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Elément de construction creux.., applicable notamment à la cons- truction. des engins aériens..
Cette- invention concerne la fabrication d'éléments de cons- truction et organes d'avions et autres engins aériens bien qu' elle soit également applicable à d'autres articles et à des articles ayant d'autres buts.
Dans la construction des avions (le terme avion doit être .entendu- comme, s'étendant à tous engins aériens.) il est essentiel d'employer un matériau léger présentant naturellement la résis- tance mécanique voulue, Dans la première période de l'aviation, afin d'obtenir la légèreté, on construisait le plus souvent des avions à l'aide de membrures en bois recouvertes d'un tissu impré- gné convenable, mais à mesure que l'aviation s'est développée; les exigences toujours accrues concernant les qualités et la solidité des engins ont conduit rapidement à la création d'aciers
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de haute qualité et d'alliages légers qui ont familiarisé les constructeurs avec l'emploi du métal et cette tendance aabouti aujourd'hui aux constructions entièrement métalliques.
La faveur rencontrée par le métal est due principalement au fait que c'est un matériau ayant des caractéristiques mécaniques uniformes, ce qui est essentiel pour la construction des engins aériens moder- nes. Toutefois, le métal présente certains inconvénients importants en ce sens qu'il est sujet à la fatigue et à la corrosion, qu'il se crique et se rompt après un certain temps de service et que, malgré la création d'alliages légers spéciaux, le métal est enco- re plus lourd- que le bois.
Le bois naturel, bien qu'il soit plus léger que le métal et qu'il présente divers avantages par rapport au métal en ce qui concerne la construction des engins aériens, a comme on le sait des inconvénients qui le rendent impropre aux besoins modernes.
Un inconvénient important réside en ce que sa résistance mécani- que est influencée considérablement par les variations hygromé- triques.
A une époque relativement récente, cependant, on s'est préoccupé de la possibilité d'améliorer la résistance du bois, de le rendre résistant à l'humidité et de lui donner une résistan- ce plus uniforme de façon à remédier aux inconvénients qui lui sont inhérents. On.
connaît maintenant un bois qui a des qualités considérablement améliorées, ce qui est obtenu- en imprégnant ou enduisant des lames de bois avec un. liant susceptible de durcir, généralement constitué par une résine synthétique résistant à l' humidité, et en comprimant l'assemblage feuilleté pour en former des planches, sous une pression élevée, tout en durcissant le liant, avec intervention de la chaleur si nécessaire, de manière que le bois ainsi comprimé et aggloméré devienne homogène et ait une plus grande densité. Un bois traité ou perfectionné de cette manière a des caractéristiques mécaniques que l'on peut régler comme on le désire et qui sont suffisamment uniformes pour qu'on
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puisse y appliquer des calculs de résistance de matériaux comme pour le métal.
Son rapport résistance/poids est beaucoup plus favorable que dans le cas du métal. Ce bois ainsi comprimé et aggloméré et de grande densité, sera désigné plus loin sous le nom de "bois homogène".
La présente invention est applicable notamment, en ce qui concerne les engins. aériens., à la fabrication de fuselages, ailes et autres surfaces portantes, longerons, mâts, ailerons, volets et autres éléments.
Au- dessin annexé, donné à. titre d'exemple :
Les fige 1 et 2 sont une élévation par côté et une coupe transversale d'un élément tabulaire, la coupe étant faite suivant la ligne II-II de la fig.l ;
Les figs 3 à. 6 montrent des fragments de panneaux ou- parois creux ;
La fig.7 est une coupe transversale d'une aile ;
La fig.8 est une coupe horizontale d'une aile d'avion cons- tituée par des sections raccordées ensemble.
Gomme on le voit aux fig. 1 et 2, la section transversale de l'élément tubulaire effilé représenté varie depuis une sec- tion approximativement rectangulaire, avec des coins arrondis, à sa grande extrémité jusqu'à une section, approximativement cir- culaire à- sa petite extrémité et est formée par plusieurs éléments ou panneaux 1 et 2.
Chaque panneau, est fait en- bois homogène comprenant des. lamelles de bois réunies par un adhésif intermédiaire et com- primées sous une pression suffisante pour que, en même temps que l'on forme le panneau, on consolide l'assemblage de lamelles et d'adhésif et on le transforme en un matériau parfaitement. ho- mogène. Les lames de bois employées ont préférablement une épaisseur inférieure ) l mm. et l'adhésif est de préférence une résine synthétique résistant à 1-*humidité.. Les lamelles de bois peuvent être enduites ou imprégnées de couches d'adhésif et l'on
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peut appliquer la chaleur pendant l'opération, en particulier si l'adhésif est d'une nature telle que la chaleur est néces- saire pour le durcir.
Les panneaux 1 et 2, en particulier quand ils ont une grande longueur peuvent être obtenus en assemblant les lames avec un adhésif et en les faisant passer progressivement soit entre des matrices, soit entre des rouleaux. Les matrices ou les rouleaux employés pour produire les panneaux 2 auront le profil arrondi nécessaire pour que l'assemblage feuilleté prenne la courbure voulue sous la compression. Dans l'exemple représenté, chaque panneau 2 a en coupe transversale la forme d'un quart de cercle et la section transversale a un rayon constant sur toute la longueur du panneau-.
Cette dernière caractéristique simplifie la fabrication des panneaux puisque la conicité de l'élément est obtenue non pas en rendant conique les panneaux arqués 2, mais en utilisant des panneaux 1 qui vont en s'effilant et qui, étant donné qu'ils sont plats ou à peu près, peuvent être découpés facilement à la forme voulue après fabrication. Lorsque les panneaux 1 et 2 ont été assemblés, on les relie ensemble d'une manière quelconque convenable. Dans l'exemple représenté les joints entre les .panne.aux. sont recouverts par des bandes 3 qui peuvent également être en bois homogène au en une autre matière et qui sont fixées aux panneaux d'une manière quelconque appro- priée, par exemple par un adhésif ou par des rivets.
Des éléments tubulaires effilés ou coniques, ou non ayant des sections transversales de forme quelconque à désirer, peuvent être obtenues d'une manière analogue à l'aide de panneaux cour- bes et de panneaux plats que l'on ajuste entre les premiers, en choisissant convenablement la forme, le nombre et la disposition des panneaux.
Des éléments importants tels que des fuselages d'avion peu- vent être construits en bois homogène à la manière décrite en référence aux figs.l et 2 et un élément effilé ou en pointe, tel que celui représenté convient tout particulièrement pour un fuse-
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lage dans lequel il est essentiel de combiner la résistance avec la légèreté. En outre la. construction décrite évite l'emploi d'un bâti ou. armature interne de renforcement.
La fig.3 montre un fragment d'un corps creux 4 constitué. par un panneau 5 et un élément ondulé 6. Les deux éléments sont en bois homogène, l'élément 6 étant ondulé pendant sa fabrication en même temps que l'on agglomère les feuilles de bois qui le composent. L'élément 5 peut être plat ou courbe et avoir une. forme quelconque désirée et se-il est courbe on lui donnera la forme voulue en même temps qu'on agglomérera les feuilles de bois dont il est composé. L'élément 6 est fixé sur l'une des faces de l' élément 5 d'une manière quelconque convenable., par exemple par un adhésif ou. par des rivets, de façon que chacun des éléments rai- disse l'autre et qu'on obtienne un élément creux, léger mais résistant en bois homogène.
Suivant une modification; .l'élément ondulé peut être disposé entre deux panneaux comme représenté à. la fig.4 dans laquelle 7 et 8 indiquent les panneaux et 9 l'élément ondulé, les différents éléments étant assemblés par exemple au moyen de rivets 10. Les ondulations des éléments ondulés peuvent avoir une forme quelconque et l'on a représenté à la fig.5 une autre réalisation dans laquelle l'élément ondulé 13 disposé entre les panneaux;11. et 12 a des ondulations en V aplati; les parties aplaties 14- formant des surfaces d'assemblage particulièrement importantes.
Dans une autre réalisation représentée à la fig.6; au lieu d'employer un élément ondulé continu comme décrit jusqu' à présent, on construit un élément creux au moyen des panneaux 17 et 18 entre lesquels on prévoit des raidisseurs individuels 16 en forme d'U comportant des rebords 19 qui permettent l'assemblage. des organes au moyen d'adhésif, de rivets ou d'autres moyens appropriés.
Des corps creux c'onstruits comme décrits en référence aux figs.3 à 6 peuvent être fabriqués sous un grand nombre de forme, par exemple des panneaux plats ou.courbes que l'on peut utiliser pour construire de grands éléments creux où. 1''on doit combiner la
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résistance avec la légèreté. Par exemple les panneaux constitu- ants de la construction représentée aux figs. 1 et 2 peuvent être établis de cette manière pour former un élément tubulaire à parois creuses en bois homogène ayant une résistance élevée.
Ce mode de construction à l'aide de bois homogène peut être employé pour construire des ailes ou d'autres éléments d'engins aériens, qui doivent résister à des efforts, et aussi pour la fabrication d' articles creux d'autres types tels que des portes, des planchers ou d'autres éléments d'engins aériens ou encore dans d'autres buts.
La fig.7 montre en coupe transversale une aile creuse à double paroi. Cette aile est constituée par des parois interne et externe 20 et 21 faites en bois homogène et auxquelles on a donné la forme voulue en même temps que l'on agglomérait les lames de bois dont elles sont composées. Ces parois, en particulier dans le cas d'une aile de grande dimension, peuvent elles-mêmes être constituées par des panneaux assemblés et raccordés, les joints étant décalés de façon à distribuer les efforts de cisail- lement qui se développent pendant le fonctionnement. Les parois 20 et 21 sont espacées l'une de l'autre par des raidisseurs 22 ou bien l'espace intermédiaire peut être occupé par un élément raidisseur ondulé, suivant les constructions représentées aux figs. 3 à 6.
Les parois peuvent être écartées l'une de l'autre sur le bord de fuite de l'aile et fixées par exemple par un adhésif sur un organe longitudinal 23 présentant des feuillures appropriées, comme représenté. On peut utiliser des organes de soutien quelconques appropriés à l'intérieur de l'aile. On a représenté des parois longitudinales 24 fixées à la paroi interne 21 par des moulures 25. Les divers éléments de l'aile, que l'on vient de mentionner, en plus des parois peuvent être faits en bois homogène.
On a représenté à la fig. 8 un autre mode de construction d'ailes d'avion ou construction similaire suivant lequel l'aile. est constituée par un élément creux formé de plusieurs sections 26 raccordées les unes aux autres. D'une façon analogue à celle
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expliquée plus haut; chaque section. elle-même peut. être une construction à double paroi et être. constituée par des panneaux.
Chaque section 26 va en s'effilant dans une direction allant du fuselage 27 à la pointe 28 de l'aile. La conicité peut exister à la fois dans la largeur et dans l'épaisseur de chaque section.
Les sections s'emmanchent les unes sur les autres comme représen- té, et le bord externe de chacune porte contre une butée 29 pré- vue. sur la section voisine. Un. chapeau 30 est disposé sur le bord de 1' aile et est relié par des tirants 31 d'un type quelcon- que au. fuselage. 27. En tendant les tirants 31 on maintient les sections 26 assemblées pour former une alla rigide. De longs ar- ticles creux à parois sensiblement parallèles peuvent comporter des sections dont les extrémités. sont établies de manière à s' assembler comme des joints à emboîtement;
les extrémités seule- ment des sections allant alors en pointe ou étant modifiées autrement comme dimension au comme forme.,
En fabriquant des éléments creux suivant l'invention, on peut rendre le. baise à la compression, plus épais et. plus. dense aux endroits où une plus grande résistance est nécessaire qu'à d'autres endroits e.t l'on peut graduer l'épaisseur et/ou. la den- sité entre ces endroits.. Ceci. peut être obtenu. en profilant. con- venablement les matrices ou autres organes utilisés pour agglomé- rer le bais et/'ou.en intercalant de. courtes lames additionnelles entre les lames principales aux endroits qui doivent avoir une. plus grande résistance..
Sous une forme modifiées on peut obtenir la variation de résistance voulue le long d'un élément creux à double paroi en faisant varier l'épaisseur de la paroi progressi- vement ou par étage de manière que l'élément présente une surface externe lisse et une forme en gradin à l'intérieur, Une aile ou élément analogue construit de cette façon aurait sa section trans- versale la plus épaisse à sa racine, c.'est-à-dire du côté du fuse- lage et les sections diminueraient progressivement d'épaisseur vers la pointe..
En graduant la densité et/ou l'épaisseur des pa- rois d'un élément creux suivant les forces calculées auxquelles
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cet élément doit être soumis pendant l'emploi, en particulier dans le cas d'ailes ou d'autres éléments travaillants d'un engin aérien, on peut réaliser une économie considérable de matière et augmenter en conséquence la légèreté d'un élément puisque l' on n'a besoin de prévoir que la quantité de matière voulue ayant une densité et une résistance convenablement calculées en un point quelconque donné de l'élément suivant en ce qui est néces- saire pour absorber les efforts existant en ce point. On évite ainsi un excédent de matière et de poids et l'on peut supprimer les supports ou. armatures internes.
Dans le cas d'éléments creux fabriqués suivant l'invention, qui sont constitués par des sections raccordées rigidement en- semble, le raccordement des diverses sections peut être accompli d'une manière quelconque appropriée. On peut employer par exemple le rivetage car le bois homogène, dont les sections sont compo- sées, est suffisamment tenace pour cela mais on peut également raccorder les sections d'une autre matière et en particulier par clavetage.
Dans certains cas, il peut n'être pas nécessaire de fabriquer un élément creux suivant l'invention entièrement en bois homogène; il peut être suffisant pour les buts visés que certaines parties seulement des éléments soient en cette matière tandis que d' autres seront en bois naturel. Par exemple dans un élément à double parois la paroi interne peut etre en bois naturel et la paroi externe en bois homogène. De même les divers éléments et organes, même s'ils sont entièrement en bois homogène peuvent être en bois homogène présentant différents degrés d'agglutina- tion et par conséquent de densité et de résistance.
Dans la fabrication, les lamelles de bois employées peuvent être disposées de manière que toutes leurs fibres sont sensible- ment parallèles ou se croisent à un angle quelconque désiré.
Lorsqu'on effectue une compression très élevée, les fibres, si elles se croisent peuvent s'entailler les unes les autres et s' endommager, ce qui donne un produit moins résistant. Dans ce cas,
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les fibres sont arrangées de préférence principalement dans une. direction parallèle. Quand on emploie du bois naturel ayant une densité d'environ 0,65, on a trouvé que la densité optima- après compression doit avoir une valeur moyenne de 0,9 car ceci donne le meilleur rapport résistance/poids. Dans ce cas, les lamelles de bois peuvent être disposées de manière que leurs fibres se croi- sent obliquement mais pour des densités plus élevées, les fibres doivent de préférence être disposées dans des directions généra- lemen.t parallèles.
REVENDICATIONS,¯
1. Un. élément creux utilisable pour constituer des éléments d'engins aériens et autres applications, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs organes assemblés rigidement pour former l' élément et qui sont constitués en totalité. ou. en partie par un assemblage de minces lamelles de bois unies par un adhésif et conformées sous une pression suffisante pour que, en même. temps que l'on. forme l'élément, l'assemblage se trouve transformé. en une structure ligneuse parfaitement homogène.