Brevet FR2986989A1 — publié le 20130823

PROCEDE ET DISPOSITIF DE PROTECTION DE RAIDISSEURS, AINSI QUE PANNEAU COMPOSITE CORRESPONDANT DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE [0001]L'invention se rapporte à un procédé de protection de raidisseurs de panneau composite et à un dispositif apte à mettre en oeuvre ce procédé. Elle concerne également un panneau en matériau composite comportant des raidisseurs protégés par ledit dispositif contre les chocs pouvant impacter leurs chants. [0002] Le domaine de l'invention est la protection des chants de structures en matériau composite composées d'une superposition de plis de résine époxy renforcée par des fibres d'orientations différentes, en particulier de panneaux auto-raidis par des extensions formant des raidisseurs. [0003]Les structures aéronautiques utilisent ce type de panneaux par exemple dans un caisson de voilure ou de poutre ventrale. Ces panneaux, 20 fortement chargés en compression, sont généralement dimensionnés en stabilité, en compression trouée habitée et en tolérance aux dommages. [0004] La tolérance aux dommages est particulièrement pénalisante pour ce type de panneaux peu tolérants aux dommages lorsque impactés sur leur chant. En effet, leur structure à plis de fibres de carbone superposés débouchant 25 sur chant est hautement fragilisée par un impact sur ce chant. Le choc de l'impact induit en fait une « décohésion » (c'est-à-dire un délaminage) des plis par l'exercice d'efforts hors plan. [0005] Le domaine de l'invention est donc précisément la protection des chants de panneaux auto-raidis. 30 ETAT DE LA TECHNIQUE [0006]Afin de pallier cette fragilité et ce manque de tolérance aux dommages, les panneaux sont protégés par des structures de couvre-chant solidarisées. Un couvre-chant de ce type est par exemple connu du document de brevet FR 2 902 689 ou FR 2 869 871. [0007]De tels couvre-chants ont une efficacité limitée car ils présentent une structure globalement en forme de « U » qui ne permet pas une bonne absorption de l'énergie d'impact. Cette énergie est en fait transmise à la structure ou au panneau , la forme ne présentant pas de caractère réellement amortissant. Cette transmission peut être dommageable pour le panneau et ses liaisons à d'autres pièces. [0008] Par ailleurs, ces couvre-chants, entièrement collés au raidisseur, ne sont pas démontables. Pour les retirer, l'assemblage doit être détruit ce qui entraine la propre destruction de la protection. La structure à protéger n'est donc pas facilement contrôlable après impact. EXPOSÉ DE L'INVENTION [0009] L'invention vise à diminuer l'influence du critère de tolérance aux dommages en prévoyant de protéger le raidisseur par un profilé qui présente une configuration absorbant les impacts sur chant, sans propagation de l'énergie d'impact à la structure protégée. [0010]Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé de protection de raidisseurs de panneau composite. Ce procédé consiste à coupler un profilé à chaque raidisseur à protéger, les raidisseurs comportant chacun un chant et des flancs latéraux. Le profilé a une section dite supérieure, s'étendant à distance du chant, et configurée sous forme d'enveloppe apte à absorber les impacts sur chant par déformation plastique , une section dite inférieure d'encadrement des flancs latéraux et une section intermédiaire en appui au moins partiel sur le chant de sorte à minimiser la propagation des efforts d'impact à la section inférieure. Le procédé consiste ensuite à coupler la section inférieure d'encadrement des flancs latéraux de manière démontable par détachement d'éléments de fixation sans déformation du profilé. [0011]Selon des modes de réalisation particuliers : - les sections supérieures, intermédiaires et inférieures sont liées entre elles de manière à former un profilé continu d'épaisseur sensiblement constante ; - la section supérieure possède un encombrement latéral restreint, de préférence inférieur ou égal à la distance entre les flancs latéraux. [0012]La présente invention a également pour objet un dispositif de protection de raidisseurs de panneau composite à raidisseurs parallèles comportant, chacun, une face frontale multi-plis venant sur chant et s'étendant entre deux flancs latéraux de plis extrêmes, symétriquement par rapport à un plan médian. Le dispositif de protection comporte un profilé symétrique par rapport à ce plan médian et qui vient coiffer le raidisseur. Ce profilé se compose d'une section dite supérieure formée au-dessus du chant, et configurée pour envelopper un espace au-dessus du chant, d'une section dite inférieure d'encadrement des flancs latéraux par des parois longitudinales solidarisées à ces flancs, et d'une section intermédiaire en appui au moins partiel sur le chant par des parois transversales, de sorte à minimiser la propagation des efforts d'impact à la section inférieure. [0013] Selon des caractéristiques préférées : - la section supérieure présente en coupe une configuration choisie entre un rectangle, une forme oblongue, un double lobe et une forme en « T » à simple ou double pied ; - la configuration géométrique en forme de double lobe réalise, symétriquement par rapport au plan médian, une transition avec les appuis de la section intermédiaire ; - les parois d'encadrement de la section inférieure de chaque profilé sont solidarisées aux flancs latéraux de chaque raidisseur par un moyen de serrage, en particulier : o une platine circulaire comportant une interface de fixation auxdits flancs par collage ; l'interface de fixation est formée par des couples tiges/écrous, chaque tige filetée venant de la platine et traversant la section inférieure par des encoches réalisées à intervalle régulier en bordure de cette paroi ; o une agraphe venant crocheter le flanc du profilé, notamment par l'intermédiaire d'une goutièreformée par un épaulement fou une saillie ; o un serrage élastique (ou pincement) sur les flancs du raidisseur, le matériau et la conformation du profilé pouvant avantageusement permettre un maintien par retour élastique des parois latérales du profilé ; - les parois inférieures d'encadrement de la section inférieure de chaque profilé présentent des projections latérales s'étendant longitudinalement et servant de support d'accrochage d'éléments collés aux flancs de chaque raidisseur pour solidariser lesdites parois inférieures ; - le matériau du profilé est choisi parmi des alliages à base d'aluminium, des alliages à base de titane, ou d'un composite aramide-époxy. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES [0014]D'autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture d'un exemple de réalisation ci-après décrit, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement : - les figures 1a et 1 b, des vues partielles en perspective d'un exemple de profilé en alliage à base de titane à section supérieure en double lobe, respectivement rectangulaire, monté sur les flancs de chaque raidisseur par collage de platines ; - les figures 2a et 2b, des vues partielles en coupe et en perspective d'un exemple de profilé en aramide-époxy monté sur un raidisseur de panneau et présentant des épaulements pour accrocher des agrafes (encore dénommées patchs) ; et - les figures 3a et 3b, des vues partielles en coupe et en perspective d'un exemple de profilé en alliage à base d'aluminium en forme de « T » monté sur raidisseur et présentant des saillies pour accrocher des agrafes de montage sur les flancs du raidisseur. DESCRIPTION DÉTAILLÉE [0015]Dans la description détaillée qui suit, les qualificatifs « inférieur » et « supérieur » se rapportent, respectivement, à l'espace situé au-dessus du chant de chaque raidisseur et aux espaces situés au niveau des flancs latéraux de chaque raidisseur. En outre, le terme « latéral » qualifie toute extension dans un plan parallèle aux plis des raidisseurs et le terme « transversal » toute extension dans un plan perpendiculaire à ces plis. Par ailleurs, le terme « externe » s'oppose au terme « interne » par son plus grand éloignement au plan médian Pm. De plus, des signes de référence identiques sur les figures renvoient aux mêmes éléments définis en référence aux passages qui les décrivent. [0016]La description détaillée se rapporte plus précisément à des exemples de réalisation de protections de raidisseurs d'un panneau composite comportant une multitude de raidisseurs. Un tel panneau est formé de manière connue à partir de préformes de section en « U » réalisées par empilement de plis de résine époxy renforcée de fibres de carbone afin de former les raidisseurs. [0017]En référence à la figure 1 a, la vue en perspective illustre un premier exemple de profilé 1 en alliage à base de titane, mis en forme sous presse hydraulique. La section supérieure 11 de ce profilé présente deux parois latérales supérieures F1 à double lobe « rentrant » La et Lb, formées symétriquement par rapport au plan médian Pm du raidisseur 2, et une paroi supérieure sensiblement plane F2 parallèle au chant 20 de ce raidisseur 2. Les sommets S1 et S2 des lobes rentrants viennent au plus près du plan médian Pm. [0018] Les lobes Lb présentent des parois transversales Pb qui viennent en appui sur le chant 20 pour former la section intermédiaire 12 du profilé 1. Ces parois Pb se prolongent par des parois inférieures Pi d'encadrement, s'étendant respectivement le long des flancs latéraux 21 des plis d'extrémité du raidisseur 2. Les parois inférieures Pi forment la section inférieure 13 du profilé 1. Ces parois Pi sont solidarisées aux flancs 21 par des platines circulaires 3 introduites entre les parois inférieures Pi et les flancs 21. Plus précisément, les platines 3 sont équipées de tiges filetées 30 montées centralement et perpendiculairement au plan des platines 3. Les tiges 30 traversent les parois Pi via des encoches 31 formées sur la bordure longitudinale d'extrémité B de ces parois. Les faces internes 3a des platines 3 sont alors collées par de la résine époxy aux flancs 21, et les tiges 30 sont fixées contre les parois Pi par des écrous 32 serrés sur la face externe des flancs latéraux 21. [0019] Les encoches 31 sont réalisées régulièrement le long des bordures B des parois Pi, par exemple tous les 100 mm. Le profilé en alliage de titane a une épaisseur sensiblement égale à 0.5mm et la section supérieure 11 a une hauteur H sensiblement égale à 20mm. Dans ces conditions, une déformation de la section supérieure 11 créée par un impact sur la face supérieure F2 vient en appui sur le chant 20 via la section intermédiaire 12, ce qui permet de limiter la sollicitation en cisaillement des parois inférieures Pi fixées contre les flancs 21. L'effort d'impact est alors réparti sur le chant : la contrainte et les efforts hors des plans d'empilement sont ainsi limités et un endommagement de la structure est évité. [0020] De plus, le profilé 1 est aisément démontable par desserrage des écrous 32. Alternativement, des attaches à ressort de type « ancre » peuvent être utilisées pour réaliser une fixation réversible du profilé sur les flancs 21 du raidisseur 2. [0021] En outre, lors d'un impact sur la paroi supérieure F2, la forme enveloppante de la section supérieure 11 permet la dissipation de l'énergie d'impact par déformation plastique. Par exemple, la forme en double lobe de la figure 1 a permet une absorption de 50 Joules fournie par l'impact d'un objet métallique hémisphérique, sans endommager le raidisseur. [0022]Alternativement, la figure lb illustre un profilé 10 de raidisseur 2 qui présente une section supérieure 111 de forme rectangulaire en section, sans lobe. Les parois latérales supérieures F3 de cette section 111 sont donc planes mais se prolongent transversalement par des pliures rentrantes Lc pour former une section intermédiaire 121 en appui sur le chant 20. La section inférieure 13 reprend celle du profilé de la figure 1 a. [0023] Les figures 2a et 2b illustrent les vues en coupe et en perspective d'un deuxième exemple de profilé 100 en aramide et résine époxy, d'épaisseur sensiblement égale à 1.6mm. La réalisation se fait par moulage en moule et contre-moule métalliques avec la présence d'un noyau métallique. [0024] La section supérieure 112 du profilé 100 peut présenter en coupe une forme de type circulaire ou circulaire déformée. Avantageusement, elle présente en coupe une forme oblongue de type elliptique comme illustré, avec une extension plus importante le long du plan médian Pm que transversalement, de manière à favoriser la tenue aux chocs. Pour la section intermédiaire 122, le profilé 100 se compose de parois d'appui transversales Pc en forme de lobe, du type des parois Pb décrites ci-dessus avec une ouverture plus large du fait de la forme oblongue de la section supérieure 112. [0025]Pour les besoins d'accrochage réversible aux flancs 21 du raidisseur 2, les parois latérales inférieures d'encadrement Pj de la section inférieure 132 comportent des épaulements 40 aptes à servir de support à des agrafes 4. Ces agrafes 4 possèdent des rebords 41 d'appui sur les épaulements 40 ainsi que des parois longitudinales 42. Ces parois 42 se terminent en formant, par un décrochement 43, une face de contact 42c aux flancs 21 du raidisseur 2 du panneau PA. Ces faces de contact 42c sont alors collées aux flancs 21 également à l'aide d'une résine époxy. Les épaulements 40 ont un profil en saillie afin de faciliter le décrochage et donc le démontage du profilé. [0026] Selon un autre exemple de réalisation, illustré sur les figures 3a et 3b par des vues en coupe et en perspective, un profilé 200 est réalisé en alliage à base d'aluminium extrudé,. Le profilé 200, d'épaisseur sensiblement égale à 1.5mm, présente une forme en « T » pour la section supérieure 113. Cette forme se prolonge par une paroi transversale Pd d'appui sur tout le chant 20 du raidisseur 2 pour former une section intermédiaire 123. Cette paroi d'appui transversale Pd se prolonge perpendiculairement par des parois latérales inférieures d'encadrement Pk qui viennent contre les flancs latéraux 21 du raidisseur 2. [0027] Ces parois inférieures Pk possèdent chacune une saillie longitudinale 50 qui sert de zone d'accrochage à des agrafes 5 disposés le long des parois Pk. Ces patchs présentent une paroi 51 collée sur le flanc 21 et un crochet 52 venant se clipser sur chaque saillie 50. Les patchs sont réalisés par injection plastique. [0028] L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés. Par exemple le matériau utilisé pour le profilé peut être constitué d'un autre alliage de métal (par exemple à base de nickel) ou d'un autre composite (à base de fibre de verre, hybride verre-aramide ou carbone-aramide). Les moyens d'accrochage des parois latérales des profilés pour les patchs ou agrafes peuvent être constitués de plusieurs saillies ou projection par paroi, et peuvent être formés de moulage sensiblement vers le milieu de la paroi ou à son extrémité. REVENDICATIONS1. Procédé de protection de raidisseurs de panneau composite (PA), caractérisé en ce qu'il consiste à coupler un profilé (1, 10, 100, 200) à chaque raidisseur (2) à protéger comportant un chant (20) et des flancs latéraux (21), le profilé ayant une section dite supérieure (11, 111, 112, 113) s'étendant à distance du chant (20) et configurée sous forme d'enveloppe apte à absorber les impacts sur chant (20) par déformation plastique, une section dite inférieure (13, 132) d'encadrement des flancs latéraux et une section intermédiaire (12, 121, 122) en appui au moins partiel sur le chant (20) de sorte à minimiser la propagation des efforts d'impact à la section inférieure (13, 132), et ensuite à coupler la section inférieure (13, 132) d'encadrement des flancs latéraux (21) de manière démontable par détachement d'éléments de fixation (3, 4, 5) sans déformation du profilé (1, 10, 100, 200). 2. Procédé de protection selon la revendication précédente, dans lequel les sections supérieures (11, 111, 112, 113), intermédiaires (12, 121, 122) et inférieures (13, 132) sont liées entre elles de manière à former un profilé continu (1, 10, 100, 200) d'épaisseur sensiblement constante. 3. Procédé de protection selon l'une des revendications 1 ou 2 , dans lequel la section supérieure (11, 111, 112, 113) possède un encombrement latéral inférieur ou égal à la distance entre les flancs latéraux (21). 4. Dispositif de protection de raidisseurs de panneau composite (PA) à raidisseurs parallèles (2) comportant, chacun, une face frontale multi-plis venant sur chant (20) et s'étendant entre deux flancs latéraux de plis extrêmes(21), symétriquement par rapport à un plan médian (Pm), caractérisé en ce qu'il comporte un profilé (1, 10, 100, 200) symétrique par rapport à ce plan médian (Pm) et venant coiffer le raidisseur (2), ce profilé se composant d'une section dite supérieure (11, 111, 112, 113) formée au-dessus du chant (20), et configurée pour envelopper un espace au-dessus du chant (20), d'une section dite inférieure (13, 132) d'encadrement des flancs latéraux (21) par des parois longitudinales (Pi, Pj, Pk) solidarisées à ces flancs (21), et d'une section intermédiaire (12, 121, 122) en appui au moins partiel sur le chant (20) par desparois transversales (Pb, Pc, Pd) de sorte à minimiser la propagation des efforts d'impact à la section inférieure (13, 132). 5. Dispositif de protection selon la revendication précédente, dans lequel la section supérieure (11, 111, 112, 113) présente en coupe une configuration choisie entre un rectangle (111), une forme oblongue (112), une forme en lobes (11), en particulier en double lobe (La, Lb), et une forme en « T » (113) à simple ou double pied. 6. Dispositif de protection selon l'une des revendications 4 ou 5 dans lequel les parois d'encadrement (Pi) de la section inférieure (13) de chaque 10 profilé (1) sont solidarisées aux flancs latéraux (21) de chaque raidisseur (2) par des moyens de serrage. 7. Dispositif de protection selon la revendication précédente, dans lequel les moyens de serrage sont choisis entre une platine circulaire (3) comportant une interface de fixation (30,32) auxdits flancs (21) par collage, une 15 agraphe (4, 5) venant crocheter le flanc (Pj, Pk) du profilé, et un serrage élastique sur le flanc (Pj, Pk). 8. Dispositif de protection selon la revendication précédente, dans lequel l'interface de fixation est formée par des couples tiges/écrous (30, 32), chaque tige filetée (30) venant de la platine (3) et traversant la paroi inférieure (Pi) 20 par des encoches (31) réalisées à intervalle régulier en bordure (B) de cette paroi (Pi). 9. Dispositif de protection selon l'une des revendications 4 à 8, dans lequel les parois inférieures (Pj, Pk) d'encadrement de la section inférieure de chaque profilé (100, 200) présentent des projections latérales (40, 50) 25 s'étendant longitudinalement et servant de support d'accrochage d'éléments (4, 5) collés aux flancs (21) de chaque raidisseur (2) pour solidariser lesdites parois inférieures (Pj, Pk). 10. Dispositif de protection selon l'une des revendications 4 à 9, dans lequel le matériau du profilé est choisi respectivement parmi des alliages à 30 base d'aluminium, des alliages à base de titane ou d'aramide epoxy. 11. Panneau en matériau composite (PA) comportant des raidisseurs protégés par un dispositif selon l'une des revendications 4 à 10.