Brevet FR3009697A1 — publié le 20150220

ENSEMBLE COMPRENANT UNE VIROLE EQUIPEE D'UNE BRIDE COMPORTANT UN CREUX ANNULAIRE RECEVANT DES PLIS DES MATERIAUX COMPOSITES La présente invention concerne un ensemble comprenant une virole équipée d'une bride, en particulier pour une nacelle d'aéronef prévue pour recevoir un turboréacteur, ainsi qu'un procédé de fabrication de cette virole, et une nacelle d'aéronef comportant une telle virole. Les ensembles de motorisation pour les aéronefs comportent une nacelle 10 formant une enveloppe extérieure globalement circulaire, comprenant à l'intérieur un turboréacteur disposé suivant l'axe longitudinal de cette nacelle. Le turboréacteur reçoit de l'air frais venant du côté amont ou avant, et rejette du côté aval ou arrière les gaz chauds issus de la combustion du carburant, qui donnent une certaine poussée. Pour les turboréacteurs à double 15 flux, des aubes de soufflante disposées autour de ce turboréacteur génèrent un flux secondaire important d'air froid le long d'une veine annulaire passant entre le moteur et la nacelle, qui engendre une poussée élevée. L'avant de la nacelle comporte généralement une entrée d'air formant une virole, comprenant en coupe axiale un profil aérodynamique particulier 20 favorisant la pénétration dans l'air, ainsi que l'entrée d'air dans la nacelle pour alimenter le turboréacteur et les aubes de soufflante. La nacelle peut comporter d'autres types de viroles comprenant un contour transversal fermé, raccordées avec une structure adjacente qui est décalée axialement. Un système de liaison connu d'une virole avec une structure adjacente, 25 comporte une bride de liaison formant en coupe longitudinale sensiblement une équerre, comprenant une partie axiale fixée à l'intérieur ou à l'extérieur de cette virole, et une partie radiale présentant un plan d'appui transversal qui est vissé sur un plan d'appui complémentaire de la structure adjacente. La virole peut comporter au niveau de la fixation avec la bride, un matériau plein, ou un 30 matériau creux comprenant par exemple une structure en forme de nid d'abeilles. Un type de liaison connu de la partie axiale de la bride avec la virole, présenté notamment par les documents EP-A2-1357279 ou EP-A1-1591643, comporte des moyens de serrage radiaux comme des rivets ou des vis. Ce type de liaison pose différents problèmes, notamment une concentration des contraintes dans la région des moyens de fixation, des accidents de surface aux niveaux de ces moyens de fixation perturbant les écoulements d'air, et un temps de pose relativement long qui entraîne des coûts élevés. Un autre type de liaison connu, présenté notamment par le document GBA-2485334, présente la face radialement intérieure de la partie axiale de la bride, disposée en appui sur la virole, qui comporte une rainure transversale annulaire formant un creux. Lors de la fabrication de la virole en matériaux composites, un outillage disposé à l'intérieur de cette virole vient presser radialement vers l'extérieur sur ce matériau frais par un moyen thermique ou pneumatique, afin de repousser ce matériau dans la rainure formant une empreinte, pour réaliser après la polymérisation un ancrage important. Toutefois ce procédé nécessitant un outillage particulier, est délicat à mettre en oeuvre, et le remplissage de la gorge est aléatoire. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un ensemble comprenant une virole en matériaux composites équipée d'une bride, cette virole disposant d'une partie axiale recevant de manière ajustée à l'intérieur ou à l'extérieur, une partie axiale complémentaire de la bride, caractérisé en ce que la partie axiale de la bride comporte face à la virole un creux formant un espace transversal annulaire, qui reçoit au fond des plis des matériaux composites de la virole lors du drapage de ses peaux pour sa fabrication. Un avantage de cet ensemble est qu'en remplissant l'espace annulaire de la bride par les plis des matériaux composites lors du drapage pour la fabrication des peaux de la virole, on obtient par l'accrochage régulier et continu de ces matériaux dans le creux et sur l'ensemble de la périphérie, une liaison mécanique comprenant une forte résistance dans les différentes directions. L'ensemble selon l'invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Selon un mode de réalisation, la virole venant à l'intérieur de la bride, le creux annulaire est rempli par des structures de renfort comprenant un 5 bossage qui vient s'ajuster dans ce creux annulaire, pour presser sur les plis se trouvant au fond. Avantageusement, les structures de renfort comportent une surface radialement intérieure qui reste sensiblement cylindrique au niveau de la bride. On obtient ainsi une continuité de la surface intérieure sur l'ensemble de la 10 longueur de la bride. Selon un autre mode de réalisation, le creux annulaire est rempli par des plis complémentaires de remplissage venant sur les plis des peaux, qui remplissent sensiblement ce creux. Avantageusement, les plis complémentaires de remplissage sont 15 recouverts par des plis suivants des peaux. Selon un mode de réalisation, la bride est réalisée en matériaux composites. L'invention a aussi pour objet un procédé de réalisation d'un ensemble comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, qui comporte 20 les étapes suivantes, l'ajustement de la bride dans un outillage, le drapage de premiers plis d'une peau qui viennent s'ajuster dans le creux annulaire, le remplissage de ce creux annulaire par des plis complémentaires de remplissage ou par des structures de renfort, et enfin la dépose d'autre plis des peaux. 25 On peut en complément mettre en oeuvre un procédé de réparation comportant les étapes suivantes, la suppression de la bride par un usinage pour venir sensiblement suivant le diamètre intérieur du creux annulaire de cette bride, puis la fixation d'une nouvelle bride s'ajustant sur ce diamètre. On réutilise ainsi la virole, ce qui est économique. 30 L'invention a de plus pour objet une nacelle de turboréacteur disposant d'un ensemble formé par une virole équipée d'une bride, cet ensemble comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. En particulier, la virole peut former l'entrée d'air avant de cette nacelle. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - les figures la et 1 b sont des vues en demi-coupe axiale d'une virole comprenant une structure de renfort, pour un ensemble selon l'invention, présentant successivement le moulage en matériaux composites à l'intérieur de la bride se trouvant au niveau de la peau extérieure, et l'usinage de la surface arrière de fixation sur la pièce adjacente ; - la figure 2 est une vue en demi-coupe axiale d'une virole comprenant une structure de renfort pour un ensemble selon l'invention, présentant le moulage en matériaux composites à l'intérieur de la bride se trouvant au niveau de la peau intérieure ; - la figure 3 est une vue en demi-coupe axiale d'une virole comprenant 15 une structure de renfort pour un ensemble selon l'invention, présentant le moulage en matériaux composites à l'extérieur de la bride se trouvant au niveau de la peau intérieure ; - la figure 4 est une vue similaire pour une virole ne comprenant pas de structure de renfort ; 20 - la figure 5 présente un ensemble comprenant le moulage de la virole à l'intérieur de deux brides ; et - les figures 6a à 6d présentent différentes étapes de changement d'une bride dans le cadre d'une réparation. La figure la présente une virole 2 comprenant une peau extérieure 8 25 sensiblement cylindrique, recevant à l'intérieur une structure en nid d'abeilles 6 qui couvre le côté avant indiqué par une flèche notée « AV ». La structure en nid d'abeilles 6 se prolonge vers l'arrière par une petite partie axiale comprenant une structure en nid d'abeilles densifié 10 apportant une tenue mécanique augmentée, qui se trouve juste avant une bride 20 fixée 30 autour de la peau extérieure 8, puis par un renfort arrière métallique ou en matériaux composites 12 qui couvre axialement toute la longueur de la bride. La surface radialement intérieure de cette succession de structures reste cylindrique. La structure en nid d'abeilles 6 reçoit une peau intérieure 4 comprenant un grand nombre de perçages, afin de réaliser dans le cas d'une application pour 5 une nacelle d'aéronef, une atténuation acoustique des bruits de fonctionnement du turboréacteur disposé à l'intérieur. La bride 20 comporte une partie transversale disposant d'une face arrière plane 22 recevant des perçages 24, prévue pour se serrer sur un élément adjacent se trouvant à l'arrière, et une partie axiale comprenant la surface 10 intérieure réalisant la liaison avec la virole 2. La surface intérieure de la partie axiale de la bride 20 comporte un creux cylindrique annulaire 26 qui s'étend sur une grande partie de cette surface, encadré de chaque côté par deux zones de centrage cylindriques avant et arrière 28 de diamètre réduit, qui s'ajustent sur le diamètre externe de la peau 15 extérieure 8 de la virole. Un outillage femelle 14 comporte des formes intérieures circulaires comprenant en partant de l'avant, un premier diamètre s'ajustant autour de la virole 2, puis un deuxième diamètre un peu plus grand s'ajustant autour de la partie axiale la bride 20, et enfin un troisième diamètre nettement plus grand 20 correspondant au contour extérieur de la partie radiale de cette bride, qui réalise le centrage de la bride. Une cale arrière circulaire 16 ajustée dans le troisième diamètre de l'outillage 14, vient serrer axialement la face arrière 22 de la bride 20 sur une face plane transversale correspondante de cet outillage. Le diamètre intérieur 25 de cette cale arrière 16 correspond à celui du premier diamètre de l'outillage 14, de façon à prolonger la zone de centrage cylindrique arrière 28 de la bride 20. On réalise ainsi un calage axial de la bride 20. Le procédé de fabrication de l'ensemble comprenant la virole 2 et la bride 20 est le suivant. La bride 20 est ajustée dans l'outillage femelle 14, puis serrée 30 par la cale arrière 16. Ensuite les plis de tissus imprégnés de résine de la peau extérieure 8 sont déposés dans la forme intérieure globalement cylindrique ainsi formée, en couvrant le premier diamètre de l'outillage femelle 14, la bride 20 et la cale arrière 16. On dépose ensuite dans cette surface intérieure les structures en nid d'abeilles normale 6 et densifiée 10, et le renfort arrière 12 comprenant un 5 contour radialement extérieur disposant d'un bossage circulaire qui s'ajuste dans le creux annulaire 26 de la bride 20. Ces différents éléments de structure 6, 10, 12 viennent presser les plis des matériaux composites vers l'extérieur dans l'outillage femelle 14 et la bride 20, en particulier dans le creux 26 afin de repousser les plis au fond de ce creux, pour réaliser une bonne cohésion de 10 l'ensemble. En variante le renfort à l'intérieur de la bride 20 peut être constitué uniquement par un nid d'abeilles densifié 10 qui se prolonge jusqu'à l'arrière de la virole 2. On dépose enfin la peau intérieure 4 qui couvre l'ensemble des éléments 15 de structure 6, 10, 12, afin de lier l'ensemble pour obtenir une rigidité importante. En variante la peau intérieure 4 peut être préparée et polymérisée au préalable, puis rapportée et collée ensuite à l'intérieur de la virole 2. La figure 1 b présente le retrait de la cale arrière 16 après la cuisson des matériaux, puis un usinage du renfort arrière 12 réalisé dans l'outillage 14 qui 20 maintient la géométrie de l'ensemble, pour former une face arrière plane 30 alignée avec la face arrière 22 de la bride 20. L'ensemble est enfin démoulé en ouvrant l'outillage femelle 14 s'il est en plusieurs parties, ou par un coulissement axial vers l'arrière de la virole 2 si une dépouille de cet outillage le permet. 25 On obtient ainsi une liaison fiabilisée entre la bride 20 et la virole 2 comprenant une grande surface de collage qui est continue sur le pourtour complet de cette virole, comportant le creux annulaire 26 qui constitue un obstacle augmentant l'adhésion des matériaux, en particulier pour un travail lors d'une traction axiale sur cette bride. 30 Ce type de liaison ne dépasse pas à l'intérieur de la peau extérieure 8 de la virole 2, et dégage cet espace intérieur pour disposer les éléments de structure 6, 10, 12 qui peuvent conserver une épaisseur constante. La tenue mécanique de ces éléments de structure ainsi que les performances acoustiques pour le nid d'abeilles comprenant une peau intérieure percée, sont maximum. En variante lors de la dépose des plis de la peau extérieure 8, des plis complémentaires formant des bandes annulaires de remplissage peuvent être déposés dans le creux annulaire 26 afin de le remplir, pour réaliser une surface intérieure de cette peau qui est parfaitement cylindrique. Les éléments de structure 12 ne comportent alors pas de bossage extérieur pour remplir ce creux annulaire 26, ils sont plus simples à réaliser. La figure 2 présente une virole 2 fixée à l'intérieur de la bride 20, comprenant une peau intérieure 4 qui reste globalement cylindrique, et une structure en nid d'abeilles 6 disposée uniquement à l'avant, la peau extérieure 8 venant rejoindre cette peau intérieure un peu en avant de la bride 20. L'outillage 14 comporte en avant de la bride 20, un creux qui reçoit cette structure en nid d'abeilles 6. Le procédé de fabrication de la virole 2 est similaire, avec une dépose en premier des plis de la peau extérieure 8 qui viennent s'ajuster dans le creux annulaire 26 de la bride 20, puis la dépose de plis complémentaires de remplissage 40 pour remplir ce creux annulaire. Les plis de la peau intérieure 4 sont ensuite déposés dans la surface intérieure qui est alors cylindrique. On réalise ensuite la cuisson de l'ensemble, puis l'usinage arrière au niveau de la face arrière 22 de la bride, et enfin le démoulage. On obtient aussi une surface intérieure de la virole 2 qui ne comporte 25 aucun accident, ce qui permet dans le cas d'une application pour une nacelle d'aéronef d'éviter les perturbations aérodynamiques, ce qui augmente les performances et réduit la consommation. La figure 3 présente une virole 2 fixée à l'extérieur de la bride 20, comprenant de manière similaire une peau intérieure 4 qui reste globalement 30 cylindrique. La bride 20 comporte sur sa partie axiale, le creux circulaire 26 qui est tourné radialement vers l'extérieur. On utilise un outillage mâle non représenté, ajusté à l'intérieur de la bride 20, comprenant aussi une cale arrière pour positionner axialement cette bride. Le procédé de fabrication comporte d'abord la dépose de la peau intérieure 4 qui couvre l'outillage mâle et la partie axiale de la bride 20, en 5 descendant dans le creux annulaire 26, puis la dépose des plis complémentaires de remplissage 40 de ce creux annulaire. On réalise ensuite la dépose de la structure en nid d'abeilles 6, puis de la peau extérieure 8. On peut alors en particulier utiliser un outillage complémentaire comprenant une contre-forme, qui vient serrer le contour 10 extérieur de la virole 2 sur la bride 20 comme présenté par les flèches, afin de forcer le compactage dans le creux annulaire 26. On réalise enfin la cuisson de l'ensemble. La figure 4 présente une virole fixée à l'extérieur de la bride 20, comprenant une structure monolithique sans renfort en nid d'abeilles, 15 comportant une unique peau intérieure 4 qui reste globalement cylindrique. Le procédé de fabrication comporte comme pour la virole précédente, d'abord la dépose de la peau intérieure 4 en descendant dans le creux annulaire 26, puis la dépose des plis complémentaires de remplissage 40 de ce creux annulaire. 20 On peut alors ensuite déposer une peau extérieure localisée 50 de fermeture, qui couvre uniquement les plis complémentaires de remplissage 40 en débordant sur les côtés pour rejoindre la peau intérieure 4, tout en restant au niveau de la bride 20. On notera que le principe de fixation d'une bride 20 sur une virole 2 selon 25 l'invention, peut être appliqué sur des brides réalisées dans des matériaux quelconques, qui peuvent être métalliques ou en matériaux composites. On notera aussi que la bride 20 peut être assemblée sur la virole 2 dans une position axiale quelconque, qui n'est pas forcément l'extrémité de cette virole. La figure 5 présente l'assemblage de deux brides 20 autour d'une même 30 virole 2, à l'aide d'un outillage femelle 14 comportant deux parties qui se succèdent axialement, recevant chacune une des brides. La virole 2 comporte une unique peau intérieure 4, qui est sensiblement cylindrique. Le deuxième outillage femelle 14 réalise la fonction de la cale arrière serrant axialement la première bride 20 dans le premier outillage. On réalise une dépose de premiers plis de la peau extérieure 8 qui s'ajustent dans les creux annulaires 26 des deux brides 20, puis la dépose des 5 plis complémentaires de remplissage 40 dans ces deux creux, et enfin les derniers plis de la peau intérieure 4 de l'ensemble. On effectue ainsi en une seule opération la fixation de plusieurs brides 20. La figure 6a présente une virole 2 portant une bride 20 dont la partie transversale est fissurée. 10 La figure 6b présente la suppression de la bride 20 par un usinage avec un outil de coupe 60, tournant sur le contour de la virole 2 afin de supprimer entièrement cette bride. La figure 6c présente la surface usinée, qui comporte le diamètre correspondant à l'intérieur du creux annulaire de la bride d'origine. 15 La figure 6d présente une nouvelle bride 64 mise en position, comprenant un diamètre intérieur de sa partie axiale correspondant à celui du creux annulaire de la bride d'origine, qui s'ajuste alors sur la peau extérieure 8. La nouvelle bride 64 est ensuite être fixée par différents moyens, comme par exemple un collage qui peut être renforcé par des rivets 62 disposés 20 radialement. La tête des rivets 62 disposée à l'intérieur, peut être noyée dans l'épaisseur des plis complémentaires de remplissage 40 afin de ne pas dépasser à l'intérieur de la virole 2. D'une manière générale, lors de la fabrication en cas de doute sur la bonne cohésion structurale de la bride 20 et de la virole 2, il est possible de 25 récupérer cet ensemble et d'éviter son rebut par l'ajout de fixations complémentaires reformant l'intégrité structurale de la bride. Le procédé d'assemblage selon l'invention peut s'appliquer à toutes formes de liaison, comprenant des viroles avec une forme cylindrique présentant un contour fermé qui peut être circulaire ou quelconque, la bride 30 comportant une partie axiale disposée à l'intérieur ou à l'extérieur de la virole, et la partie transversale de cette bride prévue pour la fixation avec l'élément adjacent, étant tournée radialement vers l'intérieur ou l'extérieur. Le système de virole comprenant une bride assemblée suivant l'invention, permet pour une nacelle d'aéronef, notamment pour fixer la virole acoustique d'entrée d'air sur la bride amont de cette nacelle, d'obtenir des bonnes performances aérodynamiques, de réduire les coûts ainsi que les délais par un montage directement sur l'outillage d'usinage de la virole, et d'assurer un bon niveau de qualité par l'absence de fixation apparente. De plus l'absence de perçage pour réaliser l'assemblage, réduit les risques pour l'opérateur ainsi que pour les pièces. REVENDICATIONS1 - Ensemble comprenant une virole (2) en matériaux composites équipée d'une bride (20), cette virole disposant d'une partie axiale recevant de manière ajustée à l'intérieur ou à l'extérieur, une partie axiale complémentaire de la bride, caractérisé en ce que la partie axiale de la bride comporte face à la virole un creux (26) formant un espace transversal annulaire, qui reçoit au fond des plis des matériaux composites de la virole lors du drapage de ses peaux (4, 8) pour sa fabrication. 2 - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la virole (2) venant à l'intérieur de la bride (20), le creux annulaire (26) est rempli par des structures de renfort (12) comprenant un bossage qui vient s'ajuster dans ce creux annulaire, pour presser sur les plis se trouvant au fond. 3 - Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que les 15 structures de renfort (12) comportent une surface radialement intérieure qui reste sensiblement cylindrique au niveau de la bride (20). 4 - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le creux annulaire (26) est rempli par des plis complémentaires de remplissage (40) venant sur les plis des peaux, qui remplissent sensiblement ce creux. 20 5 - Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que les plis complémentaires de remplissage (40) sont recouverts par des plis suivants des peaux (4, 8, 50). 6 - Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bride (20) est réalisée en matériaux composites. 25 7 - Procédé de réalisation d'un ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : l'ajustement de la bride (20) dans un outillage (14), le drapage de premiers plis d'une peau (4, 8) qui viennent s'ajuster dans le creux annulaire (26), le remplissage de ce creux annulaire par des plis complémentaires de 30 remplissage (40) ou par des structures de renfort (12), et enfin la dépose d'autre plis des peaux (2, 4).8 - Procédé de réparation d'un ensemble réalisé avec un procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : la suppression de la bride (20) par un usinage pour venir sensiblement suivant le diamètre intérieur du creux annulaire (26) de cette bride, puis la fixation d'une nouvelle bride s'ajustant sur ce diamètre. 9 - Nacelle de turboréacteur disposant d'un ensemble formé par une virole (2) équipée d'une bride (20), caractérisée en ce que cet ensemble est réalisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. - Nacelle de turboréacteur selon la revendication 9, caractérisée en ce 10 que la virole (2) forme l'entrée d'air avant de cette nacelle.