Brevet FR3015426A1 — publié le 20150626

PROCEDE DE REALISATION D'UN CAISSON CENTRAL DE VOILURE La présente invention se rapporte à un procédé de réalisation d'un caisson central de voilure. Comme illustré sur la figure 1, la structure d'un aéronef comprend deux sous-ensembles, d'une part un fuselage 10, et d'autre part une voilure 12 qui sont reliés par l'intermédiaire d'une structure 14 caissonnée appelée caisson central de voilure. Comme illustré sur la figure 2, le caisson central de voilure 14 comprend d'une part deux panneaux, un panneau supérieur 16 et un panneau inférieur 18, et d'autre part, deux longerons, un longeron avant 20 et un longeron arrière 22. Comme illustré sur la figure 3, chaque panneau ou longeron comprend une peau 24 renforcée par des raidisseurs 26 solidaires d'au moins une des faces de la peau 24. Généralement, les raidisseurs 26 sont prévus sur la face interne de la peau. Pour la suite de la description, une surface ou une face interne correspond à une surface ou une face orientée vers l'intérieur du caisson central de voilure. A l'opposé, une surface ou une face externe correspond à une surface ou une face orientée vers l'extérieur du caisson central de voilure. Selon une variante de réalisation, le caisson central de voilure est réalisé à partir d'éléments métalliques en alliage d'aluminium. Selon cette variante, la peau et les raidisseurs des panneaux supérieur et inférieur 16, 18 ou du longeron avant 20 sont distincts et assemblés grâce à des boulons. Selon un mode d'obtention, les raidisseurs 26 sont extrudés, puis boulonnés aux panneaux. En complément, le longeron arrière 22 est obtenu en usinant une plaque épaisse en alliage d'aluminium de manière à obtenir la peau et les raidisseurs d'un seul tenant. Selon cette variante, les panneaux supérieur et inférieur et les longerons avant et arrière sont réalisés séparément puis reliés entre eux, en utilisant des cornières, comme illustré sur les figures 2 et 3, une première cornière 28.1 entre le panneau supérieur 16 et le longeron avant 20 et une seconde cornière 28.2 entre le panneau inférieur 18 et le longeron avant 20. Ainsi, cet assemblage comprend six jonctions 29 (visibles sur la figure 3) entre le longeron arrière 22 et le panneau supérieur 16, entre le panneau supérieur 16 et la première cornière 28.1, entre la première cornière 28.1 et le longeron avant 20, entre le longeron avant 20 et la seconde cornière 28.2, entre la seconde cornière 28.2 et le panneau inférieur 18, entre le panneau inférieur 18 et le longeron arrière 22. Chaque jonction 29 nécessite une phase de mise en position des deux éléments à assembler, une phase de pré-assemblage, par exemple par épinglage, une phase de perçage/alésage, une phase de nettoyage des copeaux et une phase de rivetage de plusieurs rangées de fixation, à rajouter aux assemblages nécessaires pour fixer les raidisseurs aux panneaux. Compte tenu du nombre de pièces à assembler, cette variante engendre des coûts et un temps de réalisation importants. Selon un autre aspect, dans la mesure où le caisson central de voilure est utilisé comme réservoir, les jonctions 29 doivent être étanches. Or, les risques de fuite sont d'autant plus élevés que les jonctions sont nombreuses. Aussi, la présente invention vise à pallier les inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de réalisation d'un caisson central de voilure comportant un panneau supérieur, un panneau inférieur, un longeron avant, un longeron arrière et quatre arêtes, lesdits panneaux supérieur et inférieur et lesdits longerons avant et arrière étant agencés de manière à former un pourtour fermé, caractérisé en ce qu'au moins un panneau et un longeron sont obtenus à partir d'une unique paroi métallique plane qui est pliée selon une ligne de pliage approximativement à 90° qui correspond à une arête assurant la liaison entre ledit panneau et ledit longeron. Cette solution conduit à réduire les temps et les coûts d'assemblage en supprimant les jonctions par boulonnage ou rivetage entre le panneau et le longeron. Par ailleurs, elle réduit la masse embarquée en supprimant les boulons ou les rivets et la cornière assurant la liaison entre le panneau et le longeron selon l'art antérieur. Enfin, elle permet de supprimer les risques de fuite, la paroi étant continue entre le panneau et le longeron. Selon une première variante, les panneaux supérieur et inférieur et les longerons avant et arrière sont obtenus à partir d'une unique paroi métallique plane qui est pliée selon plusieurs lignes de pliage, approximativement à 90°, ladite paroi comprenant deux bords parallèles entre eux et reliés par une jonction de façon à obtenir le pourtour fermé. Avantageusement selon cette variante, la paroi est pliée selon quatre lignes de pliage, approximativement à 90°, qui forment les arêtes du caisson central de voilure, et en ce que la jonction est distante desdites arêtes. De préférence, la jonction est disposée dans le longeron avant. Selon un mode de réalisation, la jonction est équidistante de l'arête supérieure avant et de l'arête inférieure avant du caisson central de voilure. Selon une autre variante, les panneaux supérieur et inférieur et le longeron avant sont obtenus à partir d'une unique paroi métallique plane qui est pliée selon deux lignes de pliage, approximativement à 90°, ladite paroi comprenant deux bords parallèles entre eux, un premier bord relié par une jonction au bord supérieur du longeron arrière et un second bord relié par une jonction au bord inférieur du longeron arrière. Avantageusement selon cette variante, le longeron arrière est réalisé en usinant une plaque de manière à obtenir la peau et les raidisseurs d'un seul tenant. De préférence, la ou les jonction(s) est ou sont obtenue(s) par soudage par friction. Selon un mode de réalisation préférentiel, la plaque est raidie avant d'être pliée. L'invention a également pour objet un caisson central de voilure obtenu à partir du procédé ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : - La figure 1 est une vue en perspective illustrant un tronçon central d'un aéronef, - La figure 2 est une vue en perspective d'un caisson central de voilure selon l'art antérieur, - La figure 3 est une représentation schématique en coupe d'un caisson central de voilure selon l'art antérieur, - La figure 4 est une coupe d'un caisson central de voilure qui illustre une première variante de l'invention, - La figure 5 est une coupe d'un caisson central de voilure qui illustre une deuxième variante de l'invention, - La figure 6 est une coupe d'un caisson central de voilure qui illustre une troisième variante de l'invention, - Les figures 7A à 7D sont des coupes qui illustrent les différentes étapes d'une première variante de réalisation de l'invention, - La figure 8 est une coupe d'une étape d'une autre variante de réalisation de l'invention, - La figure 9 est une coupe d'une étape d'une autre variante de réalisation de l'invention, - La figure 10 est une représentation schématique d'une machine de pliage. Pour la suite de la description, on considère que l'axe longitudinal correspond à l'axe qui s'étend de la pointe avant au cône arrière de l'aéronef. Un plan transversal correspond à un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal. Une direction transversale et horizontale est perpendiculaire à la direction longitudinale et parallèle au sol lorsque l'aéronef est au sol. Un plan longitudinal et vertical correspond à un plan contenant la direction longitudinale et parallèle à la direction verticale lorsque l'aéronef est au sol. Un élément est dit élément avant s'il est plus proche de la pointe avant de l'aéronef qu'un autre élément dit élément arrière. Un élément est dit élément supérieur s'il est plus éloigné du sol qu'un autre élément dit élément inférieur. Sur les figures 4 à 6, on a représenté un caisson central de voilure 30 comportant un panneau supérieur 32, un panneau inférieur 34, un longeron avant 36 et un longeron arrière 38. Les longerons 36 et 38 sont sensiblement plans et disposés approximativement dans des plans transversaux espacés. Les panneaux 32 et 34 ne sont généralement pas plans mais légèrement bombés. Les panneaux supérieur et inférieur 32, 34 et les longerons avant et arrière 36, 38 sont agencés de manière à former un pourtour fermé dans un plan longitudinal et vertical. Le caisson central de voilure comprend une arête supérieure avant 40 qui correspond à la zone de liaison entre le panneau supérieur 32 et le longeron avant 36, une arête supérieure arrière 42 qui correspond à la zone de liaison entre le panneau supérieur 32 et le longeron arrière 38, une arête inférieure avant 44 qui correspond à la zone de liaison entre le panneau inférieur 34 et le longeron avant 36, une arête inférieure arrière 46 qui correspond à la zone de liaison entre le panneau inférieur 34 et le longeron arrière 38. Toutes les arêtes 40 à 46 sont parallèles à la direction transversale et horizontale. Les panneaux et les longerons comprennent chacun une peau avec une face interne orientée vers l'intérieur du caisson central de voilure et une face externe orientée vers l'extérieur. Les panneaux et les longerons comprennent chacun des raidisseurs 62 sur la face interne, parallèles à la direction transversale et horizontale. Selon l'invention, les panneaux 32, 34 et les longerons 36, 38 sont métalliques. Avantageusement, les panneaux 32, 34 et les longerons 36, 38 sont en alliage d'aluminium. Plus particulièrement, les panneaux 32, 34 et les longerons 36, 38 sont en alliage d'aluminium lithium. Selon une caractéristique de l'invention, au moins un panneau et un longeron sont obtenus à partir d'une unique paroi métallique plane qui est pliée selon une ligne de pliage approximativement à 90° qui correspond à l'arête assurant la liaison entre ledit panneau et ledit longeron. Ainsi, ladite paroi forme la peau dudit panneau et dudit longeron. Cette solution conduit à réduire les temps et les coûts d'assemblage en supprimant les jonctions par boulonnage entre le panneau et le longeron. Par ailleurs, elle réduit la masse embarquée en supprimant les boulons et la cornière assurant la liaison entre le panneau et le longeron selon l'art antérieur. Enfin, elle permet de supprimer les risques de fuite, la paroi étant continue entre le panneau et le longeron. Selon des première et deuxième variantes illustrées sur les figures 4, 5, 7C et 7D, tous les panneaux 32, 34 et les longerons 36, 38 sont obtenus à partir d'une unique paroi 48 métallique plane qui est pliée selon plusieurs lignes de pliage, approximativement à 90° qui correspondent aux arêtes 40 à 46. Cette paroi 48 forme les peaux des panneaux et des longerons. La paroi 48 est approximativement rectangulaire et comprend deux bords 50.1 et 50.2 parallèles entre eux. Une fois le caisson central de voilure réalisé, les bords 50.1 et 50.2 sont parallèles à la direction transversale et horizontale et sont reliés par une jonction 52. De préférence, la paroi 48 est pliée selon quatre lignes de pliage, approximativement à 90°, qui correspondent chacune à une arête 40 à 46 et la jonction 52 entre les bords 50.1 et 50.2 est distante des arêtes 40 à 46. Selon cette configuration, la jonction 52 est soumise essentiellement à des efforts de cisaillement ou de traction ce qui tend à améliorer les caractéristiques mécaniques du caisson. Selon un mode de réalisation, la jonction 52 est disposée au niveau du longeron avant 36. La jonction 52 est équidistante des arêtes supérieure avant 40 et inférieure avant 44. Selon une premier mode d'assemblage, la jonction 52 comprend au moins une rangée de boulons ou de rivets. Avantageusement, la jonction 52 est obtenue par soudage, notamment par soudage par friction. Cette solution contribue à réduire la masse embarquée puisqu'elle ne nécessite aucun boulon ou rivet pour assembler les panneaux et les longerons entre eux. Selon une troisième variante illustrée sur les figures 6 et 9, les panneaux supérieur et inférieur 32 et 34 et le longeron avant 36 sont obtenus à partir d'une unique paroi 54 métallique plane qui est pliée selon deux lignes de pliage, approximativement à 90°, qui correspondent aux arêtes supérieure avant 40 et inférieure avant 44. Cette paroi 54 forme les peaux des panneaux supérieur et inférieur 32 et 34 et du longeron avant 36. Le longeron arrière 38 est réalisé de la même manière que pour l'art antérieur, en usinant une plaque épaisse en alliage d'aluminium de manière à obtenir la peau et les raidisseurs d'un seul tenant. Selon cette variante, la paroi 54 a une périphérie approximativement rectangulaire et comprend deux bords 56.1 et 56.2 parallèles entre eux. Le premier bord 56.1 est relié au bord supérieur 58.1 du longeron arrière 38 et le second bord 56.2 est relié au bord inférieur 58.2 du longeron arrière 38. Les bords 56.1 et 56.2 sont reliés aux bords supérieur et inférieur du longeron arrière 38 par des jonctions 60.1 et 60.2. Selon un mode d'assemblage, les jonctions 60.1 et 60.2 sont obtenues par au moins une rangée de boulons ou de rivets. Selon un mode d'assemblage préféré, les jonctions 60.1 et 60.2 sont obtenues par soudage, notamment par soudage par friction. Cette troisième variante est privilégiée dans la mesure où la peau du longeron arrière 38 a une épaisseur différente de celles des autres panneaux 32, 34 et du longeron avant 36 et/ou les raidisseurs du longeron arrière 38 ont une hauteur différente de celles des raidisseurs des autres panneaux 32, 34 et du longeron avant 36. Quelle que soit la variante, la paroi 48 ou 54 est pliée en utilisant une machine de pliage de grandes dimensions. Comme illustré sur la figure 10, cette machine comprend au moins deux parties, une première partie fixe 64 qui maintient un premier pan de la paroi 48 ou 54 situé d'un côté de la ligne de pliage et une seconde partie mobile 66 qui pivote selon un axe de pivotement sensiblement confondu avec la ligne de pliage et qui entraine le deuxième pan de la paroi 48 ou 54 situé de l'autre côté de la ligne de pliage. Un profil fixe 68 est prévu au niveau de la ligne de pliage, ledit profil fixe 68 ayant un rayon de courbure adapté au rayon de courbure souhaité au niveau du caisson central de voilure. Avantageusement, les lignes de pliage sont réalisées les unes après les autres. Les arêtes obtenues lors de l'étape de pliage ont un rayon de courbure adapté pour assurer la transmission des efforts. Avantageusement, les parois 48 et 54 sont raidies avant l'étape de pliage. Selon une première variante illustrée sur les figures 4, 7A et 7B, la peau et les raidisseurs des panneaux et du ou des longerons sont réalisés d'un seul tenant. Dans ce cas, chaque paroi 48 et 54 correspond à une plaque épaisse comme illustré sur la figure 7A dans laquelle sont usinés les raidisseurs, comme illustré sur la figure 7B, avant l'étape de pliage. Par épaisse, on entend que la plaque a une épaisseur au moins égale à l'épaisseur de la peau augmentée de la hauteur du raidisseur ayant la hauteur la plus importante. Par hauteur, on entend la dimension du raidisseur selon une direction perpendiculaire à la peau du panneau ou du longeron. Avantageusement, selon cette variante, les raidisseurs et de la peau sont réalisés en usinage à grande vitesse. Selon cette première variante, les courbures des panneaux supérieur et inférieur 32, 34 sont obtenues avec une presse. Selon une deuxième variante illustrée sur les figures 5 et 8, les raidisseurs 62 sont fixés sur les parois 48 et 54 par des éléments de fixation, comme des boulons ou des rivets par exemple. Dans ce cas, la peau a une épaisseur sensiblement égale à l'épaisseur de la peau des panneaux et du ou des longeron(s). Selon un mode de réalisation, les raidisseurs sont extrudés. De préférence, selon cette deuxième variante, les courbures des panneaux supérieur et inférieur 32, 34 sont obtenues avant la pose des raidisseurs 62 grâce à une technique de profilage (Roll forming en anglais). Selon cette deuxième variante, les éventuels changements d'épaisseurs sont réalisés par usinage préalablement à l'étape de profilage. La première variante permet de réduire la masse embarquée par rapport à la deuxième variante en supprimant les éléments de fixation assurant la fixation des raidisseurs 62 sur la paroi 58 et 54. REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation d'un caisson central de voilure comportant un panneau supérieur (32), un panneau inférieur (34), un longeron avant (36), un longeron arrière (38) et quatre arêtes (40 à 46), lesdits panneaux supérieur et inférieur (32, 34) et lesdits longerons avant et arrière (36, 38) étant agencés de manière à former un pourtour fermé, chaque panneau supérieur ou inférieur (32, 34) et chaque longeron avant ou arrière (36, 38) comprenant une peau et des raidisseurs, caractérisé en ce qu'au moins un panneau et un longeron sont obtenus à partir d'une unique paroi métallique plane qui est pliée selon une ligne de pliage approximativement à 90° qui correspond à une arête assurant la liaison entre ledit panneau et ledit longeron. 2. Procédé de réalisation d'un caisson central de voilure selon la revendication 1, caractérisé en ce que les panneaux supérieur et inférieur (32, 34) et les longerons avant et arrière (36, 38) sont obtenus à partir d'une unique paroi (48) métallique plane qui est pliée selon plusieurs lignes de pliage, approximativement à 90°, ladite paroi (48) comprenant deux bords (50,1, 50,2) parallèles entre eux et reliés par une jonction (52) de façon à obtenir le pourtour fermé. 3. Procédé de réalisation d'un caisson central de voilure selon la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi (48) est pliée selon quatre lignes de pliage, approximativement à 90°, qui forment les arêtes (40 à 46) du caisson central de voilure, et en ce que la jonction (52) est distante desdites arêtes (40, 46). 4. Procédé de réalisation d'un caisson central de voilure selon la revendication 3, caractérisé en ce que la jonction (52) est disposée dans le longeron avant (36). 5. Procédé de réalisation d'un caisson central de voilure selon la revendication 4, caractérisé en ce que la jonction (52) est équidistante de l'arête supérieure avant (40) et de l'arête inférieure avant (46) du caisson central de voilure. 6. Procédé de réalisation d'un caisson central de voilure selon la revendication 1, caractérisé en ce que les panneaux supérieur et inférieur (32, 34) et le longeron avant (36) sont obtenus à partir d'une unique paroi (54) métallique plane qui est pliée selon deux lignes de pliage, approximativement à 90°, ladite paroi (54) comprenant deux bords (56,1, 56,2) parallèles entre eux, un premier bord (56.1) relié par une jonction (60.1) au bord supérieur(58.1) du longeron arrière (38) et un second bord (56.2) relié par une jonction (60.2) au bord inférieur (58.2) du longeron arrière (38). 7. Procédé de réalisation d'un caisson central de voilure selon la revendication 6, caractérisé en ce que le longeron arrière (38) est réalisé en usinant une plaque de manière à obtenir la peau et les raidisseurs d'un seul tenant. 8. Procédé de réalisation d'un caisson central de voilure selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la ou les jonction(s) (52, 60.1, 60.2) est ou sont obtenue(s) par soudage par friction. 9. Procédé de réalisation d'un caisson central de voilure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque (48, 54) est raidie avant d'être pliée. 10. Caisson central de voilure obtenu à partir du procédé selon l'une des revendications précédentes.