FR3098188A1 - Procédé de fabrication d’un générateur de tourbillons pour une paroi aérodynamique d’un aéronef comprenant au moins un bord d’attaque protégé - Google Patents
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Abstract
Procédé de fabrication d’un générateur de tourbillons pour une paroi aérodynamique d’un aéronef comprenant au moins un bord d’attaque protégé, générateur de tourbillons pour une paroi aérodynamique d’un aéronef comprenant moins un bord d’attaque protégé et aéronef équipé d’au moins un tel générateur de tourbillons L'invention a pour objet un procédé de fabrication d’un générateur de tourbillons (40) pour une paroi aérodynamique (42) d’un aéronef, ledit générateur de tourbillons présentant au moins un bord d’attaque (48), caractérisé en ce que le générateur de tourbillons (40) est réalisé en matériau composite et en ce que le procédé de fabrication comprend une étape de positionnement d’au moins un élément de protection (58) sur au moins une partie du bord d’attaque (48). Figure 6
Description
La présente demande se rapporte à un procédé de fabrication d’un générateur de tourbillons pour une paroi aérodynamique d’un aéronef comprenant au moins un bord d’attaque protégé, à un générateur de tourbillons pour une paroi aérodynamique d’un aéronef comprenant au moins un bord d’attaque protégé ainsi qu’à un aéronef équipé d’au moins un tel générateur de tourbillons.
Comme illustré sur les figures, un aéronef 10 comprend plusieurs ensembles propulsifs 12 qui présentent chacun une nacelle 14 entourant une motorisation. La nacelle 14 comprend au moins une paroi aérodynamique 16, comme par exemple un capot, comportant au moins un générateur de tourbillons 18 également appelé aileron ou aigrette (ou strake en anglais).
Selon un mode de réalisation visible sur les figures 3 et 4, la paroi aérodynamique 16 présente une surface externe 16.1 orientée vers l’extérieur de la nacelle 14, contre laquelle s’écoule un flux d’air 20, et une surface interne 16.2 orientée vers l’intérieur de la nacelle 14. Le générateur de tourbillons 18 comprend une section transversale en T et présente une paroi active 22 ainsi qu’une embase 24 en saillie par rapport à la surface externe 16.1 de la paroi aérodynamique 16 et reliée à cette dernière par des éléments de fixation 26.
Les générateurs de tourbillons 18, positionnés de part et d’autre du mât au niveau du capot de la nacelle, permettent d’obtenir un gain en matière aérodynamique, notamment en retardant le décollement du flux d’air sur l'extrados de l'aile ainsi qu’en augmentant la portance durant les phases d’atterrissage.
La paroi active 22 a une forme triangulaire et présente un premier côté 28 relié à l’embase 24, un deuxième côté 30 formant un bord d’attaque ainsi qu’un troisième côté formant un bord de fuite 32.
Les générateurs de tourbillons 18 sont métalliques, et non en matériau composite, pour résister aux phénomènes d’érosion, ce qui conduit à augmenter la masse embarquée.
La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur.
A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de fabrication d’un générateur de tourbillons pour une paroi aérodynamique d’un aéronef, ledit générateur de tourbillons présentant au moins un bord d’attaque, caractérisé en ce que le générateur de tourbillons est réalisé en matériau composite et en ce que le procédé de fabrication comprend une étape de positionnement d’au moins un élément de protection sur au moins une partie du bord d’attaque.
Cette solution permet d’obtenir un générateur de tourbillons en matériau composite, résistant aux phénomènes d’érosion.
Selon une autre caractéristique, le procédé comprend une étape de consolidation du générateur de tourbillons ainsi qu’une étape de mise en contact de l’élément de protection et du générateur de tourbillons pendant l’étape de consolidation.
Selon une autre caractéristique, le procédé comprend une étape de traitement de surface afin d’augmenter une rugosité d’une surface de l’élément de protection configurée pour être plaquée contre le générateur de tourbillons, préalablement à l’étape de mise en contact de l’élément de protection et du générateur de tourbillons.
Selon un premier mode opératoire, le procédé comprend une étape de réalisation d’au moins un élément de protection, une étape de positionnement de l’élément de protection dans un moule conformé selon le générateur de tourbillons à réaliser, une étape de réalisation d’au moins une préforme configurée selon le générateur de tourbillons à réaliser, une étape de positionnement de chaque préforme dans le moule, une étape de fermeture du moule, une étape d’injection d’une résine et de cuisson afin de consolider le générateur de tourbillons puis de relier l’élément de protection et le générateur de tourbillons ainsi qu’une étape de démoulage.
Selon un deuxième mode opératoire, le procédé comprend une étape de réalisation d’au moins une préforme configurée selon le générateur de tourbillons à réaliser, une étape de fabrication d’au moins un élément de protection, une étape de positionnement de l’élément de protection sur la (ou les) préforme(s), une étape de mise en place de la (ou des) préforme(s) équipée(s) de l’élément de protection dans un moule, une étape de fermeture du moule, une étape d’injection d’une résine et de cuisson afin de consolider le générateur de tourbillons puis de relier l’élément de protection et le générateur de tourbillons ainsi qu’une étape de démoulage.
L’invention a également pour objet un générateur de tourbillons pour une paroi aérodynamique d’un aéronef réalisé à partir du procédé selon l’une des caractéristiques précédentes, ledit générateur de tourbillons présentant au moins un bord d’attaque. Selon l’invention, le générateur de tourbillons est réalisé en matériau composite et comprend au moins un élément de protection sur au moins une partie du bord d’attaque.
Selon une autre caractéristique, le générateur de tourbillons comprend une liaison, entre l’élément de protection et au moins le bord d’attaque, obtenue par consolidation du générateur de tourbillons en contact avec l’élément de protection.
Selon une autre caractéristique, le générateur de tourbillons comprend une paroi active présentant un bord d’attaque ainsi qu’une embase reliant la paroi active et la paroi aérodynamique et présentant au moins un chant avant en saillie par rapport à la paroi aérodynamique. Dans ce cas, le générateur de tourbillons comprend au moins un élément de protection positionné au niveau du bord d’attaque de la paroi active ainsi qu’au moins un élément de protection positionné au niveau d’au moins un chant avant de l’embase.
L’invention a également pour objet un aéronef comprenant au moins un générateur de tourbillons selon l’une des caractéristiques précédentes.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l’invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés parmi lesquels :
Sur les figures 5 et 6, on a représenté un générateur de tourbillons 40 positionné sur une paroi aérodynamique 42 d’une nacelle d’aéronef.
Bien que décrite appliquée à une nacelle d’aéronef, l’invention n’est aucunement limitée à cette application et peut être appliquée à toute paroi aérodynamique d’un aéronef, comme par exemple un fuselage, un empennage, une aile, un mât ou une nacelle.
La paroi aérodynamique 42 présente une surface externe 42.1 contre laquelle s’écoule un flux d’air 44 en vol et une surface interne 42.2 opposée à la surface externe 42.1.
Pour la suite de la présente demande, les termes avant et arrière font référence au sens de l’écoulement du flux d’air 44, ce dernier s’écoulant en vol de l’avant vers l’arrière.
Par un générateur de tourbillons, on entend toute paroi en saillie par rapport à une paroi aérodynamique d’un aéronef et configurée pour modifier un flux d’air s’écoulant à la surface de cette paroi aérodynamique. Un générateur de tourbillons est également appelé aileron, aigrette ou « strake » en anglais.
Selon différents modes de réalisation visibles sur les figures 5 et 6, le générateur de tourbillons 40 comprend au moins une paroi active 46, sensiblement plane, en saillie par rapport à la surface externe 42.1 de la paroi aérodynamique 42. Généralement, la paroi active 46 est approximativement perpendiculaire à la paroi aérodynamique 42. Cette paroi active 46 comprend un bord d’attaque 48 et un bord de fuite 50.
Selon une configuration, la paroi active 46 a approximativement la forme d’un triangle. Ainsi, le bord d’attaque 48 comprend une première extrémité avant 48.1 positionnée au niveau de la surface externe 42.1 de la paroi aérodynamique 42 ainsi qu’une deuxième extrémité arrière 48.2 reliée au bord de fuite 50 et écartée de la surface externe 42.1 de la paroi aérodynamique 42. Le bord d’attaque 48 présente une longueur correspondant à la distance entre les extrémités avant et arrière 48.1, 48.2. La paroi active 46 comprend des première et deuxième faces 46.1, 46.2, qui se rejoignent au niveau du bord d’attaque 48 et du bord de fuite 50, le long desquelles s’écoule le flux d’air 44.
Dans un plan transversal, perpendiculaire au bord d’attaque 48, ce dernier peut avoir une section en arc de cercle, comme illustré notamment sur la figure 7, ou une section en forme d’échelon ayant un chant sensiblement plat, comme illustré notamment sur la figure 11.
Selon un premier mode de réalisation visible sur la figure 5, le générateur de tourbillons 40 comprend, en plus de la paroi active 46, une embase 52, reliant la paroi active 46 et la paroi aérodynamique 42, qui s’étend de part et d’autre de la paroi active 46 et qui est plaquée contre la surface externe 42.1 de la paroi aérodynamique 42 et reliée à cette dernière par une pluralité d’éléments de fixation 54, comme des boulons, des rivets ou autres. Selon ce premier mode de réalisation, la paroi active 46 et l’embase 52 forment une unique et même pièce ayant une section en T et sont en saillie par rapport à la surface externe 42.1 de la paroi aérodynamique 42. En variante, l’embase 52 ne s’étend que d’un seul côté de la paroi active 46 de manière à former une pièce en L.
Selon ce premier mode de réalisation, l’embase 52 comprend au moins un chant avant 56, en saillie par rapport à la surface externe 42.1 de la paroi aérodynamique 42, qui forme au moins un bord d’attaque secondaire, s’étendant de part et d’autre de la paroi active 46. Selon ce premier mode de réalisation, le générateur de tourbillons 40 comprend plusieurs bords d’attaque 48 et 56.
Selon un deuxième mode de réalisation visible sur la figure 6, la paroi active 46 traverse la paroi aérodynamique 42 et le générateur de tourbillons 40 comprend un système de liaison pour relier la paroi active 46 à la surface interne 42.2 de la paroi aérodynamique 42, comme par exemple une embase plaquée contre la surface interne 42.2 de la paroi aérodynamique 42 et reliée à cette dernière par une pluralité d’éléments de fixation.
Selon ce deuxième mode de réalisation, seule la paroi active 46 est en saillie par rapport à la surface externe 42.1 de la paroi aérodynamique 42 et le générateur de tourbillons 40 ne comprend qu’un seul bord d’attaque 48.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ces modes de réalisation. Ainsi, le générateur de tourbillons 40 pourrait être formé de plusieurs pièces assemblées et relié à la paroi aérodynamique 42 par tout système de liaison positionné au niveau de la surface externe 42.1 ou interne 42.2 de la paroi aérodynamique 42. Quel que soit le mode de réalisation, l’aéronef comprend au moins un générateur de tourbillons 40 qui présente au moins un bord d’attaque 48.
Selon l’invention, le générateur de tourbillons 40 est réalisé en matériau composite et comprend des fibres noyées dans une matrice de résine.
De manière non exhaustive, les fibres peuvent être en carbone, en verre, en aramide ou être des fibres végétales. La résine de la matrice peut être thermodurcissable, thermoplastique ou en céramique.
Différents procédés peuvent être utilisés pour réaliser le générateur de tourbillons 40 en matériau composite. Ainsi, des plis de fibres sèches ou pré-imprégnées peuvent être drapés manuellement ou de manière automatique. Dans le cas de fibres sèches, un procédé de moulage par transfert de résine dit RTM (pour Resin Transfer Molding en anglais) ou un procédé de moulage par infusion peuvent être utilisés. Dans le cas de fibres pré-imprégnées, un procédé de moulage dit SQRTM (pour Same Qualified Resin Transfer Molding en anglais), un procédé de moulage sous vide, un procédé de moulage par compression de type SMC (Pour Sheet Molding Compound en anglais) ou un procédé de moulage par compression de type BMC (pour Bulk Molding Compound en anglais) peuvent être utilisés. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ces procédés de réalisation pour le générateur de tourbillons 40. Quel que soit le mode de réalisation, le procédé de fabrication du générateur de tourbillons 40 comprend une étape de consolidation visant à le consolider.
Le générateur de tourbillons 40 comprend au moins un élément de protection 58 positionné sur au moins une partie de la longueur du bord d’attaque 48. Selon une configuration, l’élément de protection 58 s’étend de l’extrémité avant 48.1 jusqu’à l’extrémité arrière 48.2 du bord d’attaque 48.
Selon un mode de réalisation visible sur la figure 7, l’élément de protection 58 se présente sous la forme d’une gouttière métallique 60 positionnée à cheval sur le bord d’attaque 48.
Selon un autre mode de réalisation visible sur la figure 8, l’élément de protection 58 comprend une âme 62 insérée dans le générateur de tourbillons 40 ainsi qu’un bourrelet 64 demi-cylindrique relié à l’âme 62 et positionné le long du bord d’attaque 48, l’âme 62 et le bourrelet 64 ne formant qu’une seule et même pièce.
Selon un autre mode de réalisation visible sur la figure 9, l’élément de protection 58 est un clinquant en forme de L 66 positionné sur le bord d’attaque 48.
Selon un autre mode de réalisation visible sur la figure 10, l’élément de protection 58 est un clinquant en forme de U 68 positionné sur le bord d’attaque 48.
Selon un autre mode de réalisation visible sur la figure 11, l’élément de protection 58 est un treillis 70, notamment métallique, également appelé wire mesh, appliqué au moins sur le bord d’attaque 58.
Selon un mode de réalisation visible sur la figure 12, l’élément de protection 58 se présente sous la forme d’une gouttière en matière plastique 72, comme en polyuréthane, positionnée à cheval sur le bord d’attaque 48.
L’invention n’est pas limitée à ces matériaux. Ainsi, l’élément de protection 58 peut être métallique, en matière plastique ou autres. Quel que soit le mode de réalisation, l’élément de protection 58 est configuré pour résister aux phénomènes d’érosion en raison de sa nature, de sa géométrie, de sa matière. Comme illustré sur les figures 8 à 10 et 12, l’élément de protection 58 peut recouvrir uniquement le bord d’attaque 48, le bord d’attaque 48 et au moins une partie des première et deuxième faces 46.1, 46.2 de la paroi active 46, le bord d’attaque 48 et toutes les première et deuxième faces 46.1, 46.2 de la paroi active 46 ou tout le générateur de tourbillons 40, à savoir la paroi active 46 et l’embase 52, comme illustré sur la figure 11.
L’élément de protection 58 est mis en forme par tout procédé approprié, comme par moulage par exemple.
Selon une particularité de l’invention, l’élément de protection 58 est mis en contact avec le générateur de tourbillons 40, au moins au niveau du bord d’attaque 48, préalablement et pendant l’étape de consolidation du générateur de tourbillons 40. Ainsi, le générateur de tourbillons 40 comprend une liaison entre l’élément de protection 58 et au moins le bord d’attaque 48 obtenue par la consolidation du générateur de tourbillons 40 en contact avec l’élément de protection 58.
Par conséquent, le procédé de réalisation du générateur de tourbillons 40 comprend une étape de mise en contact de l’élément de protection 58 et du générateur de tourbillons 40 préalablement à l’étape de consolidation du générateur de tourbillons 40 et pendant cette dernière. Cette solution permet d’obtenir, en une seule étape, la consolidation du générateur de tourbillons 40 ainsi qu’une liaison solide entre l’élément de protection 58 et le générateur de tourbillons 40, assurant une excellente cohésion entre ces deux éléments.
Selon une autre caractéristique, l’élément de protection 58 comprend une surface, configurée pour être plaquée contre le générateur de tourbillons 40, qui présente une rugosité élevée. Cette solution permet d’améliorer la cohésion entre l’élément de protection 58 et le générateur de tourbillons 40. Selon un mode opératoire, le procédé de réalisation du générateur de tourbillons 40 comprend une étape de traitement de surface, visant à augmenter la rugosité de la surface de l’élément de protection 58 configurée pour être plaquée contre le générateur de tourbillons 40, préalablement à l’étape de mise en contact de l’élément de protection 58 et du générateur de tourbillons 40.
Selon un premier mode opératoire illustré par la figure 13, le procédé de fabrication d’un générateur de tourbillons 40 comprend une étape de fabrication 74 d’au moins un élément de protection 58, une étape de traitement de surface 76 de l’élément de protection 58 et une étape de positionnement 78 de l’élément de protection 58 dans un moule 80 conformé selon le générateur de tourbillons 40 à réaliser. En parallèle, le procédé de fabrication d’un générateur de tourbillons 40 comprend une étape de réalisation 82 d’au moins une préforme 84 configurée selon la paroi active 46 et l’embase 52 du générateur de tourbillons 40 à réaliser. Enfin, le procédé de fabrication d’un générateur de tourbillons 40 comprend une étape de positionnement 86 de chaque préforme 82 du générateur de tourbillons 40 dans le moule 80, une étape de fermeture du moule 80, une étape d’injection de la résine et de cuisson 88 afin de consolider le générateur de tourbillons 40 puis de relier l’élément de protection 58 avec le générateur de tourbillons 40 ainsi qu’une étape de démoulage 90 de manière à obtenir un générateur de tourbillons 40 équipé d’un élément de protection 58 visant à protéger au moins son bord d’attaque 48 contre les phénomènes d’érosion.
Selon un deuxième mode opératoire illustré par la figure 14, le procédé de fabrication d’un générateur de tourbillons 40 comprend une étape de réalisation 92 d’au moins une préforme 94 configurée selon la paroi active 46 et l’embase 52 du générateur de tourbillons 40 à réaliser. En parallèle, le procédé de fabrication d’un générateur de tourbillons 40 comprend une étape de fabrication 96 d’au moins un élément de protection 58, une étape de traitement de surface 98 de l’élément de protection 58 et une étape de positionnement de l’élément de protection 58 sur la (ou les) préforme(s) 94. Enfin, le procédé de fabrication d’un générateur de tourbillons 40 comprend une étape de mise en place 100 de la (ou des) préforme(s) 94 équipée(s) de l’élément de protection 58 dans un moule 102, une étape de fermeture du moule 102, une étape d’injection de la résine et de cuisson 104 afin de consolider le générateur de tourbillons 40 puis de relier l’élément de protection 58 avec le générateur de tourbillons 40 ainsi qu’une étape de démoulage 106 de manière à obtenir un générateur de tourbillons 40 équipé d’un élément de protection 58 visant à protéger au moins son bord d’attaque 48 contre les phénomènes d’érosion.
L’invention n’est pas limitée au bord d’attaque 48 de la paroi active 46. Au moins un élément de protection 58 peut être positionné au niveau d’au moins un chant avant 56 de l’embase 52, comme illustré sur la figure 5.
Quel que soit le mode de réalisation, l’invention permet d’obtenir un générateur de tourbillons 40 plus léger que ceux métalliques de l’art antérieur et protégé contre les phénomènes d’érosion.
Claims (9)
- Procédé de fabrication d’un générateur de tourbillons (40) pour une paroi aérodynamique (42) d’un aéronef, ledit générateur de tourbillons présentant au moins un bord d’attaque (48), caractérisé en ce que le générateur de tourbillons (40) est réalisé en matériau composite et en ce que le procédé de fabrication comprend une étape de positionnement d’au moins un élément de protection (58) sur au moins une partie du bord d’attaque (48).
- Procédé de fabrication d’un générateur de tourbillons (40) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de consolidation du générateur de tourbillons (40) ainsi qu’une étape de mise en contact de l’élément de protection (58) et du générateur de tourbillons (40) pendant l’étape de consolidation.
- Procédé de fabrication d’un générateur de tourbillons (40) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de traitement de surface afin d’augmenter une rugosité d’une surface de l’élément de protection (58) configurée pour être plaquée contre le générateur de tourbillons (40), préalablement à l’étape de mise en contact de l’élément de protection (58) et du générateur de tourbillons (40).
- Procédé de fabrication d’un générateur de tourbillons (40) selon l’une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de réalisation d’au moins un élément de protection (58), une étape de positionnement (78) de l’élément de protection (58) dans un moule (80) conformé selon le générateur de tourbillons (40) à réaliser, une étape de réalisation d’au moins une préforme (84) configurée selon le générateur de tourbillons (40) à réaliser, une étape de positionnement de chaque préforme (82) dans le moule (80), une étape de fermeture du moule (80), une étape d’injection d’une résine et de cuisson afin de consolider le générateur de tourbillons (40) puis de relier l’élément de protection (58) avec le générateur de tourbillons (40) ainsi qu’une étape de démoulage.
- Procédé de fabrication d’un générateur de tourbillons (40) selon l’une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de réalisation d’au moins une préforme (94) configurée selon le générateur de tourbillons (40) à réaliser, une étape de fabrication d’au moins un élément de protection (58), une étape de positionnement de l’élément de protection (58) sur la (ou les) préforme(s) (94), une étape de mise en place de la (ou des) préforme(s) (94) équipée(s) de l’élément de protection (58) dans un moule (102), une étape de fermeture du moule (102), une étape d’injection d’une résine et de cuisson afin de consolider le générateur de tourbillons (40) puis de relier l’élément de protection (58) avec le générateur de tourbillons (40) ainsi qu’une étape de démoulage.
- Générateur de tourbillons (40) pour une paroi aérodynamique (42) d’un aéronef réalisé à partir du procédé selon l’une des revendications précédentes, ledit générateur de tourbillons présentant au moins un bord d’attaque (48), caractérisé en ce que le générateur de tourbillons (40) est réalisé en matériau composite et comprend au moins un élément de protection (58) sur au moins une partie du bord d’attaque (48).
- Générateur de tourbillons (40) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le générateur de tourbillons comprend une liaison entre l’élément de protection (58) et au moins le bord d’attaque (48) obtenue par consolidation du générateur de tourbillons (40) en contact avec l’élément de protection (58).
- Générateur de tourbillons (40) selon la revendication 6 ou 7, le générateur de tourbillons (40) comprenant une paroi active (46) présentant un bord d’attaque (48) ainsi qu’une embase (52) reliant la paroi active (46) et la paroi aérodynamique (42) et présentant au moins un chant avant (56) en saillie par rapport à la paroi aérodynamique (42), caractérisé en ce que le générateur de tourbillons (40) comprend au moins un élément de protection (58) positionné au niveau du bord d’attaque (48) de la paroi active (46) ainsi qu’au moins un élément de protection (58) positionné au niveau d’au moins un chant avant (56) de l’embase (52).
- Aéronef comprenant au moins un générateur de tourbillons (40) selon l’une des revendications 6 à 8.
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| FR2978931A1 (fr) * | 2011-08-10 | 2013-02-15 | Snecma | Procede de realisation d'un renfort de protection du bord d'attaque d'une pale |
| FR3008920A1 (fr) * | 2013-07-29 | 2015-01-30 | Safran | Procede de fabrication d'une aube en materiau composite a bord d'attaque metallique integre pour moteur aeronautique a turbine a gaz |
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-
2019
- 2019-07-02 FR FR1907338A patent/FR3098188B1/fr active Active
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