Brevet FR2554878A1 — publié le 19850517

Matrice isostatique et procédé pour l'assemblage de structures squelettiques. La présente invention concerne un appareil et un procédé pour la construction de structures squelettiques et, plus particulièrement, un nouvel appareil et un nouveau procédé en vue de fixer un revêtement métallique à une ossature d'aile squelet- tique. On connaît un assortiment de procédés pour la fixation d'un revêtement à une ossature. Les constructions de matrices impliquent généralement l'utilisation d'une ou plusieurs matrices-conçues pour exercer une force uniforme sur une surface qui doit être cintrée ou profilée pour épouser la surfa- ce de la matrice. Certains profilés aérodynamiques tels que les ailes, comportent un bord d'attaque et un bord de fuite avec une surface curviligne complexe entre eux. En outre, l'épaisseur des ailes varie également depuis leur point de fixation au fuselage jusqu'à leur pointe. Etant donné que les surfaces aérodynamiques doivent se conformer à des tolérances assez critiques, un grand soin doit être apporté à la formation et à l'assemblage de ces structures afin de garantir leur conformation aux limites ou tolérances finales. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4.383.426 accordé le 17 mai 1983 au nom de J. R. Legge et ayant pour titre "Die Construction for Fan Blades", présente un interêt dans le domaine de la construction des surfaces critiques. La structure de matrice décrite dans ce brevet est particulière- ment utile pour la formation ou la reconfiguration d'une pale de ventilateur dans des matrices d'embou- tissage renfermant des cavités coopérantes. Un diaphragme est incorporé pour appliquer une pression à la pale dans une zone sélectionnée. Un objet de la présente invention est de fournir un nouveau procédé et un nouvel appareil de construction en vue de fixer un revêtement métallique à une ossature squelettique et former ainsi une sur- face aérodynamique à tolérance élevée. Une caractéristique de la présente inven- tion réside dans l'utilisation d'une vessie flexible disposée sur un renfort comportant un certain nombre de plaques localisées et dimensionnées de manière particulière qui appliquent une pression au revête- ment métallique de façon à ne pas déformer les surfa- ces non supportées de ce dernier au cours du procédé de liaison. Les objets, caractéristiques et avantages précités de la présente invention, ainsi que d'autres apparaitront plus clairement à la lecture de la des- cription ci-après de formes de réalisation préférées, donnée en se référant aux dessins annexés dans les- quels: la figure 1 est une vue en perspective il- lustrant la structure d'aile, avec des parties éla- guées, conjointement avec le récipient sous pression utilisé dans le procédé de construction; et la figure 2 est une vue en coupe transver- sale prise suivant la ligne 2-2 de la figure 1 et il- lustrant la vessie flexible et le renfort exerçant une pression sur des zones sélectionnées du revête- ment à l'encontre de l'ossature squelettique. En se référant tout d'abord à la figure 1, l'appareil utilisé conformément à la présente inven- tion pour fixer un revêtement métallique à une ossa- ture de type squelettique est représenté sous une forme partiellement éclatée. Une ossature 10 de type squelettique est fréquemment utilisée dans la cons- truction d'une aile ou d'une autre surface à portan- ce aérodynamique, de telle sorte qu'elle soit à la fois légère et robuste. La circonférence de l'ossa- ture 10 comprend un bord d'attaque 12 et un bord de fuite 14 qui définissent généralement la dimension périmétrique de l'ossature 10. Une nervure centrale 16 s'étend depuis un point de montage de l'aile (non représenté) axialement le long de la partie centrale de l'ossature 10 jusqu'au point o elle vient se con- fondre avec la partie périmétrique de l'ossature 10 à proximité de la pointe (non représentée) de l'aile. Des nervures latérales telles que celle indiquée en 18, sont formées d'une seule pièce avec les organes périmétriques et la nervure centrale 16, augmentant ainsi la rigidité de la structure, tout en définis- sant un certain nombre d'ouvertures 20. Un revête- ment métallique 22, découpé et formé à partir d'une pièce d'aluminium en feuille ou analogues, doit être fixé rigidement à l'ossature 10 par liaison ou un autre moyen en vue de former la surface aérodynamique de l'aile. A ce stade de la description, on compren- dra que la structure d'aile décrite ci-dessus est bien connue dans la technique et l'on considérera que la description ci-dessus constitue le contexte de base de la présente invention. Ainsi qu'on l'a mentionné brièvement ci- dessus, un problème particulier qui peut se poser dans la construction du type d'aile décrit ci-dessus, réside dans la déformation du revêtement métallique dans les ouvertures de l'ossature au cours de la fa- brication. Etant donné qu'il est particulièrement important que la surface extérieure curviligne profi- lée de l'aile réponde à des tolérances de conception étroites, toute déformation associée au procédé de fabrication est inopportune. L'appareil et le procédé de la présente invention sont exceptionnellement efficaces dans l'assemblage d'ailes comportant un revêtement sur une ossature de type squelettique sans une telle déformation. Un aspect important de la présente inven- tion concerne un renfort 40 qui est dimensionné pour coopérer avec les éléments constitutifs de l'aile afin de garantir que la pression s'exerce uniquement sur les parties du revêtement 22 qui sont adjacentes à la structure nervurée, constituant ainsi en quelque sorte une matrice sélective. Ce renfort 40 comprend une feuille 42 réalisée en "Teflon" ou une autre ma- tière semblable légèrement flexible et qui est dimen- sionnée de telle sorte qu'elle épouse pratiquement la forme de l'ossature 10. Plusieurs plaques de renfort 44 sont montées rigidement sur la feuille 42 à des endroits spécifiques adjacents aux ouvertures ménagées dans l'ossature 10. Chaque plaque 44 est dimensionnée de telle sorte qu'elle chevauche son ou- verture correspondante 20 pratiquée dans l'ossature 10 sur environ 6,35 mm. La surface inférieure entourant le périmètre de chaque plaque 44 est façonnée pour épouser généralement la forme de la surface curvili-, gne profilée correspondante de l'aile. Au cours du procédé de fabrication, le renfort 40 agit à la ma- nière de matrices opposées exerçant une pression sur le revêtement 22 à l'intervention des plaques de ren- fort 44, et il est transféré à la partie nervurée de l'ossature squelettique 10 qui est adjacente à chaque ouverture 20. Une autre caractéristique importante de la présente invention réside dans une nouvelle chambre 50, ainsi que dans un appareil associé que l'on utilise pour construire rapidement un assemblage d'aile en un minimum de temps et avec un minimum d'efforts. Une forme de réalisation préférée de la chambre 50 com- prend des demi-sections 52 et 54 qui, en combinaison, sont façonnées et dimensionnées de façon à recevoir l'aile. Plusieurs membrures 56 s'étendent latérale- ment en travers de chacune des sections 52 et 54 en vue de renforcer la chambre. Des boulons classiques 56 maintiennent les demi-sections 52 et 54 ensemble de manière amovible. On prévoit une vessie flexible 58 (figure 2) qui est dimensionnée pour recevoir l'as- semblage d'aile. Une tête 60 vient s'adapter contre la face en bout des demi-sections 52 et 54 en entrant hermétiquement en contact avec le sommet de la vessie 58. Un couvercle 62 sur lequel l'ossature 10 peut être fixée au cours du procédé de fabrication, peut alors fermer le sommet de la chambre. Un aspect connexe et également important de la présente invention réside dans l'assemblage d'une aile sans endommager ou déformer la surface curvili- gne profilée formée par le revêtement 22. Un support 70 sur lequel prennent appui plusieurs postes, peut être utilisé pour construire simultanément un certain nombre d'assemblages d'ailes. Tandis que le couver- cle 62 est maintenu dans le support 70, on peut faire tourner aisément l'ossature 10 autour d'un axe hori- zontal. Alors qu'un côté de l'ossature 10 est tourné vers le haut, un adhésif approprié est appliqué à la surface nervurée de l'ossature 10. L'adhésif peut éventuellement être appliqué au rouleau afin de le ré- partir parfaitement et d'en éliminer les bulles d'air éventuelles. Ensuite, le revêtement 22 est disposé par-dessus l'ossature 10 et aligné à l'aide de bro- ches de guidage (non représentées) ou d'autres moyens en vue de l'adapter contre l'ossature. Le renfort 40 est positionné soigneusement contre la surface du re- vêtement et aligné avec les broches de guidage, de telle sorte que les plaques de renfort 44 viennent combler les ouvertures 20. On fait-alors tourner l'ossature 10 et l'on répète le procédé pour l'ap- plication du revêtement 22 sur sa face opposée. Un sac à vide (non représenté) peut ensuite être éventuellement placé pardessus la totalité de l'assemblage d'aile en étant scellé à son extrémité supérieure contre le dessous du couvercle 62 en vue de former un joint étanche au vide. Un vide partiel est créé à l'intérieur de l'assemblage d'aile à l'ai- de d'une pompe qui aspire l'air à travers un orifice 76 en vue de maintenir rigidement le revêtement 22 et les plaques de renfort 44 en place avec un ajusta- ge serré. Des broches s'étendant latéralement sur le côté de la chambre de liaison sont maintenues en rotation sur un râtelier 72 pouvant se déplacer entre une position horizontale et une position verti- cale. On peut ensuite faire rou]er ce râtelier 72, de telle sorte que l'assemblage d'aile soit dé- placé dans la chambre de liaison jusqu'à ce que le couvercle 62 entre en contact avec la tête 60. Dès que la chambre est fermée hermétiquement, le cou- vercle 62 est libéré du support 70 et l'on peut alors faire pivoter la chambre de liaison dans sa position verticale dans le râtelier 72. Tandis que la cham- bre de liaison occupe la position verticale, la dé- pression est alors relâchée et une pression positive d'environ 0,63 kg/cm2 y est acheminée en vue de pous- ser la vessie 58 contre le renfort 40 avec un ajustage serré. Enfin, le râtelier 72 supportant une ou plu- sieurs chambres de liaison est placé dans un four qui est chauffé à la température spécifiée par le fabri- cant en vue du durcissement de l'adhésif. Ainsi qu'on l'a mentionné, on comprendra qu'un certain nombre de chambres de liaison pour- raient être montées en même temps dans le râtelier 72, permettant ainsi un durcissement simultané dans un four. Cette caractéristique est particulièrement souhaitable dans un procédé de fabrication à grande échelle dans lequel on doit fabriquer un grand nombre d'ailes en une courte période. Bien que la présente invention ait été il- lustrée et décrite en se référant à une forme de réalisation préférée, l'homme de métier comprendra que diverses modifications peuvent y être apportées tant dans sa forme que dans ses détails, sans se dé- partir de son cadre tel qu'il est défini dans les revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Assemblage pour la fixation d'un revête- ment métallique (22) à une ossature squelettique (10) du type comportant différentes nervures (16,18) défi- nissant des ouvertures (20) au travers, cet assembla- ge comprenant: une première matrice (40) comprenant une feuille (42) sur laquelle plusieurs plaques rigides spéciale- ment dimensionnées (44) sont montées rigidement, cette première matrice (40) étant disposée sur un co- té de l'ossature squelettique (10) contre le revête- ment métallique (22) une seconde matrice (40) comprenant une feuille (42) sur laquelle plusieurs plaques rigides spéciale- ment dimensionnées (44) sont montées rigidement, les plaques rigides (44) de la seconde matrice (40) et les plaques rigides (44) de la première matrice (40) étant alignées face à face et comblant les ou- vertures (20) ménagées dans l'ossature squelettique (10); une chambre (50) dimensionnée pour recevoir un assemblage constitué des première et seconde matrices (40,40), cette chambre comprenant une vessie flexible (58) dimensionnée pour enfermer l'ossature et les ma- trices; et un moyen à pression de fluide destiné à achemi- ner un fluide sous pression à la chambre.(50) en vue de pousser la vessie flexible (58) et les différen- tes plaques rigides spécialement dimensionnées (44) comblant les ouvertures (20) de l'ossature squeletti- que (10), contre les nervures (16,18) de cette der- nière, empêchant ainsi une déformation ou une dété- rioration du revêtement (22) à proximité des ouver- tures ménagées dans l'ossature squelettique. 2. Assemblage selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la chambre (50) comporte un couver- cle amovible (62) qui maintient de manière libérable une extrémité de l'ossature (10) en vue de localiser cette dernière à l'intérieur de la chambre (50) de telle sorte qu'elle en soit espacée. 3. Assemblage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le couvercle (62) peut être mon- té de manière libérable sur un support (70), de telle sorte que l'on puisse faire tourner l'ossature (10) le long d'un axe horizontal. 4. Structure selon la revendication 1, carac- térisée en ce que l'ossature squelettique (10) est une ossature d'aile, tandis que le revêtement (22) est une surface métallique curviligne spécialement profilée qui fait office de surface aérodynamique. 5. Procédé en vue de fixer un revêtement (22) à une ossature squelettique (10) du type compor- tant des nervures (16,18) définissant plusieurs ou- vertures (20), ce procédé consistant à: appliquer un adhésif durcissable sur ces nervu- res (16,18) de l'ossature squelettique (10); disposer un premier organe de revêtement (22) sur l'ossature squelettique (10); placer une première matrice (40) comportant plusieurs plaques spécialement dimensionnées (44), contre le premier organe de revêtement (22), de telle sorte que chacune des plaques (44) comble une des ouvertures (20) ménagées dans l'ossature squeletti- que (10); disposer un second organe de revêtement (22) sur la face opposée de l'ossature (10); disposer une seconde matrice (40) comportant plusieurs plaques spécialement dimensionnées (44) contre ce second organe de revêtement (22), de telle sorte que les plaques (44) soient alignées avec les plaques correspondantes (44) de la première matrice (40) et qu'elles comblent les ouvertures (20) ména- gées dans l'ossature (10); placer l'assemblage dans une chambre de liaison (50) renfermant une vessie flexible (58); acheminer un fluide sous pression à la chambre de liaison (50) en vue de pousser la vessie flexible (58) contre les première et seconde matrices (40,40); et retirer l'assemblage de la chambre (50), puis enlever les première et seconde matrices (40,40).