Fuselage - Fuselage

Fuselage d'un Boeing 737 illustré en marron

Dans l' aéronautique , le fuselage ( / f JU z əl ɑ ʒ / ; du français fuselé « en forme de fuseau ») est un aéronef principal de la section de corps du. Il contient des membres d'équipage , des passagers ou du fret . Dans les avions monomoteurs, il contiendra également généralement un moteur , bien que dans certains avions amphibies, le moteur unique soit monté sur un pylône fixé au fuselage, qui à son tour est utilisé comme coque flottante . Le fuselage sert également à positionner les surfaces de contrôle et de stabilisation dans des relations spécifiques avec les surfaces portantes , ce qui est nécessaire pour la stabilité et la maniabilité de l'avion.

Types de structures

Structure de fuselage en treillis tubulaire soudé Piper PA-18

Structure en treillis

Ce type de structure est encore utilisé dans de nombreux avions légers utilisant des fermes en tubes d' acier soudés . Une structure de fuselage en treillis caisson peut également être construite en bois, souvent recouverte de contreplaqué. Les structures en caisson simples peuvent être arrondies par l'ajout de longerons légers soutenus, permettant au revêtement en tissu de former une forme plus aérodynamique, ou plus agréable à l'œil.

Construction géodésique

La structure géodésique du fuselage de la cellule est exposée par des dommages au combat

Des éléments structurels géodésiques ont été utilisés par Barnes Wallis pour British Vickers entre les guerres et pendant la Seconde Guerre mondiale pour former l'ensemble du fuselage, y compris sa forme aérodynamique. Dans ce type de construction, de multiples longerons plats sont enroulés autour des gabarits dans des directions de spirale opposées, formant un aspect en forme de panier. Cela s'est avéré léger, solide et rigide et avait l'avantage d'être presque entièrement en bois. Une construction similaire utilisant un alliage d'aluminium a été utilisée dans le Vickers Warwick avec moins de matériaux que ce qui serait nécessaire pour d'autres types de structure. La structure géodésique est également redondante et peut donc survivre à des dommages localisés sans défaillance catastrophique. Un revêtement en tissu sur la structure complétait la coque aérodynamique (voir le Vickers Wellington pour un exemple d'un grand avion de guerre qui utilise ce processus). L'évolution logique de ceci est la création de fuselages utilisant du contreplaqué moulé, dans lequel plusieurs feuilles sont posées avec le grain dans des directions différentes pour donner le type monocoque ci-dessous.

monocoque shell

Le Van's Aircraft RV-7 de construction semi-monocoque.

Dans cette méthode, la surface extérieure du fuselage est également la structure principale. Une première forme typique de ceci (voir le Lockheed Vega ) a été construite en utilisant du contreplaqué moulé , où les couches de contreplaqué sont formées sur un "bouchon" ou dans un moule . Une forme ultérieure de cette structure utilise un tissu en fibre de verre imprégné de polyester ou de résine époxy, au lieu de contreplaqué, comme peau. Une forme simple de celle-ci utilisée dans certains avions de construction amateur utilise du plastique mousse expansé rigide comme noyau, avec un revêtement en fibre de verre, éliminant la nécessité de fabriquer des moules, mais nécessitant plus d'efforts de finition (voir le Rutan VariEze ). Un exemple d'un plus grand avion en contreplaqué moulé est le chasseur/bombardier léger de Havilland Mosquito de la Seconde Guerre mondiale . Aucun fuselage en contreplaqué n'est vraiment monocoque, car des éléments de renforcement sont incorporés dans la structure pour supporter des charges concentrées qui, autrement, feraient flamber la fine peau. L'utilisation de fibre de verre moulée à l'aide de moules négatifs (« femelles ») (qui donnent un produit presque fini) est répandue dans la production en série de nombreux planeurs modernes . L'utilisation de composites moulés pour les structures de fuselage s'étend aux gros avions de ligne comme le Boeing 787 Dreamliner (utilisant le moulage par pression sur des moules femelles).

Semi-monocoque

Fuselage sectionné montrant les cadres, les longerons et la peau tous en aluminium

C'est la méthode préférée de construction d'un fuselage tout en aluminium . Tout d'abord, une série de cadres ayant la forme des sections transversales du fuselage sont maintenus en position sur un support rigide . Ces cadres sont ensuite assemblés avec des éléments longitudinaux légers appelés longerons . Ceux-ci sont à leur tour recouverts d'une peau en tôle d'aluminium, fixée par rivetage ou par collage avec des adhésifs spéciaux. Le montage est ensuite démonté et retiré de la coque de fuselage terminée, qui est ensuite équipée du câblage, des commandes et des équipements intérieurs tels que les sièges et les coffres à bagages. La plupart des gros porteurs modernes sont construits en utilisant cette technique, mais utilisent plusieurs grandes sections construites de cette manière qui sont ensuite assemblées avec des attaches pour former le fuselage complet. Comme la précision du produit final est déterminée en grande partie par le montage coûteux, cette forme convient à la production en série, où de nombreux avions identiques doivent être produits. Les premiers exemples de ce type incluent les avions civils Douglas Aircraft DC-2 et DC-3 et le Boeing B-17 Flying Fortress . La plupart des avions légers en métal sont construits en utilisant ce processus.

Les structures monocoques et semi-monocoques sont toutes deux appelées structures "à peau contrainte" car tout ou partie de la charge externe (c'est-à-dire des ailes et de l'empennage, et des masses discrètes telles que le moteur) est prise par le revêtement de surface. De plus, toute la charge de pressurisation interne est portée (sous forme de tension cutanée ) par la peau externe.

Le dosage des charges entre les composants est un choix de conception dicté en grande partie par les dimensions, la résistance et l'élasticité des composants disponibles pour la construction et par le fait qu'une conception soit ou non destinée à être « auto-jigging », ne nécessitant pas de montage complet pour l'alignement.

Matériaux

Vue intérieure du fuselage en bois recouvert de tissu d'un Fisher FP-202 .

Les premiers avions étaient construits avec des cadres en bois recouverts de tissu. Au fur et à mesure que les monoplans sont devenus populaires, les cadres métalliques ont amélioré la résistance, ce qui a finalement conduit à des avions à structure entièrement métallique, avec un revêtement métallique pour toutes ses surfaces extérieures - cela a été lancé pour la première fois dans la seconde moitié de 1915 . Certains avions modernes sont construits avec des matériaux composites pour les principales surfaces de contrôle, les ailes ou l'ensemble du fuselage, comme le Boeing 787. Sur le 787, il permet des niveaux de pressurisation plus élevés et des fenêtres plus grandes pour le confort des passagers ainsi qu'un poids inférieur pour réduire les coûts d'exploitation . Le Boeing 787 pèse 1 500 lb (680 kg) de moins que s'il s'agissait d'un assemblage tout en aluminium.

les fenêtres

Les pare - brise du cockpit de l' Airbus A320 doivent résister aux impacts d' oiseaux jusqu'à 350 kt et sont en verre renforcé chimiquement . Ils sont généralement composés de trois couches ou plis, de verre ou de plastique : les deux intérieures ont une épaisseur de 8 mm (0,3 po) chacune et sont structurelles, tandis que la couche extérieure, d'environ 3 mm d'épaisseur, est une barrière contre les dommages causés par les corps étrangers et à l'abrasion , avec souvent un revêtement hydrophobe . Il doit empêcher la formation de buée à l'intérieur de l'habitacle et le dégivrage à partir de -50 °C (-58 °F). Cela se faisait auparavant avec des fils minces similaires à une lunette arrière de voiture, mais est maintenant accompli avec un revêtement transparent d' oxyde d' indium et d'étain d'une épaisseur de quelques nanomètres placé entre les plis, conducteur de l'électricité et transmettant ainsi la chaleur. Le verre incurvé améliore l' aérodynamisme, mais les critères de vision nécessitent également des vitres plus grandes. Un pare-brise de cockpit est composé de 4 à 6 panneaux de 35 kg (77 lb) chacun sur un Airbus A320 . Au cours de sa durée de vie, un avion moyen passe par trois ou quatre pare - brise , et le marché est partagé équitablement entre l' OEM et le marché secondaire à marges plus élevées .

Les vitres de la cabine , fabriquées à partir de verre acrylique étiré beaucoup plus léger que le verre , se composent de plusieurs vitres : une extérieure construite pour supporter quatre fois la pression maximale de la cabine, une intérieure pour la redondance et une vitre anti-rayures près du passager. L'acrylique est sensible au craquelage  : un réseau de fines fissures apparaît mais peut être poli pour restaurer la transparence optique .

Intégration de l'aile

Les avions « Flying wing », tels que le Northrop YB-49 Flying Wing et le bombardier Northrop B-2 Spirit n'ont pas de fuselage séparé ; au lieu de cela, ce que serait le fuselage est une partie épaissie de la structure de l'aile.

Inversement, il y a eu un petit nombre de conceptions d'avions qui n'ont pas d'aile séparée, mais utilisent le fuselage pour générer de la portance. Les exemples incluent les conceptions expérimentales de corps de levage de la National Aeronautics and Space Administration et le Vought XF5U-1 Flying Flapjack .

Un corps d'aile mélangé peut être considéré comme un mélange de ce qui précède. Il transporte la charge utile dans un fuselage produisant une portance. Un exemple moderne est le Boeing X-48 . L'un des premiers aéronefs utilisant cette approche de conception est le Burnelli CBY-3 , dont le fuselage était profilé pour produire une portance.

Galerie

Voir également

Les références

Liens externes