Brevet FR2907421A1 — publié le 20080425

ELEMENT DE PANNEAU DEFORMABLE ET PANNEAU LE COMPRENANT La présente invention concerne un élément de panneau déformable et un panneau le comprenant adaptés à remplacer des parties mobiles à surface variable telles que des volets d'aéronefs, une partie arrière de moteur d'aéronef à section et surface variable ou tout autre élément aérodynamique déformable ou de profil modifiable. Les parties mobiles à surface variable comprennent notamment les volets hypersustentateurs utilisés pour augmenter la portance de la voilure des aéronefs. Ces volets comportent généralement des panneaux mus par vérins rentrant dans un logement de la voilure en vol normal et sortant de ce logement lorsque l'on désire accroître la surface de la voilure dans les phases de décollage et d'atterrissage. De même les inverseurs de poussée des moteurs d'avions comportent des panneaux se déplaçant d'une position dans laquelle ils dirigent le jet du moteur vers l'arrière à une position où ils s'interposent dans le passage du jet pour le diriger vers l'avant de l'aéronef. Ces systèmes nécessitent des glissières, des vérins, des systèmes de commande et de sécurité ainsi que des joints d'étanchéité. La présente invention a pour objet de réduire les mécanismes des dispositifs de commande des systèmes de panneaux à surface variable ou déformable, de fournir des panneaux déformables dont la forme est plus finement contrôlée adaptés à fournir une courbure modifiable simplement. Dans ce but la présente invention propose un élément de panneau déformable comprenant un corps en élastomère déformable, muni d'une armature en matériau ressort et formant une capacité étanche gonflable comportant une 2907421 2 première configuration de repos correspondant à une première conformation de l'élément de panneau, la mise sous pression d'un fluide dans la capacité déformant l'élément de panneau vers une seconde configuration contrainte, correspondant à une seconde conformation de l'élément de panneau, en 5 opposition à une force de rappel de l'armature vers la configuration de repos, le relâchement de la pression permettant à l'armature de ramener l'élément de panneau dans sa configuration de repos. La présente invention propose en outre un panneau déformable comprenant au moins deux éléments de panneau selon l'invention disposés l'un 10 sur l'autre de sorte que le panneau présente une première courbure en l'absence de mise en pression des capacités des premier et second éléments de panneau, une seconde courbure lors de la mise en pression de la capacité du premier élément de panneau et une troisième courbure lors de la mise en pression de la capacité du second panneau. 15 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront apparents à la lecture d'un exemple de réalisation de l'invention en référence aux dessins qui représentent: en figure 1: une vue en perspective coupe partielle d'un élément de panneau selon l'invention; 20 aux figures 2A à 2C: un premier exemple de réalisation d'un panneau selon l'invention comportant deux éléments de panneau selon la figure 1 dans des configurations différentes; en figure 3A: un second exemple de réalisation d'un panneau selon l'invention, comportant une âme centrale, en coupe; en figure 3B: une partie du panneau de la figure 3A en perspective coupe partielle; aux figures 4A et 4B: des vues en coupe d'un moteur d'aéronef pourvu d'un bord de fuite de capot moteur équipé d'un panneau selon l'invention; aux figures 5A et 5B: des vues en transparence des bords de fuite de la figure 4A; aux figures 6A et 6B: des vues en perspective du moteur d'aéronef des figures 4A et 4B. 2907421 3 La figure 1 représente un élément de panneau déformable selon l'invention. Cet élément de panneau comprend un corps 2 en matériau élastomère déformable muni d'une armature 3 en matériau ressort définissant une configuration de repos correspondant à une première conformation de l'élément 5 de panneau. L'armature est noyée dans le matériau élastomère du corps de l'élément de panneau et comporte une élasticité transversale permettant de fléchir l'élément de panneau. L'élément de panneau comprend en outre une capacité 4 en regard de 10 l'armature réalisée dans l'épaisseur de l'élément de panneau. La capacité est étanche et comporte un embout 5 de remplissage par un fluide qui peut être de l'air introduit dans la capacité et mis en pression par un dispositif externe non représenté. La capacité peut être réalisée par une ou plusieurs vessies séparées ou 15 reliées entre elles et longeant préférablement l'armature de l'élément de panneau à l'intérieur de l'élément de panneau. Pour déformer l'élément de panneau, le fluide est mis sous pression dans la capacité. L'élément de panneau est déformé sous l'action de la pression vers une 20 configuration contrainte, correspondant à une seconde conformation de l'élément de panneau. Le fluide fait gonfler la ou les vessies constituant la capacité et la déformation de l'élément de panneau est réalisée en opposition à une force de rappel de l'armature vers la configuration de repos de sorte que le relâchement de 25 la pression permet à l'armature de ramener l'élément de panneau dans sa configuration de repos. Pour permettre d'obtenir une déformation contrôlée, l'armature comporte une élasticité selon une direction privilégiée et selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'armature comprend une pluralité de premières lames 30 ressort 3, alignées sur une longueur de l'élément de panneau, s'étendant chacune selon une direction parallèle à la largeur de l'élément de panneau et flexibles dans une direction perpendiculaire à la surface de l'élément de panneau. 2907421 4 La capacité est disposée parallèlement à l'armature pour étirer le matériau élastomère d'un côté de l'armature ce qui courbe les lames de l'armature. Les lames sont en outre détourées en zigzag pour réaliser des ressort plats extensibles et compressibles et permettre un allongement de l'élément de 5 panneau dans la direction de la largeur de l'élément de panneau par l'extension des ressorts sous l'action de la mise sous pression de la capacité. Les figures 2A à 2C représentent en vue de côté un panneau déformable 10 comprenant au moins deux éléments de panneau la, 1 b tels que décrits précédemment et disposés l'un sur l'autre de sorte que le panneau présente une 10 première courbure Cl (figure 2A) en l'absence de mise en pression des capacités des premier et second éléments de panneau, une seconde courbure C2 (figure 2B) lors de la mise en pression de la capacité du premier élément de panneau la et une troisième courbure C3 (figure 2C) lors de la mise en pression de la capacité du second panneau lb. 15 Les éléments de panneaux sont accolés, leur extrémité proximale est encastrée dans un logement de l'élément de structure 13 auquel ils sont accouplés et sont collés par vulcanisation ou autre procédé à leur extrémité distale 14 libre. Le collage des extrémités peut être fait sous contrainte pour donner un 20 galbe d'origine au panneau de sorte que la première courbure soit non nulle. Dans l'exemple représenté, la mise en pression de l'élément de panneau la, élément supérieur par une pression P1, appliquée à la capacité 4a au travers de l'embout 5a, va courber le panneau vers le bas du fait que le second élément de panneau 1 b, élément inférieur, ne reçoit pas de pression et ne se gonfle pas. 25 La mise en pression de la capacité de l'élément de panneau inférieur 1 b par une pression P2, appliquée au travers de l'embout 5b, alors que le premier élément de panneau n'est plus alimenté en pression va courber le panneau vers le haut le ramenant selon l'exemple à une courbure nulle C3 au delà de la courbure d'origine Cl. 30 En supprimant la pression dans les deux capacités, la courbure du panneau redevient la courbure d'origine Cl sous l'action des armatures comprises dans les éléments de panneaux. 2907421 5 Selon cet exemple, un allongement du panneau est possible en appliquant une pression simultanément dans les deux capacités 4a et 4b. Les deux éléments de panneaux la, 1 b des figures 2A et 2B comprennent ainsi chacun une pluralité desdites premières lames ressort 3a, 3b, alignées selon 5 la longueur du panneau, flexibles dans une direction perpendiculaire à la surface du panneau et détourées en zigzag. Une mise sous pression de la capacité 4a de l'un des éléments de panneaux la provoque une courbure du panneau 10 et une mise en pression des capacités 4a, 4b de chaque élément de panneau la, 1 b provoque un allongement 10 de la largeur du panneau et/ou une courbure du panneau selon le différentiel de pression entre les deux capacités. L'exemple de la figure 3A est un panneau comportant une âme centrale 6, faisant office de fibre neutre, disposée entre les deux éléments de panneaux la, 1 b et comportant une pluralité de secondes lames ressort 7, représentées en 15 figure 3B. Ces lames ressort sont continues, alignées et aptes à fléchir dans une direction perpendiculaire à leur corde. Selon l'exemple de la figure 3B, les secondes lames 7 sont droites et s'étendent selon une direction parallèle à la largeur du panneau. 20 Elles sont alignées selon une longueur du panneau et assurent une largeur fixe au panneau. Ces secondes lames ne possèdent pas d'élasticité longitudinale de sorte qu'elles ajoutent une contrainte sur la surface médiane entre les éléments de panneaux et s'opposent à un allongement du panneau lors de l'application d'une 25 pression dans les capacités ce qui accroît la capacité du panneau de se courber. Ainsi le panneau de la figure 3A est tel que les deux éléments de panneaux 1 a, 1 b comprennent chacun une pluralité desdites premières lames ressort 3a, 3b, alignées selon la longueur du panneau, flexibles dans une direction perpendiculaire à la surface du panneau et détourées en zigzag, une mise sous 30 pression d'au moins l'une des capacités 4a, 4b des éléments de panneaux provoquant une courbure du panneau, la largeur du panneau restant fixe sous la contrainte des secondes lames 7. 2907421 6 Les capacités 4a et 4b de l'exemple de réalisation de la figure 3, alimentées par des embouts 5a, 5b constituent des volumes longitudinaux creux pourvus de moyens limiteurs d'expansion transversale 17 sous forme de crochets imbriqués et reliés en partie haute et basse de la capacité transversalement au volume de la 5 capacité réalisé dans l'élément de panneau. Les crochets imbriqués permettent de maintenir l'épaisseur du panneau à une valeur donnée quelque soit la pression du fluide. La capacité 4 peut en particulier être constituée de plusieurs caissons au niveau des crochets pour garantir une épaisseur constante du panneau. 10 L'augmentation de la pression du fluide dans un des éléments de panneau se traduit par une augmentation de la traction dans les éléments supérieur et inférieur de la capacité. La partie supérieure de la capacité comportant l'armature en zig-zag peut s `allonger alors que l'élément intermédiaire comportant une armature linéaire ne s'allonge pas et ne peut que fléchir. Il s'ensuit une déformation 15 globale de l'ensemble sans modification de l'épaisseur qui est maintenue constante grâce aux crochets. Les figures 4A et 4B représentent une moitié de moteur 11 d'aéronef en coupe comportant un capot 9, aussi représenté aux figures 6A et 6B. Le capot 9 comprend un panneau selon l'invention, courbé selon sa 20 longueur, pour constituer une pièce tubulaire qui forme le bord de fuite 12 du capot 9 de moteur 11 d'aéronef. Les figures 5A et 5B représentent une fraction du panneau courbé en transparence. La figure 5A représente le panneau sans application de pression et la figure 25 5B représente le panneau courbé sous l'application d'une pression dans la capacité de l'élément de panneau supérieur. Sur ces figures les premières lames ressort sont représentées comportant des moyens d'accroche 16 destinés à assurer le maintien des lames dans l'épaisseur des éléments de panneaux 30 Les figures 6A et 6B correspondent respectivement aux figures 4A, 5A et 4B, 5B, et montrent le moteur avec le bord de fuite du capot dans deux positions distinctes, la position des figures 4A, 5A, 6A étant une position où le bord de fuite 2907421 7 est étendu et la position du bord de fuite des figures 4B, 5B, 6B étant une position de restriction de la sortie de fan du moteur. Le panneau déformable selon l'invention est ici utilisé pour faire varier la section de sortie du jet du fan 15 représenté en figure 4A pour adapter le 5 rendement du moteur dans les diverses phases du vol. Cette adaptation pour laquelle le panneau selon l'invention constitue une pièce tubulaire formant un bord de fuite du capot 9 moteur à section de sortie de jet de fan 15 variable est utile dans le cadre de l'utilisation d'un moteur comportant un réducteur entre turbine basse pression et fan afin de réduire la vitesse du fan et d'accélérer la vitesse de 10 la turbine. Dans cette application le panneau selon l'invention est préférablement un panneau comportant une âme centrale limitant l'allongement du panneau et il remplace un dispositif comportant une partie arrière de capot qui se translate axialement sous l'action de vérins et de systèmes de commande. 15 Dans cette application, le panneau tubulaire selon l'invention est encastré à l'arrière du capot 9 de fan et constitue un bord de fuite 10 pouvant fléchir radialement afin d'offrir un réglage de la section de sortie. La structure de panneau selon l'invention n'a intrinsèquement aucune résistance structurale vis à vis des pressions intérieure et extérieure de la nacelle 20 du moteur. En sorte de maintenir la position du panneau en vol et de faire varier cette position, un système de régulation de pression régule la pression dans les deux éléments de panneau en adaptant les pressions P1 et P2 en continu. Pour la réalisation du panneau, les éléments de panneaux sont vulcanisés 25 sur un élément de cadre sur un premier bord du panneau formant bord de fixation et vulcanisés ensemble sur un second bord du panneau formant un bord libre qui constitue le bord de fuite d'une gouverne ou de la partie arrière du capot. L'invention n'est pas limitée à l'exemple d'application décrit et notamment un tel panneau peut être adapté pour remplacer tout type de surface mobile 30 extensible ou déformable. Pour la voilure de l'aéronef un panneau selon l'invention permet de supprimer des axes et des glissières, d'éviter les fentes entre les volets et le reste de l'aile et, du fait que le panneau selon l'invention peut comporter plusieurs réseaux de canaux de passage de pression il peut être configuré pour 2907421 8 autoriser les simples et doubles courbures, ce qui permet la suppression de la cassure nécessitée par les lignes d'articulations des volets. REVENDICATIONS 1 - élément de panneau déformable (1) caractérisé en ce qu'il comprend un corps (2) en élastomère déformable, muni d'une armature (3) en matériau ressort et formant une capacité étanche gonflable (4) comportant une première configuration de repos correspondant à une première conformation de l'élément de panneau, la mise sous pression d'un fluide dans la capacité (4) déformant l'élément de panneau vers une seconde configuration contrainte, correspondant à une seconde conformation de l'élément de panneau, en opposition à une force de rappel de l'armature vers la configuration de repos, le relâchement de la pression permettant à l'armature de ramener l'élément de panneau dans sa configuration de repos. 2 - élément de panneau déformable selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'armature comprend une pluralité de premières lames ressort (3), alignées sur une longueur de l'élément de panneau, flexibles dans une direction perpendiculaire à la surface du panneau et détourées en zigzag pour permettre un allongement du panneau dans la direction d'une largeur de l'élément de panneau. 3 - élément de panneau déformable selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que les premières lames ressort comportent des moyens d'accroche (16) destinés à assurer le maintien des lames dans l'épaisseur des éléments de panneaux. 4 - élément de panneau déformable selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la capacité (4) constitue un volume longitudinal creux pourvu de moyens limiteurs d'expansion transversale (17). 5 - élément de panneau déformable selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la capacité (4) est constituée de plusieurs caissons. 6 - panneau déformable (10) caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux éléments de panneau (la, 1 b) selon l'une des revendications 1 à 5 disposés l'un sur l'autre de sorte que le panneau présente une première courbure (Cl) en l'absence de mise en pression des capacités (4a, 4b) des premier et second éléments de panneau, une seconde courbure (C2) lors de la mise en pression de la capacité (4a) du premier élément de panneau (la) et une troisième courbure (C3) lors de la mise en pression de la capacité (4b) du second panneau (1 b). 2907421 10 7 - panneau déformable selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comprend en outre une âme centrale (6), faisant office de fibre neutre, disposée entre les deux éléments de panneaux (la, 1 b) et comportant une pluralité de secondes lames ressort (7) continues alignées aptes à fléchir dans une direction 5 perpendiculaire à leur corde. 8 - panneau déformable selon la revendication 7 caractérisé en ce que les lames (7) de la seconde pluralité de lames ressort sont alignées selon une longueur du panneau et assurent une largeur fixe au panneau. 9 - panneau déformable selon la revendication 6, caractérisé en ce que, 10 les deux éléments de panneaux (la, 1b) comprenant chacun une pluralité desdites premières lames ressort (3a, 3b), alignées selon la longueur du panneau, flexibles dans une direction perpendiculaire à la surface du panneau et détourées en zigzag, une mise sous pression de la capacité (4a) de l'un des éléments de panneaux (la) provoque une courbure du panneau (10) et, une mise en pression 15 des capacités (4a, 4b) de chaque élément de panneau (la, 1 b) provoque un allongement de la largeur du panneau et/ou une courbure du panneau selon le différentiel de pression entre les deux capacités. 10 - panneau déformable selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que, les deux éléments de panneaux (la, 1 b) comprenant chacun une pluralité 20 desdites premières lames ressort (3a, 3b), alignées selon la longueur du panneau, flexibles dans une direction perpendiculaire à la surface du panneau et détourées en zigzag, une mise sous pression d'au moins l'une des capacités (4a, 4b) des éléments de panneaux provoque une courbure du panneau, la largeur du panneau restant fixe sous la contrainte des secondes lames (7). 25 11 - panneau déformable selon l'une des revendications 6 à 10 caractérisé en ce que les éléments de panneaux sont vulcanisés sur un élément de cadre sur un premier bord formant bord de fixation et vulcanisés ensemble sur un second bord formant un bord libre. 12 - panneau déformable selon l'une des revendications 9 à 11 30 caractérisé en ce qu'il est courbé selon sa longueur pour constituer une pièce tubulaire telle qu'un bord de fuite (12) de capot (9) de moteur (11) d'aéronef. 13 - moteur d'aéronef à section de sortie de jet de fan (15) variable caractérisé en ce qu'il comporte un panneau selon l'une des revendications 5 à 11 constituant une pièce tubulaire formant le bord de fuite du capot (9) du moteur.