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Ensemble structurel d'aéronef et procédé d'assemblage associé
La présente invention concerne un ensemble structurel d'aéronef, du type
comprenant :
une paroi structurale de support pour aéronef, la paroi structurale de
support pour aéronef présentant une première tranche le long d'un premier bord
;
- une paroi composite pour aéronef assemblée sur la paroi structurale, la
paroi
composite s'étendant dans le prolongement de la paroi structurale au-delà du
premier
bord et définissant une deuxième tranche disposée en regard de la première
tranche ;
un dispositif de fixation de la paroi structurale avec la paroi composite
comportant au moins un élément allongé de traction reçu dans un premier
passage
ménagé dans la paroi structurale, le premier passage débouchant dans la
première
tranche et dans une alvéole ménagée dans la paroi structurale, en ce que la
paroi
composite définit un deuxième passage débouchant dans la deuxième tranche et
recevant l'élément allongé, le dispositif de fixation comprenant un organe de
verrouillage
rapporté sur l'élément allongé , la paroi composite délimitant une cavité
d'accès aux
moyens de fixation raccordant une surface de la paroi composite au deuxième
passage ,
l'organe de verrouillage étant reçu dans la cavité d'accès, et en ce que la
paroi composite
s'étend dans un plan moyen incliné d'un angle supérieur à 5 par rapport au
plan moyen
de la paroi structurale.
La présente invention concerne un procédé d'assemblage d'un ensemble
structurel, en ce qu'il comporte les étapes suivantes:
fourniture d'une paroi structurale présentant une première tranche le long
d'un premier bord et d'une paroi composite assemblée sur la paroi structurale;
disposition de la paroi composite dans le prolongement de la paroi
structurale pour placer la première tranche en regard de la deuxième tranche ;
extension de la paroi composite dans un plan moyen incliné d'un angle
supérieur à 5' par rapport au plan moyen de la paroi structurale;
introduction d'un élément allongé dans un premier passage ménagé dans
la paroi structurale, le premier passage débouchant dans la première tranche
et dans une
alvéole ménagée dans la paroi structurale, et dans un deuxième passage
débouchant
dans la deuxième tranche et recevant l'élément allongé;
introduction de l'organe de verrouillage dans une cavité d'accès délimitée
par la paroi composite, la cavité d'accès raccordant une surface de la paroi
composite au
deuxième passage;
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la
engagement de l'élément allongé de traction avec l'organe de verrouillage
pour verrouiller mécaniquement la paroi composite avec la paroi structurale de
sorte que
la paroi composite s'étend dans un plan moyen incliné d'un angle supérieur à 5
par
rapport au plan moyen de la paroi structurale.
La présente invention concerne un ensemble structurel d'aéronef, du type
comprenant:
une paroi structurale de support, la paroi structurale de support présentant
une première tranche le long d'un premier bord;
une paroi composite assemblée sur la paroi structurale, la paroi composite
s'étendant dans le prolongement de la paroi structurale au-delà du premier
bord et
définissant une deuxième tranche disposée en regard de la première tranche;
un dispositif de fixation de la paroi structurale avec la paroi composite
comportant au moins un élément allongé de traction reçu dans un premier
passage
ménagé dans la paroi structurale, le premier passage débouchant dans la
première
tranche et dans une alvéole ménagée dans la paroi structurale, en ce que la
paroi
composite définit un deuxième passage débouchant dans la deuxième tranche et
recevant l'élément allongé, le dispositif de fixation comprenant un organe de
verrouillage
rapporté sur l'élément allongé, la paroi composite délimitant une cavité
d'accès aux
moyens de fixation raccordant une surface de la paroi composite au deuxième
passage,
l'organe de verrouillage étant reçu dans la cavité d'accès, et en ce que la
paroi composite
s'étend dans un plan moyen incliné par rapport au plan moyen de la paroi
structurale, et
au moins un organe de compression transversale de la paroi composite, l'organe
de
compression traversant la paroi composite entre la surface extérieure et une
surface
intérieure opposée, en étant situé à l'écart du deuxième passage.
Cet ensemble est notamment destiné à raccorder un élément structurel
composite,
comme par exemple un caisson composite ou un revêtement de caisson de
structure
portante, de type intrados ou extrados de voilure, de plan central ou
d'empennage, sur un
élément structurel métallique, lorsque la jonction entre ces éléments est
fortement
sollicitée en effort normal.
Un tel ensemble s'applique notamment à la jonction entre une voilure en
matériau
composite et le fuselage d'un appareil par l'intermédiaire de boulons de
traction.
De manière connue, certains aéronefs comme l'Airbus A380 ou le Boeing 787
comprennent des caissons de voilure en matériau composite. Ces caissons sont
fixés sur
le caisson central du fuselage par l'intermédiaire de pièces métalliques de
type
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lb
ferrure . Ces aéronefs comportent une ferrure interne raccordée à une paroi
de
structure du caisson central par l'intermédiaire d'un boulon de traction ainsi
qu'une ferrure
externe sur laquelle est fixée une paroi composite du caisson ou de son
revêtement.
Ces ferrures métalliques intermédiaires garantissent une bonne résistance à
cet
assemblage notamment lorsqu'il est soumis à un effort normal.
Un tel ensemble ne donne cependant pas entière satisfaction. En effet, la
présence des ferrures métalliques intermédiaires augmente significativement le
poids de
l'aéronef, compte tenu du poids individuel de la ferrure, ainsi que des
surépaisseurs de
paroi composite nécessaires à la fixation de la ferrure.
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En outre, la présence des ferrures augmente le coût de l'ensemble et rend son
assemblage plus complexe, tout en diminuant la robustesse vis-à-vis de la
résistance à la
corrosion.
La présence des ferrures engendre en outre éventuellement des contraintes qui
sont
installées lors de l'assemblage. De plus, dans le cas particulier d'une
voilure, ces liaisons
sont situées au niveau des réservoirs de carburant contenu dans la voilure et
constituent
donc des sources de fuites potentielles de carburant.
Un but de l'invention est d'obtenir un ensemble structurel d'aéronef
permettant de
raccorder une paroi structurale à une paroi composite s'étendant dans le
prolongement de la
paroi structurale, la jonction entre les parois étant destinée à être
fortement sollicitée en effort
normal, l'ensemble structurel étant peu onéreux, tout en engendrant peu ou pas
de
contraintes transverses.
A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble du type précité, caractérisé
en ce que
la paroi composite définit un deuxième passage débouchant dans la deuxième
tranche et
recevant l'élément allongé, les moyens de fixation comprenant un organe de
verrouillage
rapporté sur l'élément allongé, la paroi composite délimitant une cavité
d'accès aux moyens
de fixation raccordant une surface de la paroi composite au deuxième passage,
l'organe de
verrouillage étant reçu dans la cavité d'accès.
L'ensemble selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des
caractéristiques
suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement
possible(s) :
- ladite surface de la paroi composite est la surface extérieure de cette
paroi ;
- l'élément allongé comprend une tige et une tête de retenue faisant
saillie
radialement à une extrémité de la tige, la tête de retenue étant reçue dans
l'alvéole ;
- un plan moyen de la paroi structurale au voisinage de la première tranche
définit
avec un plan moyen de la paroi composite au voisinage de la deuxième tranche
un angle
compris entre 00 et 30 ;
- l'angle formé entre l'axe de la cavité d'accès et le plan moyen selon
lequel s'étend la
paroi composite est compris entre 60 et 120 ;
- l'axe de l'élément allongé disposé dans le deuxième passage est aligné ou
parallèle
à la fibre neutre de la paroi composite ;
- l'axe de l'élément allongé est incliné par rapport à la fibre neutre de
la paroi
composite, l'intersection entre l'axe de l'élément allongé dans le deuxième
passage et la fibre
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neutre étant avantageusement située au voisinage de la jonction entre le
deuxième passage
et la cavité d'accès ;
- la cavité d'accès est borgne ;
- la cavité d'accès débouche dans une autre surface de la paroi composite,
l'ensemble comportant un organe d'obturation d'au moins une extrémité de la
cavité d'accès
rapporté dans la cavité d'accès ;
- l'ensemble comporte au moins un organe de compression transversale de la
paroi
composite, l'organe de compression traversant la paroi composite entre la
surface extérieure
et une surface intérieure opposée, en étant situé à l'écart du deuxième
passage ;
- la paroi composite comprend une couche centrale dans laquelle est ménagé le
deuxième passage et deux couches opposées situées de part et d'autre de la
couche
centrale, la couche centrale présentant un drapage distinct du drapage des
couches
opposées, le drapage de la couche centrale présentant avantageusement un
nombre de plis
orientés parallèlement à l'axe de l'élément allongé supérieur au nombre de
plis orienté
parallèlement à l'axe de l'élément allongé dans le drapage des couches
opposées ;
- l'ensemble comporte un panneau latéral de jonction interposé
transversalement
entre la première tranche et la deuxième tranche ;
- la première tranche s'étend sensiblement dans un plan incliné par rapport au
plan de
la deuxième tranche, l'ensemble comprenant une cale intermédiaire présentant
une surface
d'appui de la deuxième tranche, sur laquelle est appliquée la deuxième tranche
et une
surface opposée parallèle au plan de la première tranche ;
- la paroi composite forme un revêtement de caisson de structure portante,
avantageusement un intrados ou un extrados de voilure, de plan central, ou
d'empennage, la
paroi structurale définissant une partie de caisson de structure centrale d'un
aéronef.
L'invention a également pour objet un procédé d'assemblage d'un ensemble
structurel
tel que défini plus haut, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes
suivantes :
- fourniture de la paroi structurale et de la paroi composite ;
- disposition de la paroi composite dans le prolongement de la paroi
structurale pour
placer la première tranche en regard de la deuxième tranche ;
- introduction de l'élément allongé dans le premier passage et dans le
deuxième
passage ;
- introduction de l'organe de verrouillage dans la cavité d'accès ;
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- engagement de l'élément allongé avec l'organe de verrouillage pour
verrouiller
mécaniquement la paroi composite avec la paroi structurale.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre,
donnée
uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur
lesquels :
- la Figure 1 est une vue prise en coupe suivant un plan transversal d'un
ensemble
structurel d'un premier aéronef selon l'invention ;
- la Figure 2 est une vue analogue à la Figure 1 d'un ensemble structurel d'un
deuxième aéronef selon l'invention ;
- la Figure 3 est une vue analogue à la Figure 1 d'un ensemble structurel d'un
troisième aéronef selon l'invention ;
- la Figure 4 est une vue prise en coupe suivant un plan transversal d'un
ensemble
structurel d'un quatrième aéronef selon l'invention ;
- la Figure 5 est une vue prise en coupe suivant un plan transversal d'un
ensemble
structurel d'un cinquième aéronef selon l'invention ;
- la Figure 6 est une vue de dessous d'un détail de l'ensemble de la Figure 5;
- la Figure 7 est une vue prise en coupe suivant un plan transversal d'un
ensemble
structurel d'un sixième aéronef selon l'invention ;
- la Figure 8 est une vue prise en coupe suivant un plan transversal d'un
ensemble
structurel d'un septième aéronef selon l'invention ;
- la Figure 9 est une vue prise en coupe suivant un plan transversal d'un
ensemble
structurel d'un huitième aéronef selon l'invention ;
- la Figure 10 est une vue prise en coupe suivant un plan transversal d'un
ensemble
structurel d'un neuvième aéronef selon l'invention ;
- la Figure 11 est une vue prise en coupe suivant un plan transversal d'un
ensemble
structurel d'un dixième aéronef selon l'invention ;
- la Figure 12 est une vue prise en coupe suivant un plan transversal d'un
ensemble
structurel d'un onzième ensemble selon l'invention ;
- la Figure 13 est une vue en perspective partiellement en coupe d'un détail
des
moyens de fixation de la paroi structurelle avec la paroi composite ; et
- la Figure 14 est une vue prise en coupe suivant un plan transversal d'un
détail d'une
paroi composite d'un ensemble structurel selon l'invention.
La Figure 1 illustre un ensemble structurel 10 selon l'invention d'un premier
aéronef
12. Cet ensemble structurel 10 comporte un premier élément de structure 14 et
un deuxième
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élément de structure 16 réalisé au moins partiellement en matériau composite,
le deuxième
élément de structure 16 étant assemblé sur le premier élément de structure 14
par
l'intermédiaire de moyens de fixation 18.
Le premier élément de structure 14 est par exemple un caisson central de
fuselage,
en matériau métallique. Le deuxième élément de structure 16 est par exemple
une voilure ou
un empennage comprenant des panneaux de revêtement destinés à être fixés sur
le premier
élément de structure 14 en étant sollicités en effort normal lorsque l'aéronef
se déplace dans
une masse d'air, notamment lors d'un vol.
Dans l'exemple particulier représenté sur la Figure 1, le premier élément de
structure
14 est un caisson central de fuselage et le deuxième élément de structure 16
est une voilure.
Il comprend en outre une paroi inférieure 19 dite karman disposée en
dessous du premier
élément 14 et du deuxième élément 16.
Le premier élément de structure 14 comporte un plan central 20 s'étendant
suivant
une direction générale D, horizontale sur la Figure 1. Il comporte
avantageusement un
panneau latéral de jonction 22 appliqué contre le plan central 20 le long d'un
bord latéral 24
du plan central 20. Dans l'exemple représenté sur la Figure 1, le bord latéral
24 est situé à
gauche du plan central 20.
Le plan central 20 est formé par une paroi structurale 26 s'étendant dans un
plan
général moyen P1, représenté horizontal sur la Figure 1.
La paroi structurale 26 présente une surface supérieure 28 et une surface
inférieure
raccordées entre elles le long du bord latéral 24 par une première tranche 32
délimitée
dans l'épaisseur de la paroi 26.
La paroi 26 est avantageusement réalisée en matériau métallique.
La paroi structurale 26 délimite, le long de son bord latéral 24, à l'écart de
la tranche
25 32, une pluralité d'alvéoles 34 d'insertion des moyens de fixation 18.
Chaque alvéole 34 débouche dans la surface inférieure 30. Chaque alvéole 34
est
borgne et est obturée vers la surface supérieure 28. Les alvéoles 34 sont
réparties
axialement suivant la direction D en étant espacées les unes des autres le
long de cette
direction D.
30 Pour
chaque alvéole 34, la paroi structurale 26 définit un premier passage
traversant
36 de réception des moyens de fixation 18. Le premier passage 36 s'étend
sensiblement
transversalement par rapport à la direction D suivant un axe de passage
A-A', qui est
horizontal dans l'exemple représenté sur la Figure 1.
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Le premier passage traversant 36 débouche intérieurement dans l'alvéole 34 et
extérieurement dans la tranche 32 de manière perpendiculaire ou inclinée d'un
angle inférieur
à 30 par rapport à la normale à une surface directrice de la tranche 32.
Avantageusement cet angle pourra être inférieur à 200
.
Le passage 36 présente une étendue transversale maximale, prise
perpendiculairement à l'axe A-A', inférieure à la hauteur de l'alvéole 34,
prise
perpendiculairement à l'axe A-A'.
Le premier passage 36 et l'alvéole 34 délimitent ainsi, autour du premier
passage 36
dans l'alvéole 34, un épaulement annulaire d'appui 38 pour les moyens de
fixation 18.
Le panneau de jonction 22 s'étend dans un plan général P2 sensiblement
perpendiculaire au plan P1 le long du bord latéral 24. Il est réalisé
avantageusement en un
matériau métallique. Le panneau de jonction 22 est raccordé au fuselage.
Le panneau de jonction 22 présente un bord inférieur 40 qui affleure la
surface
inférieure 30 de la paroi structurale 26 au voisinage de la tranche 32.
Au voisinage de son bord inférieur 40, le panneau latéral de jonction 22
définit un
passage intermédiaire 42 traversant de section analogue à la section du
premier passage
traversant 36. Le passage intermédiaire 42 s'étend en regard du premier
passage 36 lorsque
le panneau de jonction 22 est fixé contre la tranche 32 de la paroi
structurale 26.
Le panneau latéral de jonction 22 délimite une surface intérieure 43 appliquée
sur la
tranche 32 et une surface extérieure 44 sensiblement parallèle à la tranche 32
et destinée à
recevoir en appui le deuxième élément de structure 16.
Le passage intermédiaire 42 débouche intérieurement dans le premier passage
traversant 36 et extérieurement à travers la surface extérieure 44. Il s'étend
coaxialement
avec le premier passage 36.
Dans l'exemple représenté sur la Figure 1, le deuxième élément de structure 16
comporte une paroi composite 50 destinée à être fixée sur la paroi structurale
26 et
avantageusement une armature interne 52 formant un caisson de plan porteur.
La paroi composite 50 est réalisée à base d'un matériau composite tel qu'un
stratifié
en fibres de carbone et résine époxy.
La paroi composite 50 forme par exemple un revêtement du caisson 52, tel
qu'une
peau d'aile. Elle comporte une première surface 54 destinée à former une
surface extérieure
de l'élément de structure 16 et une deuxième surface 56 destinée à former une
surface
intérieure de cet élément de structure.
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La paroi composite 50 définit une deuxième tranche 58 raccordant la première
surface
54 à la deuxième surface 56 le long d'un deuxième bord latéral 60 de la paroi
composite 50,
placé en regard du premier bord 24 de la paroi structurale 26.
La portion de la surface 54 qui n'est pas recouverte par la paroi 19 est
destinée à être
placée en contact avec la masse d'air dans laquelle circule l'aéronef 12. La
deuxième surface
56 est destinée à délimiter par exemple un réservoir intérieur de fluide au
sein du deuxième
élément structurel, tel qu'un réservoir 61 de carburant.
La paroi composite 50 présente une région extérieure 62 et une région
intérieure 64
de liaison au plan central 20. Dans cet exemple, les régions 62, 64
définissent entre elles une
cassure 66.
La région intérieure 64 présente une épaisseur, prise en section dans un plan
vertical
passant par l'axe A-A' qui augmente en se déplaçant vers le plan central.
La deuxième tranche 58 est définie par l'épaisseur de la paroi composite 50 le
long du
bord 60, entre la première surface 54 et la deuxième surface 56. Elle est
appliquée contre la
surface extérieure 44 du panneau de jonction 22. Elle s'étend en regard de la
première
tranche 32.
Au moins dans la région intérieure 64, la paroi composite 50 définit un plan
moyen P3
qui forme un angle nul ou faible, avantageusement inférieur à 30 , avec le
plan général P1 de
la paroi structurale 26.
Ainsi, la paroi composite 50 prolonge latéralement la paroi structurale 26 le
long du
bord latéral 24.
Dans l'exemple représenté sur la Figure 1, le plan moyen P3, pris au niveau de
la
deuxième tranche 58 forme un angle nul avec le plan moyen P1, pris au niveau
de la
première tranche 32.
Selon l'invention, les moyens de fixation 18 sont reçus directement dans la
paroi
composite 50. A cet effet, la paroi composite 50 délimite un deuxième passage
68 de
réception et une cavité 70 transversale d'accès au deuxième passage 68.
Le deuxième passage 68 s'étend le long de l'axe A-A'. Il débouche
intérieurement
dans la deuxième tranche 58 de manière perpendiculaire ou inclinée d'un angle
inférieur à
30 par rapport à la normale à une surface directrice de la tranche 58. Le
deuxième passage
68 débouche extérieurement dans la cavité 70.
Il présente une section transversale par rapport à l'axe A-A' sensiblement
égale à la
section transversale du premier passage 36, et du passage intermédiaire 42.
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Dans cet exemple, dans la zone de la paroi composite 50 s'étendant entre
l'armature
52 et le panneau 22, l'axe A-A' est parallèle au plan général P3 qui est
confondu avec la fibre
neutre F de la paroi composite 50. On appelle fibre neutre F le plan
regroupant l'ensemble
des points d'une structure où l'allongement consécutif à l'application d'un
moment de flexion
est nul.
Le fait que les plans P3 et F soient confondus permet ainsi de ne pas générer
d'effort
de flexion dans la paroi composite 50.
Selon l'invention, la cavité 70 est ménagée transversalement par rapport à
l'axe A-A'
du deuxième passage 68 suivant un axe B-B' sensiblement vertical sur la Figure
1. L'angle a
(figures 1 et 4) formé entre l'axe B-B' et le plan P3 est avantageusement
compris entre 60 et
120 . Dans l'exemple représenté sur la figure 1, la cavité 70 est borgne. Elle
débouche
exclusivement dans la première surface 54. La cavité 70 est par contre obturée
vers le haut
par la paroi 50 vers la deuxième surface 56, de sorte qu'aucune communication
fluidique
n'existe entre le réservoir 61 et l'extérieur de l'ensemble 16 à travers la
cavité 70.
Dans cet exemple, la cavité 70 présente une section, prise suivant un plan
horizontal
passant par l'axe A-A', inférieure à la section de chaque alvéole 34,
avantageusement
inférieure d'un facteur au moins égal à deux par rapport à la section de
chaque alvéole 34.
La cavité 70 est avantageusement cylindrique d'axe B-F3'.
La cavité 70 et le deuxième passage 68 délimitent entre eux un deuxième
épaulement
72 de retenue, orienté à l'opposé du premier épaulement annulaire 38.
Les moyens de fixation 18 comportent un élément longitudinal 80 de traction
inséré à
travers l'alvéole 34, le premier passage traversant 36, le passage
intermédiaire 42, et le
deuxième passage traversant 68 pour faire saillie dans la cavité 70, et un
organe de
verrouillage 82 de l'élément longitudinal 80, fixé sur l'élément longitudinal
80 dans la cavité
70.
Dans l'exemple représenté sur la Figure 1 et plus en détail sur la Figure 13,
l'élément
longitudinal 80 est formé par un boulon de traction comportant une tête 84
reçue dans
l'alvéole 34 et une tige filetée 86 engagée de manière complémentaire à
travers les passages
36, 42 et 68 pour être reçue dans l'organe de verrouillage 82.
La tige 86 s'étend alors suivant l'axe A-A'. Elle présente une section
transversale
complémentaire à celle des passages 36, 42, 68. La tête 84 fait saillie
radialement par
rapport à la tige 86.
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L'organe de verrouillage 82 est formé par exemple par un écrou à barillet
représenté
schématiquement sur la Figure 1 et illustré en détail sur la Figure 13. Cet
écrou délimite une
cavité intérieure munie d'un filet pour l'engagement et la retenue de
l'extrémité libre de la tige
86.
Lorsque les moyens de fixation 18 sont actifs, l'élément longitudinal 80 est
verrouillé
par l'organe de verrouillage 82. A cet effet, l'extrémité libre de la tige 86
est reçue dans la
cavité de l'organe de verrouillage 82. La tête 84 est plaquée contre le
premier épaulement
annulaire 38, alors que l'organe de verrouillage 82 est plaqué contre
l'épaulement
complémentaire de retenue 72.
Ainsi, la paroi composite 50 est retenue fermement par sa tranche 58 contre la
tranche 32 de la paroi structurale 26, avec interposition du panneau latéral
de jonction 22.
La liaison ainsi formée présente une forte robustesse lorsqu'elle est
sollicitée en effort
normal tout en conservant une forte robustesse contre les efforts de
cisaillement.
La forte robustesse aux sollicitations en effort normal est particulièrement
importante
en raison de l'angle faible formé par les plans moyens P1 et P3 respectifs de
la paroi
structurale 26 et de la paroi composite 50 au voisinage des tranches
respectives 32, 58 et
des problématiques de transfert d'effort normal qui en découlent.
Il est ainsi possible de fixer ces parois 50, 26 par leurs tranches en
conservant
d'excellentes propriétés mécaniques, par des moyens simples et peu onéreux. En
effet, la
cavité 70 et le passage 68 sont ménagés directement dans la paroi composite 50
et reçoivent
directement les éléments longitudinaux 80 disposés dans la paroi structurale
26, sans qu'il
soit nécessaire de disposer une pièce intermédiaire telle qu'une ferrure ou
une éclisse entre
la paroi composite 50 et la paroi structurale 26.
L'ensemble structurel 10 selon l'invention est donc particulièrement léger et
peu
coûteux, tout en conservant une grande robustesse, notamment vis-à-vis de la
corrosion,
puisqu'aucune ferrure métallique intermédiaire n'est utilisée.
L'assemblage entre la paroi structurale 26 et la paroi composite 50 engendre
peu ou
pas de contraintes transverses, ce qui est favorable à la tenue mécanique de
l'assemblage.
En outre, lorsque la cavité 70 est borgne, l'étanchéité d'un réservoir de
fluide délimité
par la paroi composite 50, tel qu'un réservoir de carburant 61 est assurée.
Pour assembler l'ensemble structurel 10, la paroi structurale 26, le panneau
latéral de
jonction 22 et la paroi composite 50 sont amenés au contact les uns des
autres.
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La première tranche 32 de la paroi structurale 26 est appliquée contre la
surface
intérieure 43 du panneau latéral de jonction 22, alors que la deuxième tranche
58 du
panneau composite 50 est appliquée sur la surface extérieure 44 du panneau
latéral de
jonction 22. Les passages 36, 42 et 68 sont alors alignés coaxialement le long
de l'axe A-
A'.
Puis, l'organe de verrouillage 82 est introduit dans la cavité 70 et est
maintenu en
position dans la cavité 70. L'élément longitudinal de traction 80 est alors
introduit dans
l'alvéole 34, puis est inséré par l'extrémité libre de la tige 86 à travers
successivement le
premier passage traversant 36, le passage intermédiaire 42 et le deuxième
passage 68
jusqu'à entrer en contact avec l'organe de verrouillage 82. Ensuite, la tête
84 de l'élément
longitudinal est entraînée en rotation pour visser la tige 86 dans l'organe de
verrouillage 82 et
appliquer ainsi un effort de serrage déterminé entre les épaulements 72 et 38.
On notera que la vue en coupe de la figure 1 correspond à une section courante
représentative de l'ensemble structurel, mais l'orientation des différents
plans mentionnés est
susceptible de varier d'une section à l'autre le long de la corde de l'élément
de structure 14.
Cela s'applique également pour les autres modes de réalisation décrits ci-
dessous.
L'ensemble structurel 10 d'un deuxième aéronef 100 selon l'invention est
représenté
sur la figure 2. A la différence de l'ensemble structurel 10 du premier
aéronef 12, la première
tranche 32 s'étend dans un plan incliné par rapport à un plan perpendiculaire
au plan général
P1 de la paroi structurale 26.
Le panneau latéral de jonction 22 comprend une partie inférieure 102 inclinée
par
rapport à une partie supérieure 101 située dans la plan P2, d'un angle égal à
l'angle entre les
plan P1 et P3 ce qui permet d'aligner l'axe A-A' avec le plan P3 et ainsi de
ne pas générer
d'effort transverse dans le composite.
La configuration de l'alvéole 34 est en outre modifiée pour que l'épaulement
de
retenue 38 s'étende dans un plan perpendiculaire à l'axe A-A'.
La paroi composite 50 s'étend, au voisinage de la deuxième tranche 58, dans un
plan
moyen P3 perpendiculaire au plan de la première tranche 32 formant un angle
inférieur à 30
avec le plan P1.
La deuxième tranche 58 de la paroi composite 50 est appliquée contre la
surface
extérieure 44 du panneau de jonction 102 en étant disposée parallèlement à la
première
tranche 32.
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L'axe A-A' des passages 36, 42 et 68 s'étend parallèlement au plan P3, de
manière
inclinée par rapport au plan P1.
Par ailleurs, les moyens de fixation 18 restent identiques à ceux exposés dans
l'ensemble structurel 10 de la Figure 1.
Un tel ensemble permet de s'affranchir de la réalisation d'une cassure 66
telle
qu'illustrée sur la figure 1 pour la paroi composite 50 ce qui simplifie
significativement la
fabrication d'une telle paroi composite.
Le procédé d'assemblage de l'ensemble structurel 10 de la Figure 2 est par
ailleurs
analogue au procédé d'assemblage de l'ensemble 10 de la Figure 1.
L'ensemble structurel 10 d'un troisième aéronef 110 selon l'invention est
représenté
sur la Figure 3. Comme dans l'ensemble 10 de la Figure 1, et à la différence
de l'ensemble
10 de la Figure 2, la première tranche 32 s'étend dans un plan sensiblement
perpendiculaire
au plan moyen P1 de la paroi structurale 26. Le panneau latéral de jonction 22
s'étend dans
un plan P2 sensiblement perpendiculaire au plan P1.
Comme dans l'ensemble 10 de la Figure 2, la paroi composite 50 s'étend dans un
plan moyen P3 incliné par rapport au plan moyen P1 de la paroi structurale 26.
A la différence de l'ensemble 10 représenté sur la Figure 2, la deuxième
tranche 58
de la paroi composite 50 est disposée dans un plan incliné par rapport à la
perpendiculaire
au plan moyen P3. Ce plan incliné est parallèle au plan P2.
Dans l'ensemble 10 de la Figure 3, l'axe A-A' du premier passage traversant
36, du
passage intermédiaire 42 et du deuxième passage 68 est incliné par rapport au
plan moyen
P1 de la paroi structurale 26 et est aligné avec P3. Il forme avec la normale
à une surface
directrice de la tranche 32 un angle inférieur à 30 .
La configuration de l'alvéole 34 est en outre modifiée pour que l'épaulement
de
retenue 38 s'étende dans un plan perpendiculaire à l'axe A-A' de manière
inclinée par rapport
au plan de la tranche 32.
Ce mode de réalisation permet de conserver une plaque de jonction plane tout
en
minimisant les efforts transverses dans le composite.
L'assemblage de l'ensemble 10 représenté sur la Figure 3 est par ailleurs
analogue à
l'assemblage de celui représenté sur la Figure 1.
L'ensemble 10 d'un quatrième aéronef 120 selon l'invention est représenté sur
la
figure 4. A la différence de l'ensemble 10 représenté sur la figure 3, l'axe A-
A' du premier
passage 36, du passage intermédiaire 42 et du deuxième passage 68 est
perpendiculaire au
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plan de la première tranche 32 et est parallèle ou confondu avec le plan moyen
P1 de la
paroi structurale 26.
Ainsi, l'axe A-A' est incliné par rapport au plan moyen P3 de la paroi
composite 50 au
voisinage de la deuxième tranche 58.
L'axe A-A' étant incliné par rapport à la fibre neutre F de la paroi composite
50,
l'intersection entre la fibre neutre F et l'axe A-A' est de préférence
disposée à la jonction 122
entre le deuxième passage 68 et la cavité 70. Ce positionnement de
l'intersection entre la
fibre neutre F et l'axe A-A' permet d'améliorer la robustesse de l'ensemble 10
et de minimiser
les efforts de flexion générés dans cet ensemble.
On notera qu'en variante l'intersection entre la fibre neutre F et l'axe A-A'
peut
également être légèrement décalée de la jonction 122 le long de l'axe A-A' en
direction de la
tranche 58.
Un ensemble structurel 10 d'un cinquième aéronef 130 selon l'invention est
représenté sur les Figure 5 et 6.
A la différence de l'ensemble 10 du quatrième aéronef 110, cet ensemble
comprend
deux organes de compression 132 de la paroi composite 50 suivant son
épaisseur, disposés
de part et d'autre de chaque élément de traction 80 dans la paroi composite
50.
Chaque organe 132 comporte un boulon 134 traversant la paroi composite 50 sur
toute son épaisseur au voisinage de la deuxième tranche 58 et un écrou de
fixation 136 du
boulon 134. Les assemblages 132 sont disposés intérieurement par rapport à la
cavité 70, de
part et d'autre du deuxième passage 68, totalement à l'écart du deuxième
passage 68.
Le boulon 134 présente une tête appliquée sur l'une de la première surface 54
et de
la deuxième surface 56, alors que l'écrou 136 est appliqué sur l'autre de la
première surface
54 et de la deuxième surface 56.
Ainsi, la paroi composite 50 est comprimée localement entre sa première
surface 54
et sa deuxième surface 56 suivant un axe sensiblement perpendiculaire à sa
fibre neutre F.
La compression transverse ainsi installée empêche un éventuel délaminage du
composite constituant la paroi 50.
Le procédé d'assemblage de l'ensemble 10 représenté sur la Figure 5 diffère du
procédé d'assemblage de l'ensemble 10 représenté sur la Figure 4, en ce
qu'avant l'étape de
mise en place des moyens de fixation 18, les organes 132 de compression sont
installés à
travers la paroi composite 50.
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La Figure 7 illustre un ensemble structurel 10 d'un sixième aéronef 140 selon
l'invention. A la différence de l'ensemble 10 du cinquième aéronef 130, la
paroi composite 50
comporte une portion 142A en regard de la tête du boulon 134 et une portion
142B en regard
de l'écrou 136.
Les portions 142A et 142B présentent une forme de coin et définissent ainsi
chacune
une surface parallèle à l'axe A-A' du deuxième passage 68 permettant de
restituer aux
organes 132 un plan d'appui perpendiculaire à l'axe A-A'. Ainsi, contrairement
à l'ensemble
représenté sur la figure 5, l'assemblage de compression 132 traverse la paroi
composite
50 entre la première surface 54 et la deuxième surface 56 suivant un axe C-C'
10 perpendiculaire à l'axe A-A' du deuxième passage 68.
Un ensemble structurel 10 d'un septième aéronef 150 selon l'invention est
représenté
sur la figure 8.
A la différence de l'ensemble 10 du sixième aéronef 140, la paroi composite 50
définit,
sur sa première surface 54 et sur sa deuxième surface 56, au voisinage du
deuxième bord
60, de manière adjacente à la deuxième tranche 58, des méplats parallèles 152
disposés
dans un plan parallèle à l'axe A-A', et également parallèles au plan moyen P1.
Chacun des méplats 152 définit respectivement une surface d'appui de la tête
du
boulon 134 et de l'écrou 136. Ainsi, chaque assemblage de compression 132
maintient
localement la paroi composite 50 comprimée entre la première surface 54 et la
deuxième
surface 56 le long d'un axe C-C' perpendiculaire à l'axe A-A' au plan de la
première tranche
32.
Un ensemble structurel 10 d'un huitième aéronef 160 selon l'invention est
représenté
sur la Figure 9.
A la différence de l'ensemble 10 représenté sur la Figure 3, la tranche 58 de
la paroi
composite 50 s'étend dans un plan perpendiculaire au plan général P3 au
voisinage du bord
latéral 60. Le plan de la deuxième tranche 58 est incliné par rapport au plan
de la première
tranche 32 de la paroi structurale 26.
Une cale intermédiaire 162 est disposée entre la première tranche 32 et la
deuxième
tranche 58, avantageusement en appui sur la surface extérieure 44 du panneau
latéral de
jonction 22.
La cale 162 présente une surface intérieure plane 164, sensiblement parallèle
au plan
de la première tranche 32 et une surface extérieure 166 plane, sensiblement
parallèle au
plan de la deuxième tranche 58.
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La cale 162 délimite un passage intérieur 168 débouchant dans les surfaces 164
et
166. Le passage intérieur 168 s'étend le long de l'axe A-A' lorsque la cale
162 est interposée
entre la paroi composite 50, et la plaque de jonction 22.
La cale 162 comprend en outre un rebord supérieur d'appui 170 sur la deuxième
surface 56.
Lors du montage de l'ensemble 10, la cale 162 est interposée entre la deuxième
tranche 58 et la surface 44, avant le montage des moyens de fixation 18.
Ainsi, l'axe A-A' du
deuxième passage 68 reste parallèle au plan général P3 de la paroi composite
50 et à sa
fibre neutre F.
Un ensemble structurel 10 d'un neuvième aéronef 180 selon l'invention est
représenté
sur la Figure 10.
A la différence de l'ensemble 10 du troisième aéronef 110 représenté sur la
Figure 3,
l'ensemble 10 comprend une butée de retenue 182 appliquée sous la paroi
composite 50 en
étant fixée sur la surface extérieure 44 du panneau latéral de jonction 22.
La butée 182 comporte ainsi une surface supérieure 184 disposée en appui sous
la
première surface 54 au niveau de la deuxième tranche 58. La butée de retenue
182 est fixée
contre la surface extérieure 44 par un boulon de traction 186. Ainsi, la butée
182 permet
d'annuler l'effort transverse généré par les moyens de fixation 18.
Un ensemble structurel 10 d'un dixième aéronef 190 selon l'invention est
représenté
sur la Figure 11.
A la différence de l'ensemble 10 du premier aéronef 12, la cavité 70 est
traversante,
de sorte qu'elle débouche dans la première surface 54 et dans la deuxième
surface 56.
Pour assurer l'étanchéité vis-à-vis du fluide contenu éventuellement dans le
réservoir
61, un bouchon de fermeture 192 est inséré dans la cavité 70. Ce bouchon 192
comporte
une paroi d'obturation 194 appliquée sur la deuxième surface 54, un corps
creux 196 destiné
à recevoir l'organe de verrouillage 82. Le corps creux 196 présente à sont
extrémité opposée
à la paroi 194 une portion filetée adaptée à coopérer avec un écrou de
fixation 197.
Le corps creux 196 débouche vers le bas par une ouverture d'insertion de
l'organe de
verrouillage 82 et débouche latéralement par une ouverture de passage de
l'élément
longitudinal 80, qui s'étend en regard du deuxième passage 68.
Dans une variante, le bouchon 192 est prévu dans chacun des ensembles 10
représentés sur les Figures 1 à 10, dans le cas où la cavité 70 est
traversante.
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La Figure 12 illustre un ensemble 10 structurel d'une variante d'aéronef selon
l'invention. Dans cet ensemble 10, le premier élément structurel 14 est
dépourvu de panneau
latéral de jonction 22.
La paroi composite 50 est fixée directement sur la paroi structurale 26 par
leurs
tranches respectives 32, 58 qui sont appliquées l'une sur l'autre.
Dans cet exemple, la paroi composite 50 s'étend dans un plan général P3 qui
est
parallèle au plan général P1 de la paroi structurale 26. Les tranches 32, 58
sont
perpendiculaires aux plans P1 et P3.
Le premier passage traversant 36 débouche extérieurement dans le deuxième
passage 68. L'axe commun A-A' du premier passage 36 et du deuxième passage 68
s'étend
sensiblement parallèlement au plan général P3 de la paroi composite 50.
L'assemblage de l'ensemble structurel 10 représenté sur la Figure 12 diffère
de
l'assemblage de l'ensemble 10 représenté sur la Figure 1 en ce que la tranche
58 de la paroi
composite 50 est appliquée sur la tranche 32 de la paroi structurale 26.
Puis, comme décrit précédemment, la tige 86 de l'élément longitudinal de
serrage 80
est introduite successivement dans le premier passage 36, puis dans le
deuxième passage
68 par l'intermédiaire de l'alvéole 34 pour être reçue dans l'organe de
verrouillage 82
préalablement introduit dans la cavité 70.
La Figure 14 illustre un exemple avantageux de réalisation de la paroi
composite 50
pouvant s'appliquer à tous les ensembles 10 décrits précédemment dans lesquels
la cavité
70 est borgne.
Dans ce cas, pour éviter toute surcontrainte de cisaillement interlaminaire au
droit de
l'organe de verrouillage 82, la paroi composite 50 est formée par un
assemblage laminaire de
couches de composite 200, 202, 204.
Cet assemblage comporte une couche centrale 202 interposée entre une première
couche de surface 200 délimitant la première surface 54 et une deuxième couche
de surface
204 délimitant la deuxième surface 56.
La deuxième couche 204 obture ainsi la cavité 70 qui est ménagée
transversalement
à travers la couche centrale 202 et la première couche 200 pour déboucher dans
la première
surface 54.
Le deuxième passage 68 est ménagé dans la couche centrale 202. Il débouche
exclusivement dans la tranche de la couche centrale 202.
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Pour éviter l'apparition d'un éventuel délaminage, les couches 200, 204, qui
sont
situées respectivement au-dessus et au-dessous de l'organe de verrouillage 82
sont le moins
possible chargées mécaniquement.
A cet effet, les couches 200, 204 sont avantageusement réalisées à partir d'un
drapage qui comporte le moins de plis possible dans une direction dite à 0 ,
correspondant à
la projection de la direction définie par l'axe A-A' sur le plan de la paroi
composite 50.
Au contraire, la couche centrale 202 comprend avantageusement des plis qui
sont
orientés à 0 , et présente un nombre de plis orientés à 0 supérieur au nombre
de plis
orientés à 0 dans les couches 200, 204. L'orientation des plis de la couche
202 permet ainsi
d'assurer à la paroi composite 50 une tenue mécanique satisfaisante notamment
dans l'axe
A-A'.
Enfin, selon un mode de réalisation de l'invention non illustré, la cavité
borgne 70
débouche non pas dans la surface extérieure 54 mais dans la surface intérieure
56. Ceci
peut être avantageux en particulier pour des aéronefs de grandes dimensions.
Il découle naturellement de la description ci-dessus, que dans une variante
des
modes de réalisation de la Figure 11 et de la Figure 12, le plan moyen P3 de
la paroi
composite 50 est incliné d'un angle non nul par rapport au plan moyen P1 de la
paroi
structurale 26.
Comme décrit plus haut, le plan moyen P3 de la paroi composite 50 est
généralement
défini au voisinage de la deuxième tranche 58 par la fibre neutre F de la
paroi composite 50.
En particulier, le plan moyen P3 peut être défini par le plan tangent à la
fibre neutre F
au niveau de l'intersection entre la fibre neutre F et la deuxième tranche 58.
Le plan moyen P1 de la paroi structurale 26 est perpendiculaire à la première
tranche
32 de la paroi structurale 26.
Selon l'invention, un plan moyen P1 de la paroi structurale 26 au voisinage de
la
première tranche peut définir avec un plan moyen P3 de la paroi composite 50
au voisinage
de la deuxième tranche 58 un angle non nul supérieur à 0 et inférieur ou égal
à 30 .
Cet angle est avantageusement supérieur à 5 , et est par exemple supérieur à
10 .
Dans une variante particulière, cet angle est compris entre 8 et 18 .
