Brevet FR3030443A1 — publié le 20160624

PROCEDE DE FABRICATION D'UN CAISSON CENTRAL DE VOILURE INTEGRANT AU MOINS UN LONGERON INTERMEDIAIRE ET CAISSON CENTRAL DE VOILURE AINSI OBTENU La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un caisson central de voilure qui intègre au moins un longeron intermédiaire ainsi qu'a un caisson central de voilure obtenu à partir dudit procédé. 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 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. De manière connue, ces quatre éléments sont réalisés séparément puis reliés entre eux, en utilisant des cornières 24 et/ou via de légères extensions au niveau des panneaux ou des longerons de type bord tombé. Pour certains avions de type gros porteurs, la longueur des panneaux supérieur et inférieur 16 et 18 est telle qu'il est nécessaire de prévoir au moins un longeron intermédiaire 26 placé dans un plan sensiblement parallèle à ceux des longerons avant et arrière 16 et 18. Selon un mode d'assemblage, chaque longeron intermédiaire 26 comprend des bords tombés 28 qui sont plaqués et assemblés aux panneaux supérieur et inférieur 16 et 18. En variante, chaque longeron intermédiaire 26 est relié aux panneaux supérieur et inférieur 16 et 18 en utilisant des cornières. Ces opérations d'assemblage sont longues et impactent de manière importante le coût du caisson. Le document FR-2.962.409 propose un procédé de réalisation d'un caisson central de voilure en matériau composite. Selon ce document, le caisson central de voilure est obtenu en enroulant des renforts fibreux (fibres, mèches de fibres et/ou nappes de fibres), autour d'un axe d'enroulement, sur un mandrin qui comprend des faces latérales qui correspondent aux longerons avant et arrière et aux panneaux supérieur et inférieur. Avantageusement, préalablement à la dépose des renforts fibreux, des raidisseurs sont positionnés sur le mandrin. Après la dépose des renforts fibreux, un système de drainage et une enveloppe étanche sont mis en place sur les renforts fibreux et l'ensemble est soumis à un cycle de polymérisation ou de consolidation. Après ce cycle, le caisson central de voilure en matériau composite est rigidifié. Le procédé de fabrication décrit dans le document FR-2.962.409 permet d'obtenir un caisson central de voilure sans longeron intermédiaire en une seule pièce. Lorsqu'un caisson central de voilure comprend un longeron intermédiaire, le caisson central de voilure est réalisé sans le longeron intermédiaire en une seule pièce en utilisant le procédé décrit dans le document FR-2.962.409. En suivant, le longeron intermédiaire est mis en place et assemblé au reste du caisson central de voilure, par rivetage par exemple, en utilisant des cornières ou des bords tombés. Comme indiqué précédemment, ces opérations d'assemblage sont longues et coûteuses. De plus, les cornières ou les bords tombés ainsi que les rivets utilisés pour l'assemblage conduisent à augmenter la masse du caisson central de voilure. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un caisson central de voilure qui comprend au moins un longeron intermédiaire. Le procédé se caractérise en ce qu'il comprend des étapes de fabrication de plusieurs caissons élémentaires et d'assemblage desdits caissons élémentaires, chaque caisson élémentaire comprenant au moins une paroi de contact configurée pour être au moins partiellement en contact avec un autre caisson élémentaire, les parois de contact accolées l'une contre l'autre après l'assemblage des caissons élémentaires formant un longeron intermédiaire. Cette solution permet de réduire le temps d'assemblage. Ainsi, selon l'invention, en présence d'un longeron intermédiaire, il n'existe plus qu'un assemblage entre deux caissons élémentaires et non deux assemblages, un à chaque extrémité du longeron intermédiaire pour l'art antérieur. Selon un autre avantage, le longeron intermédiaire comprend deux parois ou peaux accolées l'une contre l'autre qui sont chacune d'elles fabriquées avec des parties des panneaux supérieur et inférieur ce qui permet d'obtenir une cohésion plus importante entre le longeron intermédiaire et les panneaux supérieur et inférieur. De préférence, les parois de contact accolées ont des contours identiques et les caissons élémentaires sont positionnés de manière à ce que les contours des parois de contact coïncident. Avantageusement, chaque caisson élémentaire est réalisé en matériau composite par enroulement d'au moins un renfort fibreux. De préférence, chaque caisson élémentaire est réalisé d'un seul tenant. Selon un mode de réalisation, les caissons élémentaires sont partiellement polymérisés ou consolidés préalablement à leur assemblage. Cette solution permet d'assembler les caissons élémentaires par co-cuisson. Selon un mode de réalisation, deux caissons élémentaires adjacents sont assemblés en utilisant au moins une éclisse positionnée à cheval sur les deux caissons élémentaires adjacents. De préférence, chaque caisson élémentaire assemblé par au moins une éclisse comprend au moins un soyage. Selon un mode opératoire, les caissons élémentaires sont assemblés après cuisson desdits caissons élémentaires. L'invention a également pour objet un caisson central de voilure qui comprend au moins un longeron intermédiaire. Selon l'invention, le caisson central de voilure est caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs caissons élémentaires assemblés, chaque caisson élémentaire comprenant au moins une paroi de contact configurée pour être au moins partiellement en contact avec un autre caisson élémentaire, les parois de contact accolées l'une contre l'autre formant un longeron intermédiaire. De préférence, les parois de contact accolées ont des contours identiques et qui coïncident Avantageusement, les caissons élémentaires sont en matériau composite. De préférence, le caisson central de voilure comprend au moins une éclisse qui assure la jonction de deux parois supérieures et/ou inférieures de deux caissons élémentaires adjacents. Selon un mode de réalisation, le caisson central de voilure comprend une éclisse supérieure qui assure la jonction des deux parois supérieures de deux caissons élémentaires adjacents et une éclisse inférieure qui assure la jonction des deux parois inférieures des deux caissons élémentaires adjacents. De préférence, chaque caisson élémentaire assemblé par au moins une éclisse comprend au moins un soyage. Selon un mode de réalisation, lorsqu'un longeron intermédiaire comprend au moins un trou d'homme, les parois de contact formant ledit longeron intermédiaire comprennent chacune autant de trous que le longeron intermédiaire de trous d'homme, lesdits trous étant positionnés selon le même agencement que les trous d'homme. 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 vue en perspective d'un caisson central de voilure qui illustre un mode de réalisation de l'invention, La figure 4A est une vue en perspective de deux caissons élémentaires non assemblés qui illustre une première étape d'un procédé de fabrication du caisson central de voilure de la figure 3, La figure 4B est une vue en perspective des deux caissons élémentaires de la figure 4A assemblés selon une première variante de l'invention, La figure 4C est une vue latérale des deux caissons élémentaires de la figure 4A assemblés selon une autre variante de l'invention, La figure 5 est une coupe qui illustre un détail de la figure 4C, La figure 6 est une vue en perspective d'un caisson central de voilure qui illustre un autre mode de réalisation de l'invention. Pour la suite de la description, on considère que l'axe longitudinal (également appelé axe X) correspond à l'axe qui s'étend de la pointe avant au cône arrière d'un aéronef. Un plan transversal correspond à un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal. Un plan transversal comprend un axe Y perpendiculaire à l'axe X et horizontal lorsque l'aéronef est au sol et un axe Z perpendiculaire à l'axe X et vertical lorsque l'aéronef est au sol. Sur la figure 3, 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 avant 36 et arrière 38 sont sensiblement plans et disposés approximativement dans des plans transversaux. Ces longerons sont espacés et leurs bords supérieurs approximativement parallèles à l'axe Y sont reliés par le panneau supérieur 32 alors que leurs bords inférieurs approximativement parallèles à l'axe Y sont reliés par le panneau inférieur 34. Pour simplifier les figures, les panneaux 32, 34 sont plans. Toutefois, en réalité, les panneaux 32 et 34 sont généralement légèrement courbes dans un plan contenant les axes X et Z. Selon un mode de réalisation, le caisson central de voilure comprend un longeron intermédiaire 40 qui est sensiblement plan et disposé approximativement dans un plan transversal distant des longerons avant et arrière 36 et 38. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation. Ainsi, selon un autre mode de réalisation illustré sur la figure 6, un caisson central de voilure 30' comprend plusieurs longerons intermédiaires 40, 40'. Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 3, le longeron intermédiaire 40 comprend au moins un trou d'homme 42 pour faire communiquer les deux zones du caisson central de voilure séparées par le longeron intermédiaire 40. Selon une caractéristique de l'invention, le caisson central de voilure 30 comprend plusieurs caissons élémentaires 44, 44', chaque caisson élémentaire 44, 44' comprenant au moins une paroi de contact 46 configurée pour être maintenue plaquée contre une paroi de contact 46' d'un autre caisson élémentaire 44, 44', les parois de contact 46, 46' accolées l'une contre l'autre formant un longeron intermédiaire 40, 40'. Préalablement à leur assemblage, les caissons élémentaires sont indépendants les uns des autres. De préférence, les parois de contact 46, 46' accolées ont des contours identiques et les caissons élémentaires 44, 44' sont positionnés de manière à ce que les contours des parois de contact 46, 46' coïncident et ne soient pas décalés. Ainsi, un caisson central de voilure 30 comprend une série d'au moins deux caissons élémentaires 44, 44', un premier caisson élémentaire 44 placé à l'avant, un deuxième caisson élémentaire 44' placé à l'arrière et éventuellement au moins un caisson élémentaire intermédiaire 44" (visible sur la figure 6) intercalé entre les caissons élémentaires placés à l'avant et l'arrière 44, 44'. Comme illustré en détail sur la figure 4A, le premier caisson élémentaire 44 comprend une paroi avant 48 qui correspond au longeron avant 36, une paroi arrière 50 sensiblement parallèle à la paroi avant 38 qui correspond à la paroi de contact 46 et une paroi supérieure 52 qui correspond à la partie avant du panneau supérieur 32 du caisson central de voilure et une paroi inférieure 54 qui correspond à la partie avant du panneau inférieur 34 du caisson central de voilure. Le deuxième caisson élémentaire 44' comprend une paroi avant 48' qui correspond à la paroi de contact 46', une paroi arrière 50' sensiblement parallèle à la paroi avant 48' qui correspond au longeron arrière 38, une paroi supérieure 52' qui correspond à la partie arrière du panneau supérieur 32 du caisson central de voilure et une paroi inférieure 54' qui correspond à la partie arrière du panneau inférieur 34 du caisson central de voilure. Comme illustré sur la figure 6, chaque caisson élémentaire intermédiaire 44" comprend une paroi avant 48" qui correspond à une paroi de contact 46', une paroi arrière 50" sensiblement parallèle à la paroi avant 48" qui correspond à une paroi de contact 46, une paroi supérieure 52" qui correspond à une partie intermédiaire du panneau supérieur 32 du caisson central de voilure et une paroi inférieure 54" qui correspond à une partie intermédiaire du panneau inférieur 34 du caisson central de voilure. Les caissons élémentaires 44, 44', 44" sont dimensionnés de manière à ce qu'une fois assemblés, les parois supérieures 52, 52', 52" et les parois inférieures 54, 54', 54" des caissons élémentaires 44, 44', 44' forment respectivement le panneau supérieur 32 et le panneau inférieur 34 du caisson central de voilure 30. Selon un mode de réalisation privilégié, chaque caisson élémentaire est réalisé en matériau composite en mettant en oeuvre le procédé de fabrication décrit dans le document FR2.962.409. De préférence, chaque caisson élémentaire 44, 44', 44" est réalisé d'un seul tenant par enroulement d'au moins un renfort fibreux, autour d'un axe d'enroulement 56 parallèle à l'axe Y, sur un mandrin. Par renfort fibreux, on entend au moins une fibre, un ensemble de fibres ou une ou plusieurs nappes de fibres. Par enroulement, on entend qu'un renfort fibreux s'étend sur au moins une paroi supérieure et/ou inférieure et une paroi avant et/ou arrière et selon une direction contenue dans un plan sécant à l'axe d'enroulement 56. Les renforts fibreux peuvent également être déposés parallèlement à l'axe d'enroulement 56. Selon les cas, les renforts fibreux sont secs ou pré-imprégnés. De préférence, les parois supérieure, inférieure, avant et/ou arrière comprennent des raidisseurs au niveau de leurs faces intérieures. Selon un mode de réalisation, les raidisseurs sont obtenus à partir de profilés ayant une section en U. Ces profilés avec une section en U sont obtenus à partir de renforts fibreux pré-imprégnés qui sont drappés sur des mandrins amovibles et qui sont partiellement polymérisés de manière à limiter les variations dimensionnelles ultérieures desdits profilés. En suivant, les mandrins amovibles sur lesquels sont disposés les profilés avec une section en U sont rapportés sur un mandrin principal. Enfin, les renforts fibreux formant les parois supérieure, inférieure, avant et arrière sont drappés et enroulés directement sur les profilés avec une section en U. Après la dépose des renforts fibreux, l'ensemble est recouvert par un système de drainage et une enveloppe étanche. Enfin, cet ensemble est soumis à un cycle de polymérisation ou de consolidation. Le procédé de réalisation d'un caisson élémentaire n'est pas plus décrit car l'enseignement du document FR-2.962.409 décrit pour un caisson central de voilure peut s'appliquer à tous les caissons élémentaires. Avantageusement, préalablement à leur assemblage, les caissons élémentaires sont partiellement polymérisés ou consolidés pour pouvoir les assembler par co-cuisson. En fonction des emplacements des trous d'homme 42 dans le caisson central de voilure, certains caissons élémentaires comprennent des trous 58 qui sont positionnés de manière adéquate pour qu'une fois les caissons élémentaires assemblés, les trous 58 forment les trous d'homme 42. Comme illustré sur la figure 3, lorsqu'un longeron intermédiaire 40 comprend au moins un trou d'homme 42, les parois de contact 46, 46' formant ledit longeron intermédiaire 40 comprennent chacune autant de trous 58 que le longeron intermédiaire 40 de trous d'homme 42, lesdits trous 58 étant positionnés selon le même agencement que les trous d'homme 42. Comme illustré sur la figure 4C, la paroi arrière 50 d'un premier caisson élémentaire 44 situé à l'avant du longeron intermédiaire 40 comprend autant de trous 58 que le longeron intermédiaire 40 de trous d'homme 42 et la paroi avant 48' d'un deuxième caisson élémentaire 44' situé à l'arrière du longeron intermédiaire 40 comprend autant de trous 58 que le longeron intermédiaire 40 de trous d'homme 42. Les caissons élémentaires 44, 44' sont maintenus assemblés par au moins une liaison 60. Selon un mode de réalisation illustré sur les figures 3 et 4B, la liaison 60 des caissons élémentaires comprend des éléments rapportés tels que des boulons et/ou des rivets 62 qui traversent les parois de contact 46, 46'. Selon un autre mode de réalisation, la liaison 60 des caissons élémentaires est obtenue par collage et/ou co-cuisson des parois de contact 46, 46'. Selon un autre mode de réalisation illustré sur les figures 3, 4C et 5, la liaison 60 de deux caissons élémentaires adjacents comprend au moins une éclisse 64 qui assure la jonction des deux parois supérieures ou inférieures des deux caissons élémentaires adjacents. Selon un mode de réalisation illustré sur les figures 3, 4C, 5, la liaison 60 de deux caissons élémentaires adjacents 44, 44' comprend une éclisse supérieure 64 qui assure la jonction des deux parois supérieures des deux caissons élémentaires adjacents et une éclisse inférieure 64' qui assure la jonction des deux parois inférieures des deux caissons élémentaires adjacents. Chaque éclisse 64, 64' est positionnée à cheval sur les deux caissons élémentaires adjacents et elle est reliée auxdits caissons élémentaires par tous moyens 66 appropriés (boulonnage, rivetage, collage, co-cuisson). De préférence, comme illustré en détails sur la figure 5, au moins un caisson élémentaire 44, 44' comprend au moins un soyage 68 pour loger au moins une partie d'éclisse 64, 64'. De préférence, chaque caisson élémentaire assemblé par au moins une éclisse comprend au moins un soyage 68, un pour chaque éclisse. Avantageusement, pour chaque éclisse 64, 64', les soyages 68 sont dimensionnés de manière à ce que la surface extérieure de l'éclisse soit dans le prolongement des surfaces extérieures des parois des caissons élémentaires 44, 44' assemblés par l'éclisse. Cette configuration facilite la jonction avec la voilure. Selon un mode opératoire, les caissons élémentaires 44, 44' sont assemblés après cuisson desdits caissons élémentaires 44, 44'. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux moyens de liaison des caissons élémentaires précédemment décrits. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un caisson central de voilure (30) qui comprend un panneau supérieur (32), un panneau inférieur (34), un longeron avant (36), un longeron arrière (38) et au moins un longeron intermédiaire (40, 40'), ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend des étapes de fabrication de plusieurs caissons élémentaires (44, 44') et d'assemblage desdits caissons élémentaires (44, 44') pour former le caisson central de voilure, chaque caisson élémentaire (44, 44') comprenant au moins une paroi de contact (46) configurée pour être au moins partiellement en contact avec un autre caisson élémentaire (44, 44'), les parois de contact (46, 46') accolées l'une contre l'autre après l'assemblage des caissons élémentaires (44, 44') formant un longeron intermédiaire (40, 40'). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parois de contact (46, 46') accolées ont des contours identiques et en ce que les caissons élémentaires (44, 44') sont positionnés de manière à ce que les contours des parois de contact (46, 46') coïncident. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque caisson élémentaire (44, 44') est réalisé en matériau composite par enroulement d'au moins un renfort fibreux. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque caisson élémentaire (44, 44') est réalisé d'un seul tenant. 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les caissons élémentaires sont partiellement polymérisés ou consolidés préalablement à leur assemblage. 6. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les caissons élémentaires (44, 44') sont assemblés après cuisson desdits caissons élémentaires (44, 44'). 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux caissons élémentaires adjacents sont assemblés en utilisant au moins une éclisse (64, 64') positionnée à cheval sur les deux caissons élémentaires adjacents. 8. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque caisson élémentaire assemblé par au moins une éclisse (64, 64') comprend au moins un soyage (68). 9. Caisson central de voilure comportant un panneau supérieur (32), un panneau inférieur (34), un longeron avant (36), un longeron arrière (38) et au moins un longeron intermédiaire (40, 40'), caractérisé en ce que ledit caisson central de voilure comprendplusieurs caissons élémentaires assemblés, chaque caisson élémentaire (44, 44') comprenant au moins une paroi de contact (46) configurée pour être au moins partiellement en contact avec un autre caisson élémentaire (44, 44'), les parois de contact 46, 46' accolées l'une contre l'autre formant un longeron intermédiaire (40, 40'). 10. Caisson central de voilure selon la revendication 9, caractérisé en ce que les parois de contact (46, 46') accolées ont des contours identiques et qui coïncident. 11. Caisson central de voilure selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que les caissons élémentaires sont en matériau composite. 12. Caisson central de voilure selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une éclisse (64) qui assure la jonction de deux parois supérieures et/ou inférieures de deux caissons élémentaires adjacents. 13. Caisson central de voilure selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend une éclisse supérieure (64) qui assure la jonction des deux parois supérieures de deux caissons élémentaires adjacents et une éclisse inférieure (64') qui assure la jonction des deux parois inférieures des deux caissons élémentaires adjacents. 14. Caisson central de voilure selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que chaque caisson élémentaire assemblé par au moins une éclisse (64, 64') comprend au moins un soyage (68). 15. Caisson central de voilure selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que lorsqu'un longeron intermédiaire (40) comprend au moins un trou d'homme (42), les parois de contact (46, 46') formant ledit longeron intermédiaire (40) comprennent chacune autant de trous (58) que le longeron intermédiaire (40) de trous d'homme (42), lesdits trous (58) étant positionnés selon le même agencement que les trous d'homme (42).