Méthodes de conception Flashcards
Que faut-il connaître afin de bien dimensionner ?
-Charges appliquées
-Caractéristiques des matériaux
-Différents types de conception
Les différentes sollicitations élémentaires
Compression
Traction
Flexion
Torsion
Cisaillement
Exemple de sollicitation élémentaire
Flexion ligne moyenne de l’aile, compression extrados traction intrados (en vol), cisaillement emplanture de l’aile, torsion de l’aile
Caractéristiques en traction/compression
Domaine élastique : pièce revient à l’état initial
Domaine plastique : déformation résiduelle
Puis rupture
En domaine élastique, contrainte = E*epsilon
E module d’Young
epsilon = variation de longueur / longueur initial
Striction ?
Quand la longueur après déformation est plus grande que L0 et qu’on remarque une diminution de la section au milieu
Module d’Young ?
E = 100MPa pour de l’acier
E = 1 GPa pour du diamant
Que signifie le module d’Young E
E traduit la rigidité intrinsèque du matériau, plus E est grand, plus le matériau est rigide
Phénomène de Flambage ?
Compression sur pièce de faible épaisseur = apparition brusque d’un changement de forme dans une direction différente de celle des forces de sollicitations (ex :train d’atterrissage)
Existe également le flambage thermique pour les rails de train, ou même dans les moteurs avion par exemple
Evolution des matériaux utilisés
Années 80 -> Titane (TA6V) et aluminium ou alliage à partir d’aluminium
Mais volonté de diminuer le poids, diminuer la conso et augmenter le rayon d’action
Depuis années 2010 -> composites
Différents types de composite
GFRP = glass fiber reinforced plastic ou fibre de verre (nez, bord attaque, dérive)
CFRP = carbon fiber reinforced polymer (dérive, panneaux moteur, bord attaque…)
Glare : composite aluminium et fibre de verre
Différentes charges subies par un avion
-Aérodynamiques (manoeuvres, rafales…)
-Inertie (couple gyro, vibrations…)
-Charges concentrées (train atterrissage)
-Pressurisation, thermique
-Diverses (crash, ditching, choc à l’oiseau…)
Test de bird strike
4 lbs à Vc (Zp=0) et à 0.85 Vc à Zp = 8000 ft
Charge en vol
-Bird strike
-Ice strike
-Manoeuvres en tangage
-Rafales
-Manoeuvres en roulis
-Manoeuvre en lacet
En vol dissymétrique ?
Braquage de la dérive -> flexion horizontale du fuselage (efforts tranchants + traction/compression flancs) + moment de torsion provoqué par le déport du point d’application de la force/axe élastique fuselage
Charges de pressurisation
sigma = 2*sigma(x)
sigma = pd/2e
La pressurisation est bénéfique pour le fuselage car diminution des contraintes de compression
Charges sol
Atterrissage de secours
Virages
Pivotement
Remorquage
Freinage
Charges sol inhabituelles
Atterrissage dur “nose whell landing”
Tail strike (65% des cas)
Parfois, sabot de prévention pour éviter tail strike
Charges subies par les ailes au sol
Charges massiques
structure, carburant, moteur
dans chaque section : effort tranchant et moment de flexion (extrados traction, intrados compression)
Et du fait que le CG diffère du centre élastique -> moment de torsion
Charges subies par les ailes en vol
Charges massiques + charges aérodynamiques
Portance s’oppose au poids et elle est dominante
Les moteurs placés sous voilure diminuent le moment de flexion à l’emplanture ainsi que le carburant dans l’aile
Charges longitudinales des ailes
Aile POUSSEE, moteur pas fixé sur les ailes (arrière fuselage), seule la traînée s’exerce sur la voilure
AILE TIREE, force de propulsion moteur s’oppose à la traînée. L’effort tranchant change de signe coté droit réacteur
Moment de flexion change de signe entre moteur interne et emplanture
Charges ponctuelles motorisation
Moment du au poids et moment du à la poussée s’oppose.
Distance entre axe élastique et résultante poids-poussée produit un moment de torsion
On le minimise en modifiant l’emplacement du réacteur
Limitation MLW
Limite structurale de l’avion
Moment de flexion de l’aile, trois forces s’appliquent en 3 points différents, de l’emplanture vers saumon on a :
Poids structure et moteur, poids carburant, puis poids total /2 vers le haut (portance)
Dimensionnement de la structure soumis à des règlements ?
PART 23, PART 25, JAR P…
Niveaux de charges
Il existe une charge limite CL, qui subie 1 fois par l’avion ne doit pas laisser de déformation résiduelle et l’avion doit être pilotable
Charge sûre : 50 à 70% de CL
Charge extrême (ultime): 1.5*CL (pas de rupture pour 3s)
