Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Cet article traite des charges structurales en vol et plus précisément du dimensionnement de panneaux de fuselage. En effet, sont évoquées les charges importantes propres au fuselage d'un avion : dans un premier temps, en symétrique, la pressurisation et, dans un second temps, en asymétrique, la charge latérale de dérive. Les éléments présentés dans cet article permettent ainsi d'aborder et d'analyser les principales technologies mises en œuvre dans la conception et le dimensionnement des coques de fuselage.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Yves GOURINAT : Professeur de Mécanique des Structures - Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace, Toulouse, France
INTRODUCTION
La pressurisation et la manœuvre asymétrique latérale sont les deux charges dimensionnantes d’un fuselage hors voilure. Historiquement, ces charges sont à l’origine des procédures de certification de fuselage avec notamment les accidents survenus au De Havilland Comet (Darling, K., (2005) De Havilland Comet. Crowood Press, UK.) qui ont permis de valider les structures en fatigue. Ces procédures s’intègrent à la certification structurale et à la définition des charges en vol, telles que définies par Hadjez F et al. dans .
Pour le fuselage, ces charges sont à la fois internes et externes. Internes de par la pressurisation, et externes de par la transmission des efforts issus des surfaces portantes. Les interfaces avec la voilure et son caisson central seront considérées dans le dimensionnement de la voilure elle-même, le présent article se limitant aux charges propres au fuselage, c’est-à-dire, en symétrique, la pressurisation et, en asymétrique, la charge latérale de dérive.
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Charges transmises par les cadres forts
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1. Charges internes
1.1 Pressurisation
1.1.1 Origine de la pressurisation
Le vol en altitude a progressivement rendu nécessaire le conditionnement de la cabine. Celui-ci s’est d’abord traduit par un chauffage adéquat, mais au-delà des 15 000 pieds d’altitude, et corrélativement à l’allongement de la durée des vols, les problèmes d’hypoxie, voire d’embolie, ont rendu nécessaire non seulement une alimentation en oxygène mais également une pressurisation effective de l’habitacle. De fait, après les premières expérimentations et la mise en œuvre sur les bombardiers B29 notamment, c’est l’apparition d’avions à réaction de transport de passagers (Comet, Caravelle, B707) qui a entraîné la généralisation des fuselages pressurisés.
L’importance des charges induites sur les coques pressurisées est à l’origine historique du dimensionnement en fatigue (suite aux accidents du Comet à fuselage pressurisé). D’autre part, les réservoirs des lanceurs à propergol liquide sont fortement pressurisés, ce qui rend cette charge très importante au niveau statique, la pressurisation étant ici employée pour stabiliser la coque en flambage (possible en compression et/ou en cisaillement de membrane).
HAUT DE PAGE1.1.2 Spécification en croisière
Le niveau très élevé des charges structurales induites sur la peau nécessite un compromis judicieux entre une atmosphère « confortable » et une épaisseur de paroi suffisamment limitée pour que la structure reste légère. On a donc cherché à stabiliser la pression en cabine à une valeur facilement acceptable mais néanmoins sensiblement différente de la pression au sol, et à laquelle – en outre – on puisse s’adapter rapidement pendant les phases de montée et descente.
Concrètement, la réglementation impose dans un avion civil de ne pas descendre en cabine, en service normal, en-dessous d’une pression équivalente à une altitude de 8 000 pieds (2 438 m), c’est-à-dire...
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Charges internes
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HADJEZ (F.), NECIB (B.) - Stress analysis of an aircraft fuselage with and without portholes using CAD/CAE process. - Journal of Aeronautics & Aerospace Engineering (JAAE, ISSN 2168-9792) 4#1, (2015).
-
(2) - MALLIKARJUN (V.), VIDYADHAR (P.) - Fatigue life estimation of fuselage structure due to fluctuating bending loads. - International Journal of Science & Research (IJSR ISSN 2319-7064) 3#8, (2014).
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(3) - MANJUNATH (M.), VIJETH (G.), RAJIUAL (H.), KANNAN (P.), ASHOK (K.), SHANKAR (G.) - Stress analysis and fatigue estimation of centre fuselage of an aircraft. - International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology (IJIRSET ISSN 2347-6710) 4#5, (2015).
-
(4) - ARUN (P.) - Buckling analysis & material selection of fuselage frame using CAD/CAM software. - International Journal of Research in Aeronautical & Mechanical Engineering (IJRAME ISSN 2321-3051) 3#11, (2015).
-
(5) - XUE (P.), DING (L.), QIAO (F.), YU (X.) - Crashworthiness Study of a Civil Aircraft Fuselage Section. - Latin...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Documents de certification CS25 et FAR25
http://easa.europa.eu/document-library/certification-specifications
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