Brevet FR2539701A1 — publié le 19840727

Fuselage composite pour hélicoptère. L'invention concerne un fuselage composite pour hélicoptère. Selon une configuration classique des héli- coptères modernes, un ou plusieurs moteurs et une boîte de transmission sont montés sur le dessus du fu- selage La boite de transmission entraîne un rotor principal de sustentation et les forces de portance et de commande résultantes sont transmises au fusela- ge par l'intermédiaire de la botte de transmission. Il est clair que le fuselage doit donc être suffisam- ment robuste pour supporter le système composé du ou des moteur(s) et de la transmission, et aussi que les montages doivent être suffisamment résistants pour transmettre tous les efforts de portance et de comman- de. L'un des principaux avantages des matériaux- composites par rapport aux matériaux classiques est leur rapport élevé résistance/poids qui les rend par- ticulièrement bien adaptés à la construction aéronau- tique Toutefois, les contraintes particulières indi- quées ci-dessus qui président à la conception du fuse- lage d'un hélicoptère pourraient signifier une diminu- tion de ces avantages en raison de la nécessité de donner au fuselage une robustesse suffisante pour ré- pondre aux impératifs opérationnels. La présente invention vise donc un fuselage composite pour hélicoptère dans lequel on tire un par- ti maximum des propriétés des matériaux composites tout en assurant la robustesse suffisante pour répon- dre aux charges opérationnelles. L'invention a pour objet un fuselage compo- site pour hélicoptère comprenant une structure de bâ- ti de support caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un élément principal de bâti comprenant deux poutres latérales sensiblement verticales reliées par des poutres inférieure et supérieure sensiblement hori- zontales, chaque poutre latérale comprenant une section en chapeau haut de forme, en matière plastique renfor- cée de fibres, liée à une âme et fermée par une bande renforcée de fibres collée sur les rebords de la sec- tion en chapeau haut de forme, chacune des poutres supérieure et inférieure comprenant deux sections en U en matière plastique renforcée de fibres, disposées dos à dos et liées à une âme et fermées par des bandes en matière plastique renforcée de fibres collées aux rebords, une zone à l'extrémité de chacune des poutres supérieure et inférieure étant dépourvue d'âme de ma- nière à permettre aux sections en chapeau haut de for- me d'être introduites entre les sections en forme de U, ces pièces étant reliées par collage des surfaces internes des sections en forme de U sur les surfaces externes adjacentes des sections en chapeau haut de forme. On utilise avantageusement plusieurs élé- ments principaux de bâti qu'on dispose à distance les uns des autres longitudinalement par rapport à la structure du bâti Des panneaux composites supérieurs et latéraux peuvent être vissés et collés sur les re- bords externes des poutres latérales et de la poutre supérieure. Ä 539 i 01 Des consoles métalliques-de support peuvent être disposées sur les deux surfaces latérales exter- nes à chaque extrémité de la poutre supérieure, et fixées par des boulons traversant-le joint collé sur le dessus des poutres latérales, et une console métal- lique de montage peut être disposée au-dessus du pan- neau supérieur composite et vissée dans le panneau sur les consoles de support afin de constituer une montu- re rigide pour la fixation de la boîte de transmission et du moteur et pour le transfert efficace des forces de portance à 1 élément principal de bâti. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l Vexa- men des dessins annexés qui représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue latérale fragmentai- re et partiellement en coupe' d'une partie d'un fusela- ge composite pour hélicoptère suivant l'invention. La figure 2 est une vue en coupe transversale du fuselage suivant la ligne V-V de la figure 1. La figure 3 est-une vue partielle en perspec- tive d'une partie du fuselage correspondant à la zone A de la figure 2. La figure 4 est une vue partielle en coupe suivant la ligne X-X de la figure 3. La figure 5 est une vue partielle en coupe suivant la ligne Y-Y de la figure 3. La figure 6 est une vue partielle en perspec- tive d'une autre partie du fuselage correspondant à la zone B de la figure 2. La figure 7 est une vue partielle en coupe- suivant la ligne Z-Z de la figure 3. La figure 8 est une vue partielle en coupe suivant la ligne W-W de la figure 6. Sur les figures 1 et 2 on a représenté une portion d'un fuselage composite pour hélicoptère 10 qui comprend une structure de bâti il supportant des panneaux composites supérieur et latéraux 12 et 13 respectivement. Chacun des panneaux supérieur et latéraux 12 et 13 présente une structure sandwich comprenant une âme en nid d'abeille recouverte de feuilles en matière plastique renforcée de fibres de carbone Ces panneaux sont vissés sur la structure de bâti il et le fusela- ge est complété par des panneaux métalliques de plan- cher 14 vissés sur la structure de bâti 11. Le fuselage 10 selon l'invention est destiné à être utilisé dans un hélicoptère dont la boite de transmission est montée sur le dessus du fuselage Il nécessite donc sur sa face supérieure des points forts pour le montage de la botte de transmission, ainsi qu'une robustesse suffisante pour la transmission des forces de portance A cet effet, la structure de bâti il comprend au moins deux éléments de bâti prin- cipal de portance 15, espacés longitudinalement et reliés entre eux par des entretoises longitudinales 28. Les deux éléments de bâti principal 15 sont de structure identique Ils comprennent chacun deux poutres latérales sensiblement verticales 16 reliées par des poutres supérieure et inférieure 17 et 18. Comme représenté sur les figures 3 et 4, les poutres latérales 16 comprennent chacune un élé- ment 19 en matière plastique renforcée de fibres de carbone et de section transversale en chapeau haut de forme L'élément 19 est rempli avec une âme en nid d'abeilles 20 et fermé par une bande 21 renfor- cée de fibres de carbone qui est collée sur les re- bords de la section 19 en chapeau haut de forme pour permettre la fixation par vissage de panneaux laté- raux 13. Les poutres horizontales supérieure et infé- rieure 17 et 18 sont de construction analogue Elles comprennent deux profilés en U espacés l'un de l'au- tre 22 et 23 en matière plastique renforcée de fibres, disposés dos à dos et collés à une âme en nid d'abeil- les 24, et fermés par des bandes renforcées de fibres de carbone 25 qui sont collées aux rebords des profi- lés en U 22 et 23 Ces rebords collés servent à la fixation par vissage des panneaux de plancher 14 (figures 3 et 5) et des panneaux supérieurs composi- tes 12 (figures 6 et 8). La structure des joints entre les poutres latérales 16 et les poutres supérieure et inférieure 17, 18 est représentée sur les figures 6 et 8 et 3 à 7, respectivement Dans les deux cas, lâme en nid d'abeilles 24 des poutres supérieure et inférieure 17 et 18 est découpée et la section en chapeau haut de forme 19 des poutres latérales 16 e avec les rebords à l'extérieur est introduite dans l'espace ainsi ména- gé entre les profilésen U disposés dos à dos 22 et 23 Les surfaces internes des profilés 22 et 23 sont alors collées aux surfaces externes adjacentes de la section en chapeau haut de forme 19. Des consoles métalliques de support 26 (figu- res 6 et 8) sont disposées extérieurement aux profilés en U 22 et 23 aux deux extrémités de la poutre supé- rieure 17 dans la zone de liaison avec les poutres latérales 16 Les consoles 26 sont fixées par des vis (non représentées) qui traversent le joint collé en- tre les poutres latérales 16 et la poutre supérieure 17 Une console métallique de montage 27 comportant une ouverture est disposée au-dessus du panneau supé- rieur 12 et est fixée par des vis (non représentées) qui traversent les panneaux 12 et les consoles de support 26 pour constituer une monture rigide pour une fixation de boite de transmission/moteur qui soit également capable de transmettre les forces de por- tance à l'un ou plusieurs des éléments du bâti de portance 15. A leur extrémité inférieure, les poutres la- térales 16 sont inclinées vers le bas et vers l'inté- rieur et l'âme en nid d'abeilles 24 de la poutre infé- rieure 18 est découpée selon un angle correspondant, représenté par la ligne en traits interrompus 16 a sur la figure 3 La figure 7 est une vue prise dans le joint cintré et représente là également l'agencement selon lequel la section 19 en chapeau haut de forme de la poutre latérale 16 est introduit entre les pro- filés en U 22 et 23 de la poutre inférieure 18. Ainsi, le fuselage composite selon l'inven- tion comprend un petit nombre de pièces de forme sim- ple qui sont faciles et bon marché à fabriquer En outrez, l'emploi de sections en chapeau haut de forme et de profilés en U pour les éléments de bâti de por- tance permet de réaliser des joints simples mais struc- turellement efficaces qui présentent la robustesse suffisante pour le montage rigide de la boite de transmission/moteur ainsi que pour la transmission des forces de portance. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation de l'exemple décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses varian- tes accessibles à l'homme de l'art, suivant les appli- cations envisagées et sans s'écarter pour cela du cadre de l'invention. C'est ainsi qu'on peut utiliser un plus ou moins grand nombre d'éléments de bâti de portance 15, leur nombre effectif dépendant de la configuration générale de l'hélicoptère et de l'agencement particu- lier boîte de transmission/moteur utilisé L'âme en nid d'abeilles peut être-en papier ou en métal, ou en variante on peut utiliser pour l'âme d'autres maté- riaux-tels que des matières-expansées. REVENDICATIONS 1 Fuselage composite pour hélicoptère com- prenant une structure de bâti de support, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un élément principal de bâti ( 15) comprenant deux poutres latérales sensi- blement verticales ( 16) reliées par dés poutres infé- rieure et supérieure ( 17, 18) sensiblement horizonta- les, chaque poutre latérale comprenant une section en chapeau haut de forme, en matière plastique renforcée de fibres, liée à une âme ( 20) et fermée par une bande renforcée de fibres ( 21) collée sur les rebords de la section en chapeau haut de forme, chacune des poutres supérieure et inférieure ( 17, 18) comprenant deux sections en U ( 22, 23) en matière plastique ren- forcée de fibres, disposées dos à dos et liées à une âme ( 24) et fermées par des bandes ( 25) en matière plastique renforcée de fibres collées aux rebords, une zone à l'extrémité de chacune des poutres supérieu- re et inférieure étant dépourvue d'âme de manière à permettre aux sections en chapeau haut de forme d'être introduites entre les sections en forme de U, ces piè- ces étant reliées par collage des surfaces internes des sections en forme de U-sur les surfaces externes adjacentes des sections en chapeau haut de forme. 2 Fuselage suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il comprend plusieurs des éléments de bâti principal précités, espacés longitudinalement par rapport à la structure du bâti de support. 3 Fuselage suivant la revendication 2, ca- ractérisé en ce que des panneaux composites supérieurs et inférieurs ( 12, 13) sont fixés aux surfaces exter- nes des poutres latérales et à la poutre supérieure. 4 Fuselage suivant la revendication 3, ca- ractérisé en ce que des consoles de support ( 26) sont disposées sur les deux surfaces latérales exter- nes à chaque extrémité de la poutre supérieure. Fuselage suivant la revendication 4, ca- ractérisé en ce qu'une console de montage les consoles de support.