CONSTITUTION DE LA VOILURE ET DES EMPENNAGES

1- CONSTITUTION DE L’AILE

Une aile est constituée de 3 parties;

- Le bord d’ attaque, est aménagé pour le passage des commandes, des conduites, des câblages, des dispositifs hypersustentateurs, etc. ...

- Le plan central ou poutre d'aile, transmet les efforts les plus importants et sert de réservoir pour le carburant,

- Le bord de fuite, est souvent constitué par les ailerons, les volets hypersustentateurs et devant ces derniers les spoilers ou les aérofreins.

2-STRUCTURES DES VOILURES:

Nous allons voir les diverses manières de disposer les éléments constitutifs d’une voilure afin qu'elle supporte les divers efforts auxquels elle est soumise.

Structure générale d'une aile et schéma des efforts. Soit 0 le « centre de flexion » d'une section quelconque, et R la résultante des charges appliquées au porte-à-faux, la réduction des efforts donne en 0 : une composante verticale, dite effort tranchant vertical Tv = Rv et un moment de flexion vertical Mv = Rv. b ;

une composante horizontale dite effort tranchant en plan Th = Rh et un moment de flexion horizontal Mh=Rh.b ; enfin, un couple de torsion Mt = Rv. d.

Ces efforts se traduisent finalement par des contraintes de compression, de traction et de cisaillement dans les éléments résistants.

a) structures à âmes minces:

Les efforts verticaux de flexion sont transmis par des éléments longitudinaux, les semelles.

Les efforts horizontaux son transmis par des âmes ,qui sont des parois minces ou galbées que l'on trouve entre 2 semelles (longerons) ou qui sont les constituants du revêtement.

Des nervures augmentent la résistance des âmes de longerons, on dit que ces structures forment des caissons de torsion (longeron + nervure ).

-Monolongeron avec 1 caisson de torsion

Employée essentiellement pour les ailerons, les gouvernes de profondeurs ou de direction ; 1es volets hypersustentateurs.

-Monolongeron avec 2 caisson de torsion

Plus rigide, cette construction est, utilisée pour les empennages

-Bilongeron avec caisson de torsion intermédiaire

Solution la plus répandue pour les voilures et les empennages, Un développement de cette construction est la voilure multilongeron (3 longerons en général)

b) coques ou caisson:

Dans ce type de structure, les efforts de flexion et de torsion sont encaissés par le revêtement. Celui-ci doit avoir une épaisseur importante et être fortement raidi (raidisseurs).

Grande rigidité générale, utilisé pour les ailes de planeur en matières plastiques moulées

-Caisson à une ou deux âmes:

Solution intermédiaire entre le caisson pur et la construction à âmes minces monolongeron .

- Caisson à âmes multiples:

Solution intermédiaire entre le caisson pur et la construction à âmes minces multilongerons

c) réalisalions spéciales:

-alaires intégrales :

Dans le cas de profils minces, l’aile est formée de 2 panneaux auto - raidis en alliage léger, acier inoxydable ou titane.

-sandwichs :

Ces structures comprennent un matériau sandwich (nid d^’abeille) en acier inoxydable , en alliage léger , en fibre de verre ou composite et le revêtement (gain de poids et de rigidité).

-de voilures supersoniques:

La structure est échauffée plus fortement en surface ce qui entraîne des dilatations différentielles .Pour éviter tous ennuis on adopte les structures suivantes:

-structures usinées rendues déformables par une forme alvéolée.

-structures triangulés à membrures articulées.

-structures usinées avec de larges alvéoles dans les parties centrales.

3-SYNTHESE DE L’AILE:

Exemple:demi-voilure du B 747

-Aile centrale multilongeron

-Aile médiane tri-longeron

-Aile extrême bi-longeron

La partie centrale assure la transmission des efforts des voilures et leurs fixations sur le fuselage. Elle peut recevoir des cellules étanches pour le carburant ou l’eau. Elle est soumise aux efforts de flexion et de torsion, elle est donc conçue en caisson résistant à ces contraintes.

La partie médiane, transmet les efforts du vol et la poussée des réacteurs, elle contient du carburant. Elle est de conception tri longeron.

La partie extrême contient du carburant, supporte des gouvernes de vol basse vitesse(ailerons), transmet les efforts dus au vol. Elle est de conception bi longeron.

4-LES DIVERSES FORMES D’AILES

5-STRUCTURES DES EMPENNAGES :

La structure des empennages est identique à certaines structures de voilure.

Parties fixes (dérive, plan horizontal) : structure bi longeron ou à âmes multiples.

Parties mobiles (gouvernes) : structure mono longeron à caisson de torsion arrière ou matériau sandwich)

6-MATERIAUX UTILISES

Les longerons sont composés de semelles en alliage léger usiné et d’une ou deux âmes en tôle raidie longitudinalement.

Les nervures sont en toles emboutie ou en tole forgée.

Le revêtement est constitué d’un matériau d’épaisseur variable (croissante de l’extrémité d’aile vers l’emplanture), l’intrados travaillant à la traction est en alliage léger au cuivre, l’extrados travaillant à la compression est en alliage léger au zinc.

Les lisses sont soit rapportées (rivetées, soudées, collées) soit directement usinées dans l’épaisseur du revêtement.