Brevet FR2902689A1 — publié le 20071228

Panneau raidi à raidisseurs composites à sensibilité aux chocs diminuée La présente invention est relative à des panneaux comportant des raidisseurs en matériau composite. Plus particulièrement, l'invention concerne des panneaux raidis dont les raidisseurs en matériau composite ont des surfaces libres dont la sensibilité aux chocs est réduite. L'utilisation de panneaux raidis est fréquente dans les structures, comme par exemple les structures primaires des aéronefs. En particulier, les matériaux composites sont de plus en plus répandus en raison de l'allègement de masse qu'ils permettent d'obtenir pour de telles structures. Un panneau raidi 1 est composé d'une peau 2 et de raidisseurs 3. Souvent, comme dans l'exemple de la figure 1, un raidisseur comporte une surface libre 311 du côté du raidisseur opposé au panneau. Lorsque le raidisseur est en matériau composite, cette surface libre est particulièrement vulnérable aux chocs. Ainsi, lors des opérations de fabrication et lors de la manipulation de tels panneaux, la simple chute d'un outil peut conduire à des endommagements d'un raidisseur, par exemple, des délaminations qui affectent la qualité structurale du panneau raidi. Les conséquences peuvent être très coûteuses. Dans des cas extrêmes, si le raidisseur n'est pas réparable, il faut remplacer le panneau. La mise en oeuvre de raidisseurs dont la sensibilité aux chocs est réduite s'avère donc importante pour diminuer la vulnérabilité des panneaux et contribuer à la diminution du nombre de réparations ou de remplacements éventuels occasionnés par des endommagements suite à des chocs. La présente invention se propose de diminuer la sensibilité des panneaux raidis aux chocs. Suivant l'invention, un panneau raidi comporte une peau et au moins un raidisseur en matériau composite fixé sur une face de ladite peau, ledit raidisseur comportant au moins une âme comportant une partie structurale et une surface libre opposée au côté du raidisseur fixé sur la peau, et le raidisseur comporte du coté de l'arête libre un noyau déformable et un revêtement qui recouvre le noyau et solidarise ledit noyau avec un sommet de la partie structurale de l'âme. De préférence, le noyau est réalisé dans un matériau apte à se déformer, au moins temporairement, en cas de chocs sur la surface libre du raidisseur. Le matériau peut être une mousse rigide ou semi-rigide ou un élastomère pouvant comporter un ou des évidements. Dans un mode de réalisation, afin de limiter l'impact sur la masse et la dimension du raidisseur, le noyau est de largeur sensiblement égale à l'épaisseur de la partie structurale de l'âme du raidisseur, de forme allongée et s'étendant sur tout ou partie de la longueur de la surface libre du raidisseur. Le noyau peut comporter une section sensiblement circulaire, polygonale ou demi-circulaire. Ce mode de réalisation est préféré lorsque la protection est suffisante pour les énergies d'impact envisagées. Dans un autre mode de réalisation, afin de protéger le raidisseur contre des chocs de plus forte énergie, le noyau est plus large que l'épaisseur de la partie structurale de l'âme du raidisseur. Le noyau peut comporter une section circulaire ou en forme de goutte d'eau. Il présente avantageusement une surface plane pour répartir la pression si le risque qu'un objet ou une personne prennent appui sur les raidisseurs est considéré. Afin de transmettre le minimum d'efforts à la partie structurale de l'âme du raidisseur, le revêtement peut être réalisé dans un matériau métallique ou un matériau composite présentant une faible rigidité. Avantageusement, au moins un pli de la partie structurale de l'âme du raidisseur est utilisé pour constituer le revêtement. Dans un mode de réalisation, afin de pouvoir protéger les raidisseurs dont la géométrie est définie, le noyau est usiné en fonction de la forme du sommet de la partie structurale de l'âme du raidisseur. Dans un autre mode de réalisation, le sommet de la partie structurale de l'âme du raidisseur est usiné à la forme du noyau ce qui permet 5 d'optimiser la forme du noyau pour obtenir la protection dudit raidisseur recherchée. L'invention concerne aussi un procédé de réalisation d'un panneau raidi dans lequel le revêtement qui recouvre le noyau est rapporté sur ledit noyau préalablement assemblé avec la partie structurale de l'âme du 10 raidisseur et fixé sur les faces latérales de ladite partie structurale. Dans un procédé alternatif de réalisation, le noyau et le revêtement sont préalablement assemblés et l'ensemble pré-assemblé est rapporté sur la partie structurale de l'âme du raidisseur. Dans une autre alternative au procédé de réalisation, la peau est en 15 matériau composite et la partie structurale de l'âme du raidisseur et le noyau préalablement assemblés sont recouverts par au moins un pli de la peau, ledit pli constituant le revêtement du noyau. La description détaillée du panneau raidi et du procédé de réalisation dudit panneau est faite en référence aux figures qui représentent : 20 Figure 1, déjà citée, une vue schématique en perspective d'un panneau raidi selon l'art antérieur, Figure 2, un exemple de panneau raidi suivant l'invention donnant un détail de constitution d'un raidisseur comportant une protection, Figure 3a, b, c, d, e différentes vues de panneaux raidis suivant 25 l'invention illustrant des sections différentes de noyau pour raidisseurs. Un panneau raidi 1 suivant l'invention, comme illustré sur la figure 2, est constitué de: - une peau 2, - au moins un raidisseur 3, comportant une âme 31 et une semelle 30 32. Ladite peau peut être réalisée dans un matériau métallique ou en matériau composite, par exemple un matériau en fibres de carbone imprégnées de résine. Ledit au moins un raidisseur 3 est fixé sur une face de la peau par la semelle 32. Le raidisseur 3 peut être fixé par tout moyen conventionnel, notamment par collage, ou peut être réalisé simultanément avec la peau 2 lorsque la peau 2 est en matériau composite, la semelle 32, dans ce cas, pouvant être intégrée dans la peau 2. Du coté de l'âme 31 opposé à la semelle 32, le raidisseur comporte une surface libre 311. L'âme 31 du au moins un raidisseur 3 comporte une partie structurale 35 réalisée dans un matériau composite, c'est à dire comportant des fibres, telles que par exemple des fibres de carbone ou de verre, emprisonnées dans une matrice, par exemple une résine. Ledit au moins un raidisseur peut également être réalisé par un matériau composite feuilleté comportant un empilement de feuilles métalliques et de feuilles en matériau composite à base de fibres. En outre, le raidisseur 3 comporte du côté de sa surface libre 311, sur un sommet 312 de la partie structurale 35 de l'âme 31 : un élément 33, dit noyau, de largeur A au moins égale à l'épaisseur de la partie structurale 35 de l'âme 31 du raidisseur 3, ledit noyau étant de forme allongée et s'étendant sur tout ou partie de la longueur du raidisseur sur le sommet 312 de la partie structurale 35 de l'âme 31 dudit raidisseur. un revêtement 34, prenant appui sur des faces latérales 313 de la partie structurale 35 de l'âme 31 du raidisseur 3 et qui recouvre le noyau 33 et solidarise ledit noyau avec la partie structurale 35 de l'âme 31. De préférence, ledit revêtement recouvre le raidisseur 3 sur au moins la longueur du noyau 33. Ledit revêtement est fixé par exemple par collage 314 à la partie structurale 35 de l'âme 31 du raidisseur 3. Avantageusement, afin d'absorber les chocs sur la surface libre 311 du raidisseur, tel qu'un choc provoqué par la chute d'un outil, le noyau 33 est réalisé dans un matériau apte à se déformer au moins temporairement sous l'effet d'un choc et apte à répartir des charges ponctuelles, au niveau de la surface libre 311 sur une surface plus étendue du sommet 312, à la partie structurale 35 de l'âme 31 du raidisseur 3. Dans un exemple préféré de réalisation, le matériau du noyau 33 est une mousse semirigide ou rigide, par exemple une mousse polyuréthane. D'autres matériaux ou élément structural déformable, par exemple un élastomère comportant éventuellement au moins un évidement, sont également utilisables. Le revêtement 34 est réalisé pour avoir, d'une part, une capacité à se déformer et, d'autre part, une faible rigidité afin de transmettre le minimum d'efforts à la partie structurale 35 de l'âme 31 du raidisseur 3. Dans un premier mode de réalisation, le revêtement 34 est réalisé dans un matériau métallique. Par exemple, un revêtement en aluminium ou en alliage d'aluminium, d'épaisseur faible devant l'épaisseur de la partie structurale 35 de l'âme 31 du raidisseur 3, est apte à se déformer sous l'effet d'un choc. De plus, en raison de sa densité, l'aluminium n'engendre pas de pénalité de masse significative sur le panneau raidi 1. Dans un autre mode de réalisation, le revêtement 34 est réalisé en matériau composite tel qu'un matériau à base de fibres de carbone, de verre ou de Kevlar imprégnées de résine. Le matériau composite utilisé pour réaliser le revêtement 34 peut être de même nature que celui de la partie structurale 35 de l'âme 31 du raidisseur 3 ou différent. Lorsqu'il est de même nature, avantageusement le revêtement 34 est formé au moyen d'au moins un pli extérieur de la partie structurale 35 de l'âme 31 du raidisseur lors de la réalisation dudit raidisseur. L'épaisseur du revêtement 34 est également adaptée en fonction du matériau retenu et de l'énergie des impacts devant être pris en considération. Le revêtement 34 permet aussi de contrôler visuellement si le raidisseur 3 a subi un choc car ledit revêtement, en se déformant à la suite dudit choc, présente une marque caractéristique du choc et de l'énergie de l'impact. En fonction des caractéristiques de cette marque, il est possible de déterminer si la partie structurale du raidisseur est susceptible d'avoir subi un endommagement. Le noyau 33, sensiblement cylindrique, et qui recouvre tout ou partie du sommet 312 de la partie structurale 35 de l'âme 31 du raidisseur 3 peut avoir différentes sections. Dans un premier mode de réalisation tel que présenté sur les figures 2 et 3a, la section du noyau 33 est sensiblement circulaire ou polygonale et de largeur A sensiblement égale à l'épaisseur de la partie structurale 35 de l'âme 31 du raidisseur 3. Cette forme de noyau permet de limiter l'impact de la protection sur les dimensions du raidisseur 3 et sur sa masse lorsque la protection obtenue est suffisante pour les énergies des chocs envisagés. En particulier, la section du noyau 33 est avantageusement semi- circulaire, comme présenté sur la figure 3b, lorsque le sommet 312 de la partie structurale 35 de l'âme 31 du raidisseur 3 est sensiblement plan. Cette forme de noyau permet de réaliser une protection suivant l'invention sur des raidisseurs 3 existants ou déjà conçus dont le sommet 312 est sensiblement plan, sans modifier les gammes existantes de réalisation des panneaux raidis 1. Dans un second mode de réalisation, tel que présenté sur les figures 3c et 3d, la section du noyau présente une largeur sensiblement supérieure à l'épaisseur de la partie structurale 35 de l'âme 31 du raidisseur 3, par exemple une section circulaire ou en forme de goutte d'eau. Un tel agencement permet de protéger le raidisseur 3 contre des chocs d'énergie plus importante que dans le premier mode, notamment par une épaisseur plus importante du noyau 33 et un meilleur recouvrement du sommet 312 de la partie structurale 35 de l'âme 31 du raidisseur 3. Dans une forme particulière de ce second mode, le noyau présente 30 une surface libre 311 relativement plane, sensiblement parallèle au plan du panneau raidi 1, comme présenté sur la figure 3e. Dans cette forme, le côté du raidisseur 3 opposé au panneau raidi 1 permet de servir de surface d'appui, par exemple lorsqu'un objet est posé ou qu'un opérateur pose le pied accidentellement sur le panneau raidi 1 et de limiter le risque de déformation du noyau par une répartition de la pression. La présente invention ne se limite pas aux exemples de noyaux 33 décrits ci dessus à titre d'exemples non limitatifs. L'homme du métier est en mesure d'adapter la forme dudit noyau à des formes non décrites, en particulier en fonction de la protection recherchée. Dans un mode de réalisation, le noyau est usiné ou moulé de sorte à s'adapter à la forme du sommet 312 de la partie structurale 35 de l'âme 31 du raidisseur 3. Cette réalisation est adaptée aux cas de raidisseurs 3 déjà existants ou déjà conçus. Dans un autre mode de réalisation, lorsque la forme du noyau est préalablement fixée en fonction des performances de protection recherchées, le sommet 312 de la partie structurale 35 de l'âme 31 du raidisseur 3 est usiné de sorte à coopérer avec la forme du noyau 33 au repos. Pour réaliser un panneau raidi 1 suivant l'invention, un premier mode consiste à réaliser un panneau raidi de manière conventionnelle, puis à placer un noyau 33 sur les sommets 312 de la partie structurale 35 de l'âme 31 des raidisseurs 3 et à recouvrir le noyau 33 par un revêtement 34. Ledit revêtement peut être un revêtement préformé, métallique ou composite, collé sur les faces latérales 313 de la partie structurale (35) de l'âme du raidisseur 3 ou être un matériau composite non durci qui est durci au cours d'une cure de durcissement ultérieure. Ce premier mode est particulièrement adapté à la mise en place de protections sur des raidisseurs existants. Un autre mode consiste à réaliser dans une première étape une protection comportant le noyau 33 et le revêtement 34, lesdits noyau et revêtement étant préalablement assemblés par exemple par collage, et dans une étape ultérieure à placer et à coller le noyau 33 et le revêtement 34 assemblés sur la partie structurale 35 de l'âme 31 de chaque raidisseur 3 du panneau raidi 1. Ce mode est adapté pour la mise en place de protection sur des panneaux raidis 1 préalablement réalisés. Aucune modification particulière du processus de réalisation ou d'assemblage des panneaux raidis 1 n'est nécessaire. Une étape de mise en place et collage de l'ensemble noyau et revêtement est réalisée lorsque le panneau raidi est fabriqué. Un autre mode consiste à réaliser et assembler les trois éléments, le raidisseur, le noyau et le revêtement, en même temps. Ce mode est particulièrement adapté pour la réalisation de panneaux raidi 1 (peau 2 et raidisseur 3) entièrement réalisés en composite. Au moins un pli extérieur de la peau vient se superposer sur la partie structurale de l'âme 31 du raidisseur et sur le noyau 33 pour constituer le revêtement 34. L'invention permet ainsi d'obtenir un panneau raidi 1 à raidisseur en matériau composite dont la sensibilité aux chocs est réduite. REVENDICATIONS 1- Panneau raidi (1) comportant une peau (2) et au moins un raidisseur (3) en matériau composite sur ladite peau, ledit raidisseur comportant au moins une âme (31) comportant une partie structurale (35) et une surface libre (311), opposée au côté du raidisseur (3) fixé sur la peau (2), caractérisé en ce que le raidisseur (3) comporte du coté de la surface libre (311) un noyau déformable (33) et un revêtement (34) qui recouvre le noyau (33) et solidarise ledit noyau avec un sommet (312) de la partie structurale (35) de l'âme (31). 2- Panneau raidi suivant la revendication 1 dans lequel le noyau (33) est réalisé dans un matériau apte à se déformer au moins temporairement en cas de chocs sur le raidisseur (3). 3- Panneau raidi suivant la revendication 2 dans lequel le matériau est une mousse rigide ou semi-rigide. 4- Panneau raidi suivant la revendication 2 dans lequel le matériau est un élastomère comportant au moins un évidement. 5- Panneau raidi suivant l'une des revendications précédentes dans lequel le noyau (33) est de largeur A sensiblement égale à l'épaisseur de la partie structurale (35) de l'âme (31) du raidisseur (3), est de forme allongée et s'étend sur tout ou partie de la longueur de la surface libre (311) du raidisseur (3). 6- Panneau raidi suivant la revendication 5 dans lequel le noyau (33) comporte une section sensiblement circulaire ou polygonale. 7- Panneau raidi suivant la revendication 5 dans lequel le noyau (33) comporte une section demi-circulaire. 8- Panneau raidi suivant l'une des revendications précédentes dans lequel la largeur A du noyau (33) est supérieure à l'épaisseur de la partie structurale (35) de l'âme (31) du raidisseur (3). 9- Panneau raidi suivant la revendication 8 dans lequel le noyau (33) comporte une section circulaire ou polygonale. 10-Panneau raidi suivant la revendication 8 dans lequel le noyau (33) comporte une section dite en forme de goutte d'eau. 11-Panneau raidi suivant la revendication 8 dans lequel le noyau (33) comporte une surface plane sensiblement parallèle au plan du panneau. 12-Panneau raidi suivant l'une des revendications précédentes dans lequel le revêtement (34) est un matériau métallique. 13-Panneau raidi suivant l'une des revendications précédentes dans lequel 10 le revêtement (34) est un matériau composite. 14-Panneau raidi suivant l'une des revendications précédentes dans lequel au moins un pli de la partie structurale (35) de l'âme (31) du raidisseur (3) est utilisé pour constituer le revêtement (34). 15-Panneau raidi suivant l'une des revendications précédentes dans lequel 15 une surface du noyau (33) est usinée pour être conforme au sommet (312) de la partie structurale (35) de l'âme (31) du raidisseur (3). 16-Panneau raidi suivant l'une des revendications précédentes dans lequel le sommet (312) de la partie structurale (35) de l'âme (31) du raidisseur (3) est usiné pour être conforme à une surface de contact avec le noyau 20 (33). 17-Procédé de réalisation d'un panneau raidi (1), ledit panneau raidi comportant une peau (2) et au moins un raidisseur (3) en matériau composite fixé à ladite peau, ledit raidisseur comportant une âme (31) avec une surface libre (311) caractérisé en ce que pour fixer une 25 protection audit raidisseur, ladite protection comportant un noyau (33) et un revêtement (34) recouvrant ledit noyau et solidarisant ledit noyau au raidisseur, sur une partie structurale (35) de l'âme (31) du raidisseur (3) : - dans une première étape, le noyau (33) est placé sur un sommet (312) de la partie structurale (35) de l'âme (31) du raidisseur (3), 30 opposé à la peau (2), etdans une étape ultérieure, le revêtement (34) est placé sur le noyau (33) et fixé à des faces latérales (313) de la partie structurale (35) de l'âme (31) du raidisseur (3). 18-Procédé de réalisation d'un panneau raidi (1), ledit panneau raidi comportant une peau (2) et au moins un raidisseur (3) en matériau composite fixé à ladite peau, ledit raidisseur comportant une âme (31) avec une surface libre (311) caractérisé en ce que pour fixer une protection audit raidisseur, ladite protection comportant un noyau (33) et un revêtement (34) recouvrant ledit noyau et solidarisant ledit noyau au raidisseur, sur une partie structurale (35) de l'âme (31) du raidisseur (3) : dans une première étape, le noyau (33) et le revêtement (34) sont assemblés pour constituer un ensemble, et dans une étape ultérieure, l'ensemble noyau (33) et revêtement (34) assemblés est placé et fixé sur la partie structurale (35) de l'âme (31) du raidisseur (3). 19-Procédé de réalisation d'un panneau raidi (1), ledit panneau raidi comportant une peau (2) en matériau composite et au moins un raidisseur (3) en matériau composite fixé à ladite peau, ledit raidisseur comportant une âme (31) avec une surface libre (311) caractérisé en ce que pour fixer une protection audit raidisseur, ladite protection comportant un noyau (33) et un revêtement (34) recouvrant ledit noyau et solidarisant ledit noyau au raidisseur, sur une partie structurale (35) de l'âme (31) du raidisseur (3) : dans une première étape, le noyau est placé sur un sommet (312) de la partie structurale (35) de l'âme (31) du raidisseur (3), opposé à la peau (2), et dans une étape ultérieure, la partie structurale (35) de l'âme (31) du raidisseur (3) et le noyau (33) sont recouverts par au moins un pli de la peau (2), ledit pli formant le revêtement (34) du noyau.