Brevet FR3039452A1 — publié le 20170203

PROCEDE DE REPARATION D'UN PANNEAU EN MATERIAU COMPOSITE D'UN AERONEF ET OUTILLAGE POUR SA MISE EN OEUVRE La présente invention se rapporte à un procédé de réparation d'un panneau en matériau composite d'un aéronef ainsi qu'à un outillage pour sa mise en oeuvre. Un aéronef comprend de nombreux panneaux en matériau composite. A titre d'exemple, le fuselage et la voilure d'un aéronef sont composés de panneaux en matériau composite juxtaposés, qui forment l'enveloppe extérieure de l'aéronef. Au cours de l'exploitation d'un aéronef, certains panneaux en matériau composite peuvent être endommagés, par exemple à la suite d'un impact, et doivent être réparés. Le document FR-2.901.246 décrit un premier mode opératoire pour réparer une zone du fuselage endommagée qui comprend les étapes de réalisation d'au moins une découpe dans le fuselage afin de délimiter une ouverture englobant la zone endommagée et de fixation, avec des éléments de fixation tels que des boulons ou des rivets, d'une portion de tôle compatible avec le reste du fuselage pour obturer l'ouverture. Ce premier mode opératoire n'est pas pleinement satisfaisant car les éléments de fixation restent visibles et ont un aspect visuel négatif. Selon un deuxième mode opératoire visant à remédier aux inconvénients précédemment cités, un procédé de réparation comprend les étapes consistant à appliquer sur la zone endommagée une superposition de plis de fibres pré-imprégnées de résine, à recouvrir ces différents plis avec un outillage qui comprend différentes couches recouvertes par une vessie ou une bâche à vide. L'outillage comprend également un système de mise sous vide pour aspirer les gaz présents dans le volume délimité par le panneau et la bâche à vide. Pour obtenir la polymérisation ou la consolidation des plis de fibres pré-imprégnées de résine et leur adhésion au reste du panneau, le panneau et l'outillage sont disposés dans un autoclave dans lequel les plis de fibres sont soumis à un cycle de température et de pression. Ce deuxième mode opératoire permet d'obtenir une réparation quasi-invisible. Cependant, il ne peut être mis en oeuvre que si le panneau est démontable et peut être introduit dans un 3039452 2 autoclave. Par conséquent, ce deuxième mode opératoire ne peut pas être utilisé pour réparer les panneaux du fuselage ou de la voilure d'un aéronef. Le document US-2011/0067359 propose un procédé pour consolider ou polymériser un panneau en matériau composite sans autoclave. Selon ce procédé, comme illustré sur la figure 5 1, un ensemble de plis de fibres 10 pré-imprégnées de résine est positionné sur un support 12 et recouvert par un outillage qui comprend différentes couches non représentées, une couverture chauffante 14 et deux bâches à vide, une bâche à vide intérieure 16 qui recouvre l'ensemble des plis de fibres 10 et une bâche à vide extérieure 18 qui recouvre la bâche à vide intérieure 16. Les bâches à vide intérieure 16 et extérieure 18 sont reliées de manière étanche 10 au support 12 par des moyens d'étanchéité 20 et 22. Ce procédé peut être utilisé pour réparer sur site un panneau d'un fuselage ou d'une voilure d'un aéronef. Ainsi, lors de la polymérisation ou de la consolidation des plis de fibres, la couverture chauffante 14 permet de gérer le cycle de température et l'injection de gaz sous pression entre les deux bâches à vide permet à la bâche à vide intérieure 16 d'exercer une 15 pression sur les plis de fibres pré-imprégnées si la pression atmosphérique exerce sur la bâche à vide extérieure 18 une pression dépassant un seuil donné. Dans une variante de ce procédé, une seule bâche à vide est utilisée, qui recouvre l'ensemble des plis de fibres et un système de mise sous vide permettant de retirer les gaz présents dans le volume délimité par la bâche à vide. La pression atmosphérique exerce alors sur la bâche à 20 vide une pression permettant la polymérisation des fibres dans de bonnes conditions. Ces procédés de réparation ne peuvent pas être mis en oeuvre dans certaines circonstances car la pression atmosphérique n'est pas suffisante, par exemple dans le cas d'une réparation en altitude. Aussi, la présente invention vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant 25 un procédé de réparation qui peut être mis en oeuvre sur site et qui n'est pas soumis aux aléas de la pression atmosphérique. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de réparation d'un panneau en matériau composite d'un aéronef, ledit panneau comprenant une première face et une seconde face qui comprend une zone endommagée, ledit procédé de réparation comprenant les étapes de: - préparation du panneau, - mise en place sur la seconde face de manière à recouvrir la zone endommagée d'au moins une pièce de réparation en matériau composite, 3039452 3 - mise en place d'une bâche à vide configurée pour recouvrir de manière étanche la pièce de réparation, - polymérisation ou consolidation de la pièce de réparation. Le procédé de réparation se caractérise en ce qu'il comprend une étape de compression de 5 ladite bâche à vide contre la pièce de réparation à l'aide d'une plaque de compression de manière concomitante à l'étape de polymérisation ou de consolidation de la pièce de réparation. Le fait de comprimer la bâche à vide contre la pièce de réparation permet de comprimer cette dernière contre le panneau et de la sorte d'éviter l'apparition de défauts dans ladite pièce de 10 réparation et/ou dans la zone de jonction entre ladite pièce de réparation et le panneau. De plus, ce procédé peut être mis en oeuvre sur site, sans autoclave, quelle que soit la pression atmosphérique. Avantageusement, l'étape de compression de la bâche à vide contre la pièce de réparation est réalisée en prenant appui sur ledit aéronef. Le fait que cette compression soit réalisée en 15 prenant appui sur l'aéronef lui-même, et non sur la pression atmosphérique comme dans l'art antérieur, permet d'exercer une pression plus forte, même quand la pression atmosphérique est faible. Selon une première variante, le procédé de réparation comprend les étapes visant à ceinturer le panneau avec au moins une sangle, ladite plaque de compression étant positionnée entre 20 la ou les sangle(s) et le panneau et à ajuster la tension de chaque sangle de manière à régler un effort de compression exercé par ladite plaque de compression sur la pièce de réparation. De préférence, l'effort de compression est mesuré et la tension de chaque sangle est ajustée en fonction de l'effort de compression mesuré. Selon une autre variante, la plaque de compression est en matériau ferromagnétique et au 25 moins un aimant est positionné contre la première face du panneau de sorte à attirer la plaque de compression en direction du panneau. Selon une autre variante, un premier jeu d'aimants est positionné contre la première face du panneau et un second jeu d'aimants est positionné de telle sorte que la plaque de compression soit disposée entre le premier jeu d'aimants et le second jeu d'aimants, les 30 aimants du second jeu attirés par les aimants du premier jeu exerçant un effort sur la plaque de compression tendant à la rapprocher du panneau. 3039452 4 L'invention a également pour objet un outillage pour la mise en oeuvre d'un procédé de réparation d'un panneau avec une pièce de réparation, ledit outillage comprenant : - une bâche à vide configurée pour recouvrir la pièce de réparation et qui comprend un bord périphérique configuré pour être relié de manière étanche au panneau, 5 un système de mise sous vide configuré pour retirer des gaz présents dans le volume délimité par la bâche à vide et le panneau, une couverture chauffante. Selon l'invention, l'outillage se caractérise en ce qu'il comprend une plaque de compression configurée pour recouvrir la bâche à vide et au moins un moyen de compression configuré 10 pour agir sur ladite plaque de compression de sorte qu'elle applique un effort de compression sur la pièce de réparation. Avantageusement, le moyen de compression est configuré pour prendre appui sur l'aéronef pour agir sur ladite plaque de compression. Selon une première variante, le moyen de compression comprend au moins une sangle 15 configurée pour ceinturer ledit panneau et un système d'ajustement de la tension de chaque sangle. De préférence, l'outillage comprend au moins un capteur configuré pour mesurer un effort de compression exercé par la plaque de compression sur la pièce de réparation. Avantageusement, l'outillage comprend un système de commande configuré pour contrôler 20 le système d'ajustement de la tension à partir des informations indiquées par le capteur. Selon une autre variante, la plaque de compression est en matériau ferromagnétique et le moyen de compression comprend au moins un aimant configuré pour attirer la plaque de compression en direction du panneau. Selon une autre variante, le moyen de compression comprend un premier jeu d'aimants et un 25 second jeu d'aimants positionnés de sorte que le panneau et la plaque de compression soient positionnés entre les premier et second jeux d'aimants et que les aimants du second jeu soient attirés par les aimants du premier jeu et exercent un effort sur la plaque de compression tendant à la rapprocher du panneau. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de 30 l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : 3039452 5 La figure 1 est une coupe schématique d'un outillage pour polymériser ou consolider un panneau en matériau composite qui illustre l'art antérieur, La figure 2 est une coupe schématique d'un outillage de réparation d'un panneau en matériau composite qui illustre l'invention, 5 La figure 3 est une coupe transversale schématique d'un fuselage d'un aéronef sur lequel est mis en place un outillage de réparation qui illustre une première variante de l'invention, La figure 4 est une coupe schématique d'une partie d'un panneau de fuselage d'un aéronef sur lequel est mis en place un outillage de réparation qui illustre une deuxième 10 variante de l'invention, La figure 5 est une coupe schématique d'une partie d'un panneau de fuselage d'un aéronef sur lequel est mis en place un outillage de réparation qui illustre une deuxième variante de l'invention. Sur les figures 2, 4 et 5, on a représenté une partie d'un panneau 24 en matériau composite. 15 A titre d'exemple, le panneau 24 en matériau composite est une partie du fuselage 26 d'un aéronef comme illustré sur la figure 3. En variante, le panneau 24 pourrait être une partie de la voilure ou de toute autre partie d'un aéronef. Le panneau 24 comprend une première face 28 et une seconde face 30. Selon un mode de réalisation, dans le cas d'un panneau de fuselage d'un aéronef, les première 20 et seconde faces 28 et 30 correspondent respectivement aux faces intérieure et extérieure du fuselage. Avantageusement, le panneau est renforcé. Selon un mode de réalisation, il comprend au moins un raidisseur 32 sur la première face 28. Le panneau 24 comprend au moins une zone endommagée sur la seconde face 30 qui doit 25 être réparée. Le procédé de réparation comprend les étapes de préparation du panneau et de fixation, sur la face du panneau comprenant la zone endommagée, d'au moins une pièce de réparation 34 visant à recouvrir la zone endommagée. Selon un mode de réalisation, lors de l'étape de préparation, un évidement 36 est réalisé dans 30 le panneau 24 à partir de la seconde face 30, ledit évidement 36 recouvrant la zone endommagée. Cet évidement 36 peut être traversant et débouché de part et d'autre du panneau 24 ou être non traversant comme illustré sur les figures 2, 4 et 5. 3039452 6 L'évidement 36 est réalisé par tout moyen approprié, comme par usinage par exemple. La pièce de réparation 34 est en matériau composite et doit être consolidée ou polymérisée. Selon un mode de réalisation, la pièce de réparation 34 est un empilage de plis de fibres pré-imprégnées. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation. Ainsi, les plis 5 de fibres peuvent tissés ou non et les fibres peuvent être pré-imprégnées ou non. La pièce de réparation 34 a une géométrie lui permettant de recouvrir au moins l'évidement 36. Selon un mode de réalisation, préalablement à la mise en place de la pièce de réparation 34, cette dernière et/ou le panneau 24 à réparer sont enduits avec une résine qui favorise 10 l'accroche de la pièce de réparation 34 sur le panneau 24. Pour polymériser ou consolider la pièce de réparation 34 et obtenir sa fixation sur le panneau 24, un outillage 38 est mis en place sur la face endommagée du panneau 24 de manière à recouvrir la pièce de réparation 34. Cet outillage 38 comprend : 15 une bâche à vide 40 qui recouvre la pièce de réparation 34 et qui comprend un bord périphérique 42 relié de manière étanche au panneau, au moins un joint 44 intercalé entre le bord périphérique 42 de la bâche à vide 40 et la seconde face 30 du panneau 24, un système de mise sous vide 46 permettant de retirer les gaz présents dans le volume 20 délimité par la bâche à vide 40 et le panneau 24, une couverture chauffante 48. Selon un mode de réalisation, la couverture chauffante 48 est positionnée entre la bâche à vide 40 et la pièce de réparation 34. De préférence, cette couverture chauffante 48 est intercalée entre deux plaques fines en silicone 50, 50'. 25 L'outillage 38 peut comprendre d'autre couches comme au moins une couche de drainage 52 favorisant l'évacuation des gaz, au moins une plaque de conformage 54, au moins un film perforé 56 et au moins un film non perforé 58. Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 2, l'outillage comprend, de la pièce de réparation 34 à la bâche à vide 40, un film non perforé 56, une plaque de conformage 54, un 30 film non perforé 58, une plaque fine de silicone 50', une couverture chauffante 48, une plaque fine de silicone 50, des couches de drainage 52. 3039452 7 La bâche à vide, le joint, le système de mise sous vide, la couverture chauffante ne sont pas plus décrits car ils sont connus de l'homme du métier. Selon une caractéristique de l'invention, l'outillage 38 comprend une plaque de compression 60 configurée pour recouvrir la bâche à vide 40 et au moins un moyen 62 de compression 5 configuré pour agir sur ladite plaque de compression 60 de sorte qu'elle applique un effort de compression sur la pièce de réparation 34. Ainsi, concomitamment à la polymérisation ou la consolidation, la plaque de compression 60 comprime la pièce de réparation 34 contre le panneau 24 ce qui tend à limiter l'apparition de défauts dans ladite pièce de réparation 34 et/ou dans la zone de jonction entre ladite pièce 10 de réparation 34 et le panneau 24. La plaque de compression 60 est un élément rigide qui offre une grande surface de contact avec la bâche à vide 40. Cette plaque de compression 60 est positionnée de manière à ce que la bâche à vide soit positionnée entre ladite plaque de compression 60 et la pièce de réparation 34. De préférence, la plaque de compression 60 a des dimensions lui permettant 15 de recouvrir la pièce de réparation 34. Selon les variantes, la plaque de compression 60 peut être plus ou moins épaisse. Comme illustré par les figures 4 et 5, la plaque de compression 60 est relativement peu épaisse par rapport à la plaque de compression 60 visible sur la figure 2 qui est beaucoup plus épaisse. Selon une première variante illustrée par la figure 3, le moyen 62 de compression comprend 20 au moins une sangle 64 qui ceinture le panneau 24, un système d'ajustement de la tension 66 de ladite sangle 64. Dans le cas d'un panneau 24 du fuselage 26 d'un aéronef, chaque sangle 64 ceinture le fuselage 26. La plaque de compression 60 est intercalée entre la ou les sangle(s) 64 et le panneau 24 du fuselage et positionnée en face de la pièce de réparation 34. La sangle 64 prend 25 donc appui sur le panneau lui-même, ou sur le fuselage de l'aéronef, pour exercer une pression sur la plaque de compression 60. Chaque sangle a une largeur supérieure à 5 cm pour répartir les pressions sur le fuselage. De préférence, l'outillage 38 comprend au moins un capteur 68 permettant de mesurer l'effort de compression exercé par la plaque de compression 60 sur la pièce de réparation 34. 30 Selon un mode de réalisation, le capteur 68 est un capteur de pression intercalé entre la plaque de compression 60 et la bâche à vide 40. 3039452 8 Selon un autre mode réalisation, le capteur 68 est un capteur permettant de mesurer la tension de la sangle 64 et de la sorte, de manière indirecte, l'effort de compression appliqué à la pièce de réparation 34. Avantageusement, l'outillage 38 comprend un système de commande configuré pour 5 contrôler le système d'ajustement de la tension 66 à partir des informations indiquées par le capteur 68. Le système de commande compare les valeurs réelles de l'effort de compression déterminées par le capteur 68 avec des valeurs théoriques et commande le système d'ajustement de la tension de sorte qu'il réduise ou augmente la tension de la ou des sangles 64 en fonction de 10 la comparaison. Selon une deuxième variante illustrée par la figure 4, la plaque de compression 60 est en matériau ferromagnétique et le moyen 62 de compression comprend au moins un aimant 70 positionné contre la première face du panneau 24 et configuré pour attirer la plaque de compression 60 en direction du panneau. De préférence, le moyen 62 de compression 15 comprend plusieurs aimants 70 positionnés entre les raidisseurs 32 et répartis de sorte à exercer un effort sensiblement homogène sur toute la surface de la plaque de compression 60. Selon une troisième variante illustrée par la figure 5, le moyen 62 de compression comprend un premier jeu d'aimants 72 positionnés contre la première face 28 du panneau 24 et un 20 second jeu d'aimants 74 positionnés au-dessus de la plaque de compression 60, les aimants 74 du second jeu attirés par les aimants 72 du premier jeu exerçant un effort sur la plaque de compression 60 tendant à la rapprocher du panneau 24. Selon un mode de réalisation, les aimants 70, 72, 74 sont des aimants à base de néodyme, parallélépipédiques avec une base de l'ordre de 50 x 50 mm. 25 De nombreux types d'aimants, notamment ferro-magnétiques ou electro-magnétiques, de formes et de dimensions variables, peuvent être mis en oeuvre dans des variantes de ce mode de réalisation. Le procédé de réparation de l'invention permet d'obtenir, indépendamment de la pression atmosphérique, une réparation fiable, avec un aspect visuel acceptable. Ainsi, ce procédé peut 30 être mis en oeuvre en altitude. REVENDICATIONS1. Procédé de réparation d'un panneau (24) en matériau composite d'un aéronef, ledit panneau (24) comprenant une première face (28) et une seconde face (30) qui comprend une zone endommagée, ledit procédé de réparation comprenant les étapes de : - préparation du panneau (24), - mise en place sur la seconde face (30) de manière à recouvrir la zone endommagée d'au moins une pièce de réparation (34) en matériau composite, - mise en place d'une bâche à vide (40) configurée pour recouvrir de manière étanche la pièce de réparation (34), - polymérisation ou consolidation de la pièce de réparation (34), le procédé de réparation étant caractérisé en ce qu'il comprend une étape de compression de ladite bâche à vide (40) contre la pièce de réparation (34) à l'aide d'une plaque de compression (60) de manière concomitante à l'étape de polymérisation ou de consolidation de la pièce de réparation (34). 2. Procédé de réparation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de compression de ladite bâche à vide (40) contre la pièce de réparation (34) est réalisée en prenant appui sur l'aéronef. 3. Procédé de réparation selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes visant à ceinturer le panneau (24) avec au moins une sangle (64), ladite plaque de compression (60) étant positionnée entre la ou les sangle(s) (64) et le panneau (24) et à ajuster la tension de chaque sangle (64) de manière à régler un effort de compression exercé par ladite plaque de compression (60) sur la pièce de réparation (34). 4. Procédé de réparation selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'effort de compression est mesuré et en ce que la tension de chaque sangle (64) est ajustée en fonction de l'effort de compression mesuré. 5. Procédé de réparation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque de compression (60) est en matériau ferromagnétique et en ce qu'au moins un aimant (70) est positionné contre la première face (28) du panneau (24) de sorte à attirer la plaque de compression (60) en direction du panneau (24). 6. Procédé de réparation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un premier jeu d'aimants (72) est positionné contre la première face (28) du panneau (24) et en ce qu'un 3039452 10 second jeu d'aimants (74) est positionné de telle sorte que la plaque de compression (60) soit disposée entre le premier jeu d'aimants (72) et le second jeu d'aimants (74), les aimants (74) du second jeu attirés par les aimants (72) du premier jeu exerçant un effort sur la plaque de compression (60) tendant à la rapprocher du panneau (24). 5 7. Outillage pour la mise en oeuvre du procédé de réparation d'un panneau (24) avec une pièce de réparation (34) selon l'une des revendications 1 à 6, ledit outillage comprenant : une bâche à vide (40) configurée pour recouvrir la pièce de réparation (34) et qui comprend un bord périphérique (42) configuré pour être relié de manière étanche au panneau (24), 10 un système de mise sous vide (46) configuré pour retirer des gaz présents dans le volume délimité par la bâche à vide (40) et le panneau (24), une couverture chauffante (48), ledit outillage étant caractérisé en ce qu'il comprend une plaque de compression (60) configurée pour recouvrir la bâche à vide (40) et au moins un moyen (62) de compression 15 configuré pour agir sur ladite plaque de compression (60) de sorte qu'elle applique un effort de compression sur la pièce de réparation (34). 8. Outillage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen (62) de compression est configuré pour prendre appui sur l'aéronef pour agir sur ladite plaque de compression. 9. Outillage selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen (62) de compression 20 comprend au moins une sangle (64) configurée pour ceinturer ledit panneau (24) et un système d'ajustement de la tension (66) de chaque sangle (64). 10. Outillage selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'outillage comprend au moins un capteur (68) configuré pour mesurer un effort de compression exercé par la plaque de compression (60) sur la pièce de réparation (34). 25 11. Outillage selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'outillage comprend un système de commande configuré pour contrôler le système d'ajustement de la tension (66) à partir des informations indiquées par le capteur (68). 12. Outillage selon la revendication 8, caractérisé en ce que la plaque de compression (60) est en matériau ferromagnétique et en ce que le moyen (62) de compression comprend au 30 moins un aimant (70) configuré pour attirer la plaque de compression (60) en direction du panneau (24). 3039452 11 13. Outillage selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen (62) de compression comprend un premier jeu d'aimants (72) et un second jeu d'aimants (74) positionnés de sorte que le panneau (24) et la plaque de compression (60) soient positionnés entre les premier et second jeux d'aimants (72, 74) et que les aimants (74) du second jeu soient attirés par les 5 aimants (72) du premier jeu et exercent un effort sur la plaque de compression (60) tendant à la rapprocher du panneau (24).