Brevet FR2489779A1 — publié le 19820312

La présente invention concerne une structure de fuse- lage pour aéronef, résistant aux ruptures longitudi- nales du revêtement extérieur. On sait que la structure habituelle d'un fuselage pres- surisé pour aéronef comporte une suite de cadres trans- versaux espacés et solidarisés entre eux au moyen de lisses longitudinales réparties à la périphérie desdits cadres, l'ensemble des cadres et des lisses étant recou- vert d'un revêtement extérieur constitué d'éléments en plaque, tels que des tôles, fixés sur ledit ensemble et assemblés entre eux le long de lignes de jonction res- pectivement transversales et longitudinales. Les jonctions longitudinales (parallèles aux lisses) des tôles du revêtement extérieur sont particulièrement sollicitées. En effet, la structure du fuselage d'un avion gros porteur, par suite de l'optimisation de sa masse par rapport à sa résistance, présente une certaine flexibilité en torsion autour de son axe longitudinal, d'o des déformations répétées de torsion. Par ailleurs, l'altitude de croisière d'un avion gros porteur à cellule de grand diamètre nécessite une pres- surisation importante qui vient ajouter des contraintes supplémentaires sur ledit revêtement extérieur, et un travail en fatigue accru du fait des cycles pressurisa- tion - dépressurisation. Les bords adjacents des tôles, qui se recouvrent et sont généralement fixés à une desdites lisses, peuvent être le lieu de naissance de criques de fatigue, criques dif- ficiles à déceler en raison de la superposition des élé- ments constituant la jonction. 1 De telles criques pourraient rendre difficile, sinon impossible, le maintien de la pressurisation. Si dans lesdites jonctions, de telles criques naissaient et se développaient sans être décelées et si leur propa- gation était telle qu'il y ait des risques de rupture, la structure objet de l'invention contribuerait à assurer la tenue du fuselage. Bien entendu,ces jonctions sont réalisées avec le plus grand soin, elles font l'objet de contrôles effectués avec la plus grande attention et satisfont à certaines normes de sécurité. La présente invention a pour objet une structure de fuselage assurant la transmission des efforts de tension de part et d'autre d'une telle jonction longitudinale, même dans le cas o celle-ci serait totalement rompue. La structure de fuselage selon l'invention admet la pos- sibilité de criques dans une jonction se développant jusqu'à la rupture complète de celle-ci. Elle maintient la sécurité, malgré cet endommagement maximal et remplit son rôle aussi bien dans le cas d'une rupture progressi- ve que d'une rupture instantanée du revêtement. Cette structure de fuselage admet également la rupture d'un cadre au voisinage de la jonction rompue. Ainsi, la struc- ture de fuselage selon l'invention remplit les conditions de sécurité les plus sévères et notamment celles imposées par les normes FAR 25. A cette fin, selon l'invention,la structure de fuselage pour aéronef, comportant une suite de cadres transversaux espacés et solidarisés entre eux au moyen de lisses lon- gitudinales réparties à la périphérie desdits cadres, 1 l'ensemble des cadres et des lisses étant recouvert d'un revêtement extérieur constitué d'éléments en plaque, fixés sur ledit ensemble et assemblés entre eux le long de lignes de jonction respectivement transversales et longitudinales, est remarquable en ce que ladite struc- ture comporte de plus une pluralité de pattes réparties par paires de façon que les deux pattes d'une paire soient reliées de façon rigide, directement ou indirec- tement, respectivement à deux éléments de revêtement adjacents, de part et d'autre d'une jonction longitudi- nale reliant ces deux éléments de revêtement et en ce que les deux pattes de chaque paire sont reliées entre elles par des moyens de liaison lâche n'exerçant aucun effort sur lesdites pattes lorsque ladite jonction lon- gitudinale remplit sa fonction de solidarisation des éléments de revêtement, mais susceptibles de s'opposer à l'écartement éventuel des deux pattes correspondantes à la suite de la rupture de la liaison longitudinale de part et d'autre de laquelle elles sont disposées. Ainsi, l'ensemble des paires de pattes et de leurs moyens de liaison forme un dispositif de sécurité en attente tant que les jonctions longitudinales des tôles ne sont pas rompues, mais intervenant dés que la rupture devient importante, pour assurer la transmission des efforts, à la place de la ou des jonctions rompues. Avantageusement, afin de remédier également à une éven- tuelle rupture de cadre, lesdites pattes d'une paire sont non seulement rigidement reliées aux tôles du revêtement se trouvant de part et d'autre d'une jonc- tion longitudinale, mais encore au cadre adjacent. D'ailleurs, la liaison entre les pattes et les tôles peut être effectuée par l'intermédiaire dudit cadre adjacent. 1 De préférence, pour des raisons de symétrie, les paires de pattes et les moyens de liaison lâche de celles-ci sont associés par couples, les pattes et les moyens de liaison d'une paire du couple étant symétriques,par rapport au cadre adjacent, des pattes et des moyens de liaison de l'autre paire dudit couple. Dans ce dernier cas, il peut être avantageux que chaque patte d'une paire soit double et passe à travers le cadre. De façon connue, lesdits cadres peuvent être constitués d'une part, d'une suite continue d'équerres multiples fixées aux tôles et aux lisses, pour former une première couronne annulaire plate et, d'autre part, d'une seconde couronne annulaire plate intérieure, d'une seule pièce, la liaison entre les deux couronnes étant réalisée le long des bords périphériques interne et externe des première et seconde couronnes respectivement, ainsi que le long de prolongements radiaux desdites équerres venant en superposition de ladite seconde couronne. Il est alors intéressant de remplacer certaines équerres de la pre- mière couronne par les pattes conformes à l'invention. Les moyens de liaison lâche entre les pattes d'une paire peuvent être constitués par des liens (par exem- ple des câbles d'acier), des bielles, des tirants filetés ou analogues sensiblement transversaux à la jonction longitudinale correspondante, ou bien encore par des chapes oblongues traversées par un axe sensible- ment parallèle à ladite jonction. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. 1 La figure 1 est une vue en perspective schématique d'un tronçon de fuselage de conception connue. La figure 2 est une vue agrandie en perspective d'un détail de la figure 1. Les figures 3, 6 et 8 illustrent, également en perspec- tive, différentes réalisations conformes à l'invention. La figure 4 montre les moyens de liaison de la réalisa- tion de la figure 3. Les figures 5, 7 et 9 montrent schématiquement les dis- positifs des figures 3, 6 et 8 respectivement, le cadre et le revêtement étant supprimés. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La portion 1 du fuselage d'aéronef connue, montrée schématiquement par la figure 1, comporte une suite de cadres transversaux espacés 2, reliés entre eux par des lisses longitudinales 3. L'ossature constituée par les cadres 2 et les lisses 3 est recouverte d'un revêtement extérieur 4. Comme le montre mieux la figure 2, qui représente à plus grande échelle le détail A de la figure 1, le revête- ment extérieur 4 est composé de tôles courbes 4a et 4b, épousant l'ossature 2,3 et reliées entre elles par des jonctions longitudinales 5 (les jonctions transversa- les des tôles du revêtement extérieur ne sont pas représentées). Ces jonctions longitudinales 5 sont obtenues par superposition des bords en contact 1 desdites tôles 4a et 4b et rivetage des bords superposés. Une lisse 3 court le long des jonctions 5 et est rivetée avec lesdits bords superposés des tôles 4a et 4b. D'au- tres lisses 3 se trouvent contre la face interne des tôles 4a et 4b, entre les jonctions 5. Chaque cadre 2 est constitué de deux couronnes annulaires plates concentriques 6 et 7 assemblées le long d'une ligne de rivetage 8 circulaire et intermédiaire. La pre- mière couronne, qui se trouve au contact direct du revê- tement extérieur 4 est composée d'une suite continue d'équerres 9 multiples comportant une aile 9a pour la fixation des tôles 4a et 4b, une aile 9b pour la fixa- tion des lisses 3 et une aile 9c pour la fixation de la couronne 7. De plus, les équerres 9 comportent des pro- longements radiaux 9d venant en recouvrement de la cou- ronne 7 et servant également à la fixation de celle-ci. La couronne 7 est d'une seule pièce et comporte du côté intérieur un rebord 10. Dans le mode de réalisation selon l'invention des figu- res 3 à 5, on a supprimé les deux équerres multiples 9 disposées de part et d'autre de la jonction 5 et de la lisse 3 correspondante, de sorte que l'on a ménagé deux ouvertures dans la couronne 6. Dans ces deux ouver- tures, on a respectivement monté une double patte 28 et une double patte 29. Les double pattes 28 et 29 peuvent chacune être d'une seule pièce ou bien constituée de deux moitiés accolées de part et d'autre du cadre 2. De toutes façons, chacune d'elles est au moins sensible- ment symétrique par rapport au plan du cadre 2 et pré- sente une section approximativement en forme de T (voir la figure 5). L'aile transversale 28a ou 29a desdites pattes 28 et 29 est fixée sur la tôle 4a ou sur la 1 tôle 4b, respectivement, grâce à des lignes de rivetage respectives 13 et 14. Par ailleurs, l'aile médiane 28b ou 29b desdites pattes 28 et 29 est fixée sur la cou- ronne 7, respectivement au moyen de lignes de rivetage 15 ou 16. La double patte 28 comporte, dans son aile médiane 28b, une ouverture 17 à bords épais, disposée entre la couronne 7 et la tôle 4a. De façon semblable, la double patte 29 comporte, dans son aile médiane 29b, une ouverture 18. Des axes 19, pourvus chacun d'une tête 20, peuvent traverser les ouvertures 17 et 18. Par ailleurs, dans le mode de réalisation des figures 3 à 5, on prévoit deux bielles 30, pourvues d'ouvertures 31 et 32 à leurs extrémités, au moins l'une desdites ouvertures 31 ou 32 étant oblongue. Les bielles 30 sont fixées aux double pattes 28 et 29 de façon à se trouver de part et d'autre du cadre. On utilise pour cela les axes 19, à tête 20, traversant les ouvertures 17 et 18 prévues dans les ailes médianes des doublespattes 28 et 29 et des goupilles traver- santes 27. Il est éventuellement nécessaire de prévoir des ouvertures 3' dans la lisse intermédiaire 3, pour le passage des bielles 30. Au montage des bielles 30, celles-ci ne sont pas sous tension grâce à la forme oblongue des ouvertures 31. Cette forme permet l'obtention d'un jeu e, qui dispa- rait en cas de rupture de la jonction 5 et donc d'éloi- gnement relatif des tôles 4a et 4b. Lorsque le jeu e l est nul, les bielles 30 prennent le relais de la jonc- tion 5 défectueuse pour éviter la propagation et l'ag- gravation de la rupture de ladite jonction. Dans le mode de réalisation des figures 6 et 7, les doubles pattes 33 et 34 sont identiques entre elles et présentent, comme les doubles pattes 28 et 29, la forme approximative d'un T pour pouvoir être fixées à la fois sur les tôles 4a et 4b et sur la couronne 7. Les doubles pattes 33 et 34 présentent des excroissan- ces latérales 35, respectivement deux à deux en regard, pouvant être traversées par des boulons de traction 36, remplaçant les bielles 30. Les boulons 36 sont montés avec des jeux e, grâce à des rondelles souples 37, respectivement interposées sous la tête desdits boulons et du côté intérieur des écrous 38 vissés sur ceux-ci. Les figures 8 et 9 montrent un mode de réalisation dans lequel les pattes 39 et 40 ne sont pas prévues pour être fixées à la fois sur les tôles 4a et 4b et sur le cadre 2, mais seulement sur ce dernier. Dans ce cas, les deux équerres multiples 9 disposées de part et d'autre de la jonction 5 restent en place, seul le prolonge- ment 9d se trouvant au niveau de ladite jonction étant éventuellement raccourci. La double patte 39 se compose de deux plaques 39a et 39b destinées à être fixées à plat, par des lignes de rivetage 41, sur la couronne 7, de part et d'autre de celle-ci mais du côté de la jonction 5 correspondant à la tôle 4a. De même, la double patte 40 se compose de deux plaques 40a et 40b destinées à être fixées à plat, par des lignes de rivetage 42, sur la couronne 7 1 de part et d'autre de celle-ci, mais du côté de la jonction 5 correspondant à la tôle 4b. Par ailleurs, les plaques 39a et 40a d'une part, ainsi que les plaques 39b et 40b d'autre part sont articulées entre elles avec un jeu au moyen d'un axe commun 19 pourvu d'une tête 20 et associée à une goupille 27 et éventuellement à une rondelle. L'axe commun 19 traverse par des trous oblongs 43 formées dans les plaques 39a, 49a, 39b et 40b. Ainsi, grâce au dispositif des figures 8 et 9, on supplée à la rupture de la jonction 5, dès que celle-ci entraîne la rupture du cadre 2. -10- R E V E N D I C A T I O N S 1.- Structure de fuselage pour aéronef, comportant une suite de cadres transversaux espacés et solidarisés entre eux au moyen de lisses longitudinales réparties à la périphérie desdits cadres, l'ensemble des cadres et des lisses étant recouvert d'un revêtement extérieur constitué d'éléments en plaque, fixés sur ledit ensemble et assemblés entre eux le long de lignes de jonction respectivement transversaleset longitudinales, caractérisée en ce que ladite structure comporte de plus une pluralité de pattes réparties par paires de façon que les deux pattes d'une paire soient reliées de façon rigide, directement ou indirectement, respec- tivement à deux éléments de revêtement adjacents, de part et d'autre d'une jonction longitudinale reliant ces deux éléments de revêtement et en ce que les deux pattes de chaque paire sont reliées entre elles par des moyens de liaison lâche n'exerçant aucun effort sur lesdites pattes lorsque ladite jonction longitu - dinale remplit sa fonction de solidarisation des éléments de revêtement, mais susceptibles de s'opposer à l'écar- tement éventuel des deux pattes correspondantes à la suite de la rupture de la liaison longitudinale de part et d'autre de laquelle elles sont disposées. 2.- Structure de fuselage selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites pattes d'une paire sont rendues solidaires du cadre adjacent et/ou des éléments de revêtement réunis par ladite jonction longitudinale. 3.- Structure de fuselage selon l'une des revendica- tions 1 ou 2, caractérisée en ce que les paires de pattes et les moyens de liaison lâche de celles-ci sont associés par couples, les pattes et les moyens -11- 2489779 de liaison d'une paire du couple étant symétriques, par rapport au cadre adjacent, des pattes et des moyens de liaison de l'autre paire dudit couple. 4.- Structure de fuselage selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque patte d'une paire est double et passe à travers le cadre. 5.- Structure de fuselage selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle lesdits cadres sont constitués d'une part d'une suite continue d'équerres multiples fixées aux tôles et aux lisses, pour former une première couronne annulaire plate et, d'autre part, d'une seconde couronne annulaire plate intérieure, d'une seule pièce, la liaison entre les deux couronnes étant réalisée le long des bords périphériques interne et externe des première et seconde couronnes respectivement, ainsi que le long de prolongements radiaux desdites équerres venant en superposition de ladite seconde couronne, caractérisée en ce que lesdites pattes reiplacent certaines desdites équerres multiples de la première couronne. 6.-Structure de fuselage selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les cadres sont constitués, d'une part, d'une suite continue d'équerres multiples fixées aux tôles et aux lisses pour former une première couronne annulaire plate et, d'autre part, d'une seconde couronne annulaire plate intérieure, d'une seule pièce, la liaison entre les deux couronnes étant réalisée le long des bords périphériques interne et externe des première et seconde couronnes respectivement, ainsi que le long de prolongements radiaux desdites équerres venant en superposition de ladite seconde couronne, caractérisée en ce que lesdites pattes sont fixées à plat sur ladite seconde couronne. 7.- Structure de fuselage selon l'une quelconque des -12- revendications Drécédentes, caractérisée en ce que les moyens de liaison lâche sont constitués par des liens. 8.- Structure de fuselage selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 6,caractérisée en ce que les moyens de liaison lâche sont constitués par des bielles. 9.- Structure de fuselage selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisée en ce que les -moyens de liaison lâche sont constitués par des tirants filetés. 10.- Structure de fuselage selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisée en ce que les moyens de liaison lâche sont constitués par des chapes oblon- gues traversées par un axe sensiblement parallèle à ladite jonction longitudinale.