Brevet FR2638708A1 — publié le 19900511

La présente invention concerne l'aviation et a notamment pour objet un fuselage d'un appareil volant. L'invention peut s'appliquer très efficacement à la construction d'un fuselage étanche pour un appareil volant. La présente invention peut également être utilisée dans la construction de chaudières à haute pression ainsi que d'autres réservoirs étanches se trouvant sous une pression excédentaire. On connait un fuselage d'un appareil volant (Projection des avions de transport de passagers à réaction par S.M. Eger, Mashinostroenie, 1972, pages 312, 315) comportant une enveloppe extérieure renforcée par des éléments porteurs longitudinaux (lesses) et des éléments porteurs transversaux (couples). Dans ce cas, pour freiner la propagation d'une fissure longitudinale éventuelle, les éléments porteurs transversaux sont doublés par des bandes supplémentaires en titane, qui sont montées entre l'enveloppe et le couple, suivant la longueur du périmètre. Toutefois, des fissures peuvent apparaître dans la construction d'un tel fuselage en direction transversale de l'enveloppe sur laquelle ces éléments de doublage ne sont pas prévus. La fissure transversale peut se développer et sortir des limites admissibles, ce qui peut conduire à la destruction de la structure du fuselage pendant le vol d'un avion. Ainsi, la conception de ce fuselage assure la présence d'éléments de doublage de résistance, qui ne sont posés que d'un seul côté suivant les éléments pornteurs transversaux. On conna!t un fuselage d'un appareil volant (SU, A, 2489779) comportant une enveloppe renforcée par des éléments porteurs longitudinaux et transversaux, qui s'entrecroisent, et ayant des Jonctions dans la direction longitudinale. Dans le but d'augmenter la viabilité de la construction de l'enveloppe, sur les éléments porteurs transversaux sont montées des plaques supplémentaires de renforcement, des deux côtés de la Jonction, qui sont reliées par'des tiges spéciales à oeil ou des boulons porteurs. Dans le cas o l'enveloppe du fuselage se déteriore partiellement suivant la Jonction longitudinale, les tiges à oeil ou les boulons porteurs servent de canal de doublage de la résistance pour la transmission de la charge agissant dans la zone de déterioration. On est supposé, dans ce cas, conserver la portance (résistance) de la construction avec une fissure longitudinale, même dans le cas o elle s'est formée en vol. Toutefois, l'absence du doublage de la résistance en direction longitudinale conditionne la formation d'une fissure transversale et son développement au-delà des dimensions maximales admissibles. On s'est donc proposé de mettre au point un fuselage d'un appareil volant dont la construction de l'enveloppe assurerait le freinage d'une fissure éventuelle, aussi bien en directions longitudinale que transversale. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un fuselage d'un appareil volant comportant une enveloppe renforcée par des éléments porteurs longitudinaux et transversaux, caractérisé en ce que l'enveloppe est constituée par une partie extérieure continue et une partie intérieure ayant la forme de la partie extérieure mais réalisée sous la forme d'une grille composée de nervures, disposées suivant les éléments porteurs, et qui sont liées entre elles. Il est avantageux que l'épaisseur de chaque nervure de la partie intérieure de l'enveloppe soit comprise entre 0,2 et 1,0 fois l'épaisseur de la partie extérieure de l'enveloppe et que la surface de leur section soit comprise entre 0,1 et 1,0 et 0,1 et 0,7 fois la surface des éléments porteurs longitudinal et transversal, respectivement. En réalisant l'enveloppe, constituée par les parties extérieure et intérieure qui sont reliées entre elles, un freinage efficace d'une fissure maximale admissible est assuré dans le cas de la détérioration de la partie extérieure de l'enveloppe à l'intérieur de la grille et lorsque la fissure a atteint la limite de l'épaisseur double des parties extérieure et intérieure de l'enveloppe. On obtient un freinage sensible d'une fissure grâce à ce qu'est incorporée, dans le processus de détérioration, l'épaisseur de la partie intérieure de l'enveloppe qui assure la réduction des contraintes dans l'embouchure de la fissure en cours de développement. Les limites choisies pour la surface des sections et de l'épaisseur des nervures de la partie intérieure de l'enveloppe sont déterminées compte tenu des conditions de l'efficacité de freinage de la fissure. Dans le cas o la surface de la section des nervures de la partie intérieure de l'enveloppe est inférieure à 0,1 fois la surface d'un élément porteur longitudinal ou d'un élément porteur transversal et o l'épaisseur de la nervure de la partie intérieure de l'enveloppe est inférieure à 0,2 fois l'épaisseur de la partie extérieure de l'enveloppe, l'efficacité du freinage d'une fissure dans cette construction est analogue à celle d'une enveloppe lisse unique sans partie intérieure réalisée sous la forme d'une grille. L'augmentation de la surface de la section des nervures de la partie intérieure de l'enveloppe au-delà de 1, 0 et 0,7 fois la surface des éléments porteurs longitudinal et transversal, respectivement, et l'augmentation de l'épaisseur de la nervure de la partie intérieure de l'enveloppe au-delà de 1,0 fois l'épaisseur de la partie extérieure de celle-ci ne sont pas avantageuses par suite des conditions imposées sur les caractéristiques de poids de la construction. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci appararaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la figure 1 représente, en coupe transversale, d'une manière schématique, un fuselage d'un appareil volant selon l'invention; - la figure 2 représente la partie extérieure de l'enveloppe de ce fuselage, selon l'invention; - la figure 3 représente la partie intérieure de l'enveloppe de ce fusage, selon l'invention; - la figure 4 représente une coupe faite suivant la ligne IV-IV de la figure i; et - la figure 5 représente une coupe faite suivant la ligne V-V de la figure 1. Le fuselage d'un appareil volant comporte une enveloppe 1, montrée à la figure 1, renforcée d'éléments porteurs longitudinaux 2 et d'éléments porteurs transversaux 3. L'enveloppe 1 est constituée d'une partie extérieure continue 4 montrée à la figure 2 et d'une partie intérieure 5 montrée à la figure 3, ayant la même forme que la partie extérieure 4, et qui sont liées l'une à l'autre. La partie intérieure 5 est réalisée sous la forme d'une grille, dont les nervures sont disposées le long des éléments porteurs 2 de la figure 1. La partie extérieure 4 montrée à la figure 2 et la partie intérieure 5 montrée à la.figure 3 peuvent e:re fabriquée en un seul matériau ou bien en des matériaux d-'férents (métal, matière non métallique cu leurs ccmb-ln-asons). Les nervures 6 qui s'entrecroisent et que l'on peut voir aux figures 4 et 5, de la partie intérieure 5 en forme de grille de l'enveloppe 1, sont disposées suivant les axes longitudina-x et transversaux 7 et 8, montrés aux figures 4 et 5, des éléments porteurs longitudinaux et transversaux 2 et 3. L'épaisseur de chaque nervure 6 de la partie intérieure 5 de l'enveloppe 1 est comprise entre 0,2 et 1,0 fois l'épaisseur de la partie extérieure 4 de l'enveloppe 1. La surface de la section des nervures 6 est comprise entre 0,1 et 1,0 et entre 0,1 et 0,7 fois la surface de la section des éléments porteurs longitudinaux et transversaux 2 et 3, respectivement. Dans la zone de la cabine étanche (qui n'est pas représentée sur le dessin), l'enveloppe 1 du fuselage d'un appareil volant a une pression intérieure excédentaire qui agit d'une maniLère cyclique avec la périodicité d'un cycle par vol. Pendant toute la période de service d'un appareil volant, l'enveloppe 1 se trouve chargée entre 20 000 et 30 000 lois. Pendant la période d'un service ordinaire d'un appareil volant, des détériorations, dues à la fatigue, ou des détériorations occasionnelles de l'enveloppe ont lieu à la suite de charges cycliques ou d'endommagements mécaniques aussi bien en direction longitudinale qu'en direction transversale de l'enveloppe 1. Pour supprimer les détériorations pouvant entraîner une catastophe, dans la construction du fuselage est introduite la partie intérieure 5 de la figure 3 qui fait fonction de dispositif de freinage des fissures. Dans le cas de la formation d'une fissure dans la partie extérieure 4 de l'enveloppe dans l'une des mailles de la grille, au fur et à mesure de son cheminement, les extrémités de la fissures atteignent le bord de la nervure 6 pour s'y arrêter. Ce phénomène dépend du niveau des contraintes dans l'enveloppe 1, lequel détermine la vitesse de cheminement de la fissure aussi bien dans une maille de la grille que sur le secteur de la nervure 6 qui réduit les contraintes dans l'enveloppe 1 grâce à l'épaisseur locale complémentaire, assurant ainsi une réduction efficace de la vitesse de cheminement de la fissure. Il convient de noter que les caractéristiques géométriques choisies des nervures maintiennent la résistance résiduelle (en assurent la viabilité) sur la longueur d'une fissure se trouvant dans les limites d'une maille même si la fissure s'est formée au cours du vol d'un appareil volant. Pendant une visite après vol, la fissure formée doit être localisée. L'utilisation du fuselage examiné d'un appareil volant permet d'augmenter la viabilité de la structure et d'augmenter l'efficacité du freinage d'une fissure. L'efficacité de freinage est augmentée de 5 à 27 fois en fonction du matériau de la grille. R E V E N D I C A T I ONS 1. Fuselage d'un appareil volant du type comportant une enveloppe renforcée par des éléments porteurs longitudinaux et transversaux, caractérisé en ce que l'enveloppe (1) est constituée par une partie e::rieure continue (4) et une partie intérieure (5) ayant la même forme que la partie extérieure (4) mais réalisée sous la forme d'une grille composée de nervures (6), disposées suivant les éléments porteurs (2 et 3) , et qui sont liées l'une à l'autre. 2. Fuselage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de chaque nervure (6) de la partie intérieure (5) de l'enveloppe (1) est comprise entre 0,2 et 1,0 fois l'épaisseur de la partie extérieure (4) de l'enveloppe (1) et la surface des sections se trouve dans des limites comprises entre 0,1 et 1,0 et 0,1 et 0,7 fois la surface des éléments porteurs longitudinal et transversal (2 et 3), respectivement.