panneau structurant. Avanlageusement, chaque noyau est drapé par une peau de drapage de type monolithique présentant une pluralité de plis ce qui permet d'obtenir une bonne fusion entre les différents éléments constituant le panneau 20 de l'invention. Préférentiellement, dans l'étape A, on dispose les noyaux avant le bord de sorte à former un espace entre le bord et les noyaux et on installe un noyau parallèle au bord dans l'espace ainsi formé. Selon un autre aspect, l'invention a pour objet un élément d'aéronef 25 comportant au moins un panneau structurant selon l'invention. Préférentiellement, l'élément de l'invention est une gouverne d'avion. L'invention sera davantage comprise à la lecture de la description non limitative qui va suivre, faite en référence aux figures ci-annexées. 30 - figure 1 est une vue en perspective d'un panneau de l'invention, - figure 2 est une vue de face agrandie du mode de réalisation de la figure 1, et - figures 3 à 5 sont des vues en perspective du procédé de fabrication d'un panneau selon l'invention. 35 Le panneau 1 de l'invention comporte une surface supérieure 3, une surface inférieure 5 et un bord 7 reliant les surfaces supérieure 3 et inférieure 5. Le panneau 1 de l'invention définit un bord de fuite directement obtenu durant la cuisson du panneau 1 de l'invention ce qui simplifie la fabrication de ce dernier. La surface supérieure 3 et la surface inférieure 5 sont reliées par des raidisseurs transversaux 9 intégrés à ces dernières. En d'autres termes, le panneau de l'invention 1 est constitué d'une unique pièce monobloc formant la surface supérieure 3, la surface inférieure 5, le bord 7 ainsi que les raidisseurs transversaux 9. Pour ce faire, le panneau 1 de l'invention est constitué d'une unique peau monolithique.
La peau monolithique peut être réalisée en tout type de tissus ou fibres adaptés et connus de l'homme du métier qui peuvent être imprégnés de résine époxy ou autre. A cet effet, on peut citer des fibres de carbone, de verre ou de kevlar . Avantageusement, l'unique peau monolithique constituant la surface supérieure 3, la surface inférieure 5, le bord 7 et les raidisseurs transversaux 9 sont formés d'une pluralité de plis 18 fusionnés les uns sur les autres par l'intermédiaire d'une résine polymérisable, telle que la résine époxy, disposée entre les plis 18. Plus précisément, la partie supérieure 15 de la peau formant la surface supérieure 3 et la partie inférieure 17 de la peau formant la surface inférieure 5 peuvent comprendre une pluralité de plis 18 dont les plis intérieurs 19, 21 disposés vers l'intérieur du panneau 1 peuvent s'étendre continûment le long dudit panneau 1 à partir d'une section droite jusqu'à une deuxième section droite. Le fait que les raidisseurs transversaux 9 soient constitués de plis 18 permet d'obtenir un panneau structurant 1 composite très résistant pour absorber un choc sensiblement transverse à la surface supérieure 3 ou inférieure 5. Les plis intérieurs 19 peuvent s'étendre continûment depuis la partie inférieure 17, traversent le panneau 1 de manière sensiblement perpendiculaire à la surface inférieure 5 en venant constituer une partie des plis du renfort 9 et avant de s'étendre au niveau de la surface supérieure 3 à nouveau le long de la section droite. II en va de même pour les autres plis intérieurs 21 de l'autre section droite.
Ainsi, le raidisseur transversal 9 est formé par les plis intérieurs 19 et 21 provenant des sections droites.
Bien évidemment, les plis 18 utilisés peuvent être de nature identique ou différente selon les propriétés recherchées. Comme nature de plis classiquement utilisés, on peut citer entre autres les fibres de verre, les fibres de carbone et les fibres de kevlar.
Dans le cas où les plis 19, 21 participants aux renforts ne présenteraient pas à eux seuls une tenue suffisante ou devraient être renforcés, on peut notamment coudre la totalité ou une partie de ces plis 19, 21 entre eux. On peut également insérer, entre les plis 19, 21, des plis de renforts, comme des plis de fibres de carbones par exemple, qui peuvent être présents dans les raidisseurs transversaux 9. En outre, selon l'invention, le panneau 1 de l'invention est obtenu par le procédé de fabrication comportant : - une première étape A dans laquelle on dépose des noyaux 11, entourés chacun au moins partiellement par une peau de drapage 15, sur une peau de base 13 sur une longueur de cette dernière appropriée pour permettre de replier la peau de base 13 sur elle-même (figure 3); - une deuxième étape B dans laquelle on replie la peau de base 13 sur les noyaux 11 drapés (figure 4); - une troisième étape C dans laquelle on polymérise le panneau 20 ainsi obtenu de sorte à intégrer les plis du drapage dans la peau de base 13 pour former les raidisseurs transversaux 9; et - une quatrième étape D dans laquelle on retire les noyaux 11 afin d'obtenir le panneau structurant (voir figure 5). Par la suite, les expressions entouré au moins partiellement et 25 drapé sont synonymes. Ainsi, le terme drapage désigne le fait d'entourer au moins partiellement un noyau. Grâce au procédé de l'invention, le panneau 1 est formé d'une seule pièce par fusion de la peau de base 13 repliée sur elle-même et de la peau du drapage. 30 De plus, le procédé permet d'introduire le nombre de raidisseurs souhaité en fonction de la tenue structurale désirée en augmentant ou en diminuant le nombre de noyaux ou les dimensions de ceux-ci. En outre, le procédé n'impose pas de contrainte pour le positionnement des raidisseurs. Ces derniers sont placés de sorte à améliorer 35 leur utilité structurelle.
Plus particulièrement, dans l'étape A, les noyaux 11 employés ont une forme appropriée pour former les raidisseurs transversaux 9. Pour ce faire, ils ont typiquement une section transversale de forme sensiblement rectangulaire ou carré, voire trapézoïdale.
Avantageusement, les noyaux 11 ont une hauteur décroissante suivant la longueur desdits noyaux 11 de sorte à épouser le faible rayon de courbure du bord 7. Il est également possible de disposer les noyaux 11 avant le bord 7 de sorte à former un espace dans lequel on installe un noyau 12 parallèle au bord 7 afin de stopper les raidisseurs suivant les caractéristiques mécaniques recherchées (voir figure 3). Ainsi, il est possible d'avoir un excellent profil aérodynamique du panneau structurant 1. Avantageusement, les noyaux 11 sont placés sur la peau de base 13 sur une longueur de cette dernière appropriée pour permettre de replier la peau de base 13 sur elle-même. Ainsi, les noyaux 11 peuvent être placés sur une distance inférieure à la moitié de la longueur de ladite peau 13 ce qui permet d'avoir une surface supérieure 3 de longueur sensiblement égale à celle de la surface inférieure 5. Le drapage est effectué typiquement avant la pose des noyaux 11 sur la peau de base 13. Le drapage est alors réalisé par une peau de drapage de type monolithique 15 présentant une pluralité de plis, par exemple deux ou trois plis de sorte à obtenir un drapage optimum. Typiquement, la peau de drapage 15 comporte un nombre de plis inférieur à celui de la peau de base 13 La peau de base 13 peut comprendre un nombre de plis supérieur à 2, égal à 3, à5ouplus.
La peau de drapage 15 peut comprendre un nombre de plis supérieur à 2, égal à 3, à 5 ou plus. Les plis de la peau de base 13 et de la peau de drapage 15 sont imprégnés de résine polymérisable telle que la résine époxy. Dans l'étape B, on replie la peau de base 13 sur elle-même par tout 30 moyen connu de l'homme du métier de sorte à former un bord 7, une surface supérieure 3 et une surface inférieure 5. Typiquement, la polymérisation de l'étape C est réalisée par chauffage à une température de cuisson. La température de cuisson dépend du type de résine utilisée pour réaliser le panneau monobloc 1 de l'invention. A 35 titre d'exemple, si la peau de base 13 et/ou de drapage 15 est(sont) réalisée(s) avec de la résine époxy, la température de cuisson est comprise entre 60°C et 200°C. Cette étape est typiquement réalisée dans un autoclave ou tout moyen chauffant.
Typiquement, la peau de base 13 et la peau de drapage 15 comprennent des plis à base de fibres telles que les fibres de verre, les fibres de carbone et lets fibres de kevlar, lesdites fibres étant imprégnées de résine polymérisable lors de la cuisson du matériau. Dans l'étape D, on retire les noyaux du panneau ainsi formés par tout moyen connu de l'homme du métier, notamment par extracteurs manipulés manuellement ou automatiquement. Le retrait des noyaux est typiquement réalisé selon une direction sensiblement colinéaire à la direction que prennent les raidisseurs transversaux 9. Le panneau 1 de l'invention peut être avantageusement utilisé dans 15 un élément d'un aéronef, tel qu'une gouverne d'avion.
Claims (9)
- REVENDICATIONS1. Panneau structurant (1) composite de bord de fuite pour un élément d'un aéronef présentant : - une surface supérieure (3) ; - une surface inférieure (5) ; - un bord (7) reliant lesdites surfaces supérieure (3) et inférieure (5) ; caractérisé en ce que la surface supérieure (3) et la surface inférieure (5) sont reliées par des raidisseurs transversaux (9) et en ce que le panneau structurant est constitué d'une pièce monobloc formant la surface supérieure (3), la surface inférieure (5), le bord (7) ainsi que les raidisseurs transversaux (9).
- 2. Panneau (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la peau formant ledit panneau comporte une pluralité de plis (18) dont un ou plusieurs plis intérieurs (19, 21) forment les raidisseurs transversaux (9).
- 3. Panneau (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des pais de renforts entre les plis intérieurs (19, 21) formant les raidisseurs transversaux (9).
- 4. Procédé de fabrication d'un panneau (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte : - une première étape (A) dans laquelle on dépose des noyaux (11), entourés chacun au moins partiellement par une peau de drapage (15), sur une peau de base (13) sur une longueur de cette dernière appropriée pour permettre de replier la peau de base (13) sur elle-même; - une deuxième étape (B) dans laquelle on replie la peau de base (13) sur les noyaux (11) drapés ; - une troisième étape (C) dans laquelle on polymérise le panneau ainsi obtenu de sorte à intégrer les plis du drapage dans la peau de base (13) 30 pour former les raidisseurs transversaux (9); et - unEi quatrième étape (D) dans laquelle on retire les noyaux (11) afin d'obtenir le panneau structurant.
- 5. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les noyaux (11) ont une hauteur décroissante suivant la longueur desdits 35 noyaux (11).
- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que chaque noyau (11) est drapé par une peau de drapage (15) de type monolithique présentant une pluralité de plis.
- 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que, dans l'étape A, on dispose les noyaux (11) avant le bord (7) de sorte à former un espace entre le bord (7) et les noyaux (11) et on installe un noyau (12) parallèle au bord (7) dans l'espace ainsi formé.
- 8. Elément d'un aéronef comportant au moins un panneau structurant (1.) selon l'une quelconque des revendications précédentes ou obtenu selon l'une quelconque des revendications 4 à 7.
- 9. Elément selon la revendication précédente étant une gouverne d'avion.
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| EP2878435A1 (fr) * | 2013-11-28 | 2015-06-03 | Airbus Operations, S.L. | Procédé de fabrication d'un bord de fuite composite intégré et ledit bord de fuite |
| US9522504B2 (en) | 2013-11-28 | 2016-12-20 | Airbus Operations S.L. | Method for manufacturing an integrated composite trailing edge and integrated composite trailing edge |
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| US11643222B2 (en) | 2018-07-06 | 2023-05-09 | Airbus Operations S.L. | Method for manufacturing the trailing edge ribs and the bearing ribs of trailing edges of aircraft lifting surfaces |
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| FR2946009B1 (fr) | 2011-07-08 |
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