Brevet FR2869871A1 — publié le 20051111

DISPOSITIF DE PROTECTION ET REVELATION DE CHOC POUR CHANT DE STRUCTURE COMPOSITE A PLIS SUPERPOSES La présente invention a trait à la protection des chants de structures en matériau composite formées à l'aide de plis superposés, tels que notamment des panneaux autoraidis à raidisseurs. Ce type de panneaux est couramment utilisé en aéronautique pour la 5 réalisation de diverses structures telles que des panneaux de caisson de voilure ou des cloisons de paroi. Ces panneaux sont principalement dimensionnés en compression par trois critères: la stabilité, la compression trouée habitée et la tolérance aux dommages. Le dimensionnement est évidemment déterminé par le critère prépondérant. Le troisième critère, la tolérance aux dommages, est particulièrement pénalisant quant à la limitation en allongement de tels panneaux. Or, le problème de l'allongement est prédominant pour un panneau épais tel qu'un panneau extrados de caisson de voilure qui travaille à un fort niveau d'allongement. On rencontre ce même problème, mais à un degré moindre, avec un panneau de cloison de paroi soumise à une pression d'air ou de carburant, qui travaille principalement en flexion. Dans le premier cas d'un panneau de caisson d'épaisseur supérieure à 15mm, le critère de stabilité n'est pas critique, la hauteur de raidisseur permettant d'éviter le flambement. Le deuxième critère n'est pas plus critique, car les énergies d'impact maximum (de 35 à 90 Joules) ne conduisent pas à un délaminage de toute l'épaisseur et donc ne réduisent pas sensiblement ce qui est admissible en terme de compression. Le panneau pourrait donc être dimensionné 2869871 2 par la compression trouée habitée, soit à un niveau de l'ordre de -4000 pd (m icrodéformations). Par contre, une énergie d'impact de l'ordre de 35 joules sur un chant de raidisseur peut conduire à un délaminage de toute l'épaisseur du raidisseur et ceci réduit l'allongement admissible à un niveau entre 3000 et -3500 pd. La tolérance aux dommages impose donc pour ce type de panneau une réduction de la limite d'allongement obligeant à augmenter l'épaisseur du panneau et/ou des raidisseurs et donc la masse de l'ensemble pour tenir compte d'éventuels chocs dommageables sur les chants des panneaux ou de leurs raidisseurs, qui ne seraient pas constatés ou constatables. La présente invention vise à réduire le caractère critique de ce critère de tolérance aux dommages en proposant un moyen apte à détecter à la fois la présence d'un impact et une intensité de cet impact de nature à rendre le panneau affecté impropre à l'usage auquel il est destiné, ceci permettant d'augmenter la tolérance d'allongement avec comme conséquence la possibilité de réduire l'épaisseur du panneau et donc son poids en comparaison avec un panneau conventionnel, à conditions d'usage égales. L'invention a également pour objet de protéger des chocs lesdits chants du panneau. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de protection et révélation de choc pour chant de structure composite à plis superposés, notamment du type panneau autoraidi à raidisseur, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un couvre-chant à section en U engagé à cheval sur le chant à protéger et solidarisé de ce dernier par tous moyens appropriés. Un tel couvre-chant peut être constitué avantageusement d'un bloc de polyméthacrylimide notamment de matériau commercialisé sous la dénomination ROHACELL par la Rohm et distribué en France par la société Gache Chimie. La surface externe du couvre-chant peut éventuellement être recouverte d'un film protecteur enveloppant le couvre-chant, notamment un film de verre ou de kevlar . Le couvre-chant peut également être avantageusement revêtu au moins partiellement d'une peinture révélatrice de choc, signalant ainsi la nécessité d'un contrôle du panneau par exemple à l'aide d'une sonde à ultra-sons conventionnelle. 2869871 3 La solidarisation entre le chant et le couvre-chant peut être réalisée à l'aide d'un adhésif approprié tel qu'un mastic de collage. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de modes de réalisation du couvre-chant selon l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard du dessin annexé sur lequel la figure unique représente en coupe partielle un panneau composite multiplis à raidisseur. Sur cette figure, on a représenté schématiquement et partiellement en 1 un panneau composite autoraidi constitué d'une plaque la formée de plis 2 superposés. En 3 est représenté un raidisseur, intégré à la plaque la ou rapporté sur cette dernière et également constitué de plis 2 superposés. Le chant 4, ou tranche, de la plaque 1 a et du raidisseur 3, sont par nature des zones plus fragiles et sensibles aux chocs même de faible énergie, par exemple des chocs dont l'énergie d'impact est de l'ordre de 30 à 35 joules. Ces chocs, qui ne sont pas toujours décelables à l'ceil, peuvent avoir des conséquences tout à fait dommageables, telles qu'un délaminage sur toute l'épaisseur du chant 4. Afin de réduire ce risque et de protéger ces chants 4, ces derniers sont, conformément à l'invention, recouverts en permanence d'un couvre-chant 5 à 20 section en U engagé à cheval sur le chant à protéger. Le couvre-chant 5 est en tout matériau approprié, notamment en matériau présentant une résistance suffisante tout en étant aussi léger que possible. Compte-tenu que de tels panneaux 1 peuvent être en contact avec des hydrocarbures, le matériau des couvre-chants 5 sera également résistant à leur contact. Une matière plastique telle qu'une mousse rigide à cellules fermées et plus particulièrement une mousse de polyméthacrylimide telle que celle dénommée ROHACELL et commercialisée par la Société Gache Chimie est particulièrement appropriée. Le maintien en place des couvre-chants (5) enfourchés sur les bords des plaque 1 et raidisseur 3 est réalisé par tous moyens, par exemple, par collage à l'aide d'un adhésif ou d'un mastic 6 tel qu'un mastic polysulfoné d'interposition tel que commercialisé par la société PRC Aerospace product. 2869871 4 Avantageusement, la surface externe du couvre-chant 5 peut être revêtue d'un film protecteur 7, en verre ou en Kevlar par exemple. Enfin, la face 8 du couvre-chant 5 parallèle au chant 4 peut être recouverte d'une peinture 9 révélatrice de choc. Ainsi, une simple et rapide observation visuelle permet de détecter la présence d'un impact pouvant être dommageable et de déclencher un contrôle à l'aide par exemple d'une sonde à ultrasons, comme illustré en S, que l'on passerait uniquement dans la zone décelée. Ainsi, pendant toute l'exploitation un simple contrôle visuel des panneaux permet de révéler la trace d'un choc accidentel lors d'une opération de maintenance et de déclencher un contrôle de santé matière par ultrasons pour vérifier l'absence de délaminage et imposer une réparation en cas de délaminage. La peinture révélatrice 9 n'est pas indispensable si la nature du matériau constituant les couvre-chants 5 ou son état de surface permet une telle révélation à l'oeil d'impact éventuel. Lorsque le couvre-chant 5 est constitué d'un matériau à cellules fermées, celles-ci participant à l'atténuation des chocs éventuels. La présence du film externe 7 a aussi pour but de contenir les cellules lors d'un choc. Le couvre-chant 5 comportant une trace de choc sera soit repeint à l'endroit 20 endommagé, soit purement et simplement remplacé. La présence des couvre-chants 5 permet d'abaisser de façon drastique les critères de tolérances aux dommages et de réduire la masse des structures concernées d'au moins 15% sur des panneaux du type caisson de voilure, le gain étant un peu moindre mais tout de même significatif sur des panneaux ne travaillant pas au même niveau d'allongement, tels que des panneaux de cloison de cabine ou de zones d'accès tels que des bordures de portes de visite travaillant davantage en flexion. Dans tous les cas, par contre, la présence des couvre-chants 5 permet de supprimer les contrôles ultrasons systématiques REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection et révélation de choc pour chant de structure composite (1) à plis superposés (2), notamment du type panneau autoraidi à raidisseur (3), caractérisé en ce qu'il est constitué d'un couvre-chant (5) à section en U engagé à cheval sur le chant à protéger (4) et solidarisé de ce dernier par tous moyens appropriés. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un bloc de mousse de matière plastique à cellules fermées. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la matière plastique est le polyméthacrylimide dénommé commercialement ROHACELL . 4. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface externe du couvre-chant (5) est recouverte d'un film protecteur (7) enveloppant le couvre-chant. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le film 15 protecteur (7) est en verre ou en Kevlar . 6. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le couvre-chant (5) est revêtu au moins partiellement d'une peinture (9) révélatrice de choc. 7. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le 20 couvre-chant (5) est rapporté par collage à l'aide d'un adhésif ou d'un mastic approprié (6).