ARRIERE PLAN DE L'INVENTION

Les atterrisseurs d'aéronefs comportent générale ^¬ ment un caisson relié à l'aéronef et dans lequel est pla ^¬ cé un amortisseur. L' atterrisseur comporte également une tige d' atterrisseur prévue pour pénétrer partiellement dans le caisson et y coulisser. Cette tige est reliée d'une part à l'amortisseur et d'autre part à un mécanisme porte essieux sur lequel sont montées des roues de roule ^¬ ment de l'aéronef sur le sol.

La tige a donc une fonction de lien mécanique en ^¬ tre les roues et l'aéronef pour en permettre le roulement au sol. La tige d' atterrisseur est par conséquent un or ^¬ gane mécanique particulièrement sollicité lors de l'atterrissage car elle doit supporter l'impact d'atterrissage, porter l'aéronef lors du roulement sur le sol et transmettre les efforts de freinage des roues sur le sol pour permettre l'arrêt de l'aéronef. Par consé ^¬ quent la tige d' atterrisseur doit accepter des efforts de compression dans le sens de l'axe de tige et des efforts de flexion par exemple lors du freinage.

Pour résister à de tels efforts, les tiges d' atterrisseurs sont généralement réalisées par forgeage d'une pièce pleine en forme de T ou en forme de Y. Le forgeage permet d'améliorer la résistance mécanique de la tige. Après forgeage, la tige en T ou en Y est alésée se ^¬ lon un axe principal de la forme en T ou en Y de manière à former une partie tubulaire apte à recevoir une portion de l'amortisseur télescopique et permettant un allégement de la tige. L'alésage s'étend parfois sur plus d'un mètre dans la pièce forgée, ce qui allonge le temps de produc ^¬ tion. Cette pièce forgée et allésée est particulièrement coûteuse et complexe à réaliser. Sa réalisation impose d'avoir des moyens de forgeage de taille importante. Par exemple une tige d' atterrisseur d'un aéronef de type AIR ^¬ BUS A320 ® implique de réaliser une pièce forgée d'environ 1,50 mètre de long et d'environ 1.20 mètre de large. Une telle pièce ne peut être forgée qu'avec des moyens de forge rares et donc coûteux.

OBJET DE L'INVENTION

Un objet de la présente invention est donc de ré ^¬ aliser une tige d' atterrisseur de coût réduit.

RESUME DE L'INVENTION

Afin de répondre à cet objet, il est proposé une tige d' atterrisseur pour aéronef, comportant une partie tubulaire pour recevoir un amortisseur et une partie porte essieux située en bout de la partie tubulaire et adaptée à recevoir un mécanisme de support de roues d' atterrisseur . Cette tige est essentiellement caractéri ^¬ sée en ce que la partie tubulaire et la partie porte es ^¬ sieux sont réalisées en des matériaux métalliques dis ^¬ tincts l'un de l'autre, la partie tubulaire étant en un premier matériau métallique et la partie porte essieux étant en un second matériau métallique, la partie tubu ^¬ laire et la partie porte essieux étant reliées entre el ^¬ les par au moins une soudure.

Il y a un grand nombre d'avantages à réaliser une tige d' atterrisseur en soudant une partie tubulaire, par exemple réalisée par extrusion, avec une partie porte es ^¬ sieux en un autre matériau tel qu'un matériau forgé ou un matériau moulé et compacté iso statiquement à chaud. En particulier, on n'est plus obligé de réaliser une perfo ^¬ ration de la tige en T pour former la partie tubulaire. Par ailleurs au lieu de former une tige d'une seule pièce, celle-ci est en plusieurs parties réalisées sépa ^¬ rément les unes des autres avant d'être assemblées par soudure. Grâce à l'invention, les moyens de production utilisés pour produire la tige, tels que des moyens de matriçage ou de compaction iso statique à chaud peuvent être de taille inférieure à ce qu'ils seraient si la tige était en une seule pièce.

En particulier, compte tenu des contraintes méca ^¬ niques locales devant être supportées par la tige, il est obligatoire que la partie porte essieux soit particuliè ^¬ rement résistante. Grâce à l'invention, il n'est plus obligatoire que la partie tubulaire de la tige soit en un matériau présentant les mêmes caractéristiques de résis ^¬ tance que le matériau résistant de la partie porte es- sieux. Ainsi, si pour lui conférer une résistance mécani ^¬ que importante, la partie porte essieux doit être forgée ou réalisée par compaction isostatique à chaud d'une pièce moulée, ces opérations de forgeage ou de compaction à chaud peuvent être limitées au strict nécessaire, c'est-à-dire à la seule partie de la tige destinée à re ^¬ cevoir le mécanisme de support de roues, sans concerner la partie tubulaire. La partie tubulaire n'est donc pas forcément forgée ou compactée à chaud. En l'occurrence, comme on le verra par la suite la partie tubulaire est préférentiellement produite par extrusion afin d'orienter ses fibres de manière à améliorer la résistance à la flexion de la tige selon l'invention. Par conséquent, cette partie tubulaire peut être produite avec des tubes profilés standards simplement découpés à longueur.

Pour répondre à l'objet précité, il est aussi proposé selon l'invention, un procédé de fabrication d'une tige d' atterrisseur pour aéronef, dans lequel, par une opération de soudure on relie entre elles :

une partie tubulaire adaptée pour rece- voir un amortisseur de 1 ' atterrisseur ; avec

une partie porte essieux adaptée à re ^¬ cevoir un mécanisme de support de roues d' atterrisseur,

la partie tubulaire et la partie porte essieux étant respectivement réalisées en des premier et second matériaux métalliques respectivement distincts l'un de l'autre et la partie porte essieux étant préférentielle- ment réalisée par forgeage ou compaction à chaud d'une pièce moulée.

L' invention porte également sur un atterrisseur comportant une tige d' atterrisseur telle que celle préci ^¬ tée et/ou celle réalisée conformément au procédé de 1 ' invention .

L'invention porte enfin sur un aéronef caractérisé en ce qu'il comporte au moins un atterrisseur selon 1 ' invention .

La fabrication de la partie porte essieux d'une tige d' atterrisseur selon l'invention se fait par des opérations de forgeage, telles que de l'estampage ou du matriçage ou une opération de moulage suivie d'une com ^¬ paction à chaud. Même si la partie tubulaire peut aussi être réalisée par forgeage, on préfère généralement la réaliser par extrusion.

Pour la compréhension de la présente invention

1' extrusion n'est pas considérée comme une opération de forge, la forge consistant à matricer et/ou estamper et/ou frapper et non à extruder.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement li ^¬ mitatif, en référence aux dessins annexés, dans les ^¬ quels :

- les figures la et lb présentent la réalisation d'une tige d' atterrisseur en Y selon un premier mode de réalisation de l'invention ;

- les figures 2a et 2b présentent la réalisation d'une tige d' atterrisseur en T selon un second mode al- ternatif de réalisation de l'invention ; - les figures 3a et 3b présentent la réalisation d'une tige d' atterrisseur en T selon l'invention suivant un mode alternatif à celui de la figure 2b (Sur ces figu ^¬ res la, lb, 2a, 2b, 3a, 3b la tige et ses constituants sont vus en sections longitudinales selon l'axe X-X. Les figures la, 2a, 3a montrent les pièces formant les tiges avant assemblage et les figures lb, 2b, 3b montrent les tiges respectives après assemblage) .

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Comme indiqué précédemment, l'invention consiste essentiellement en une tige d' atterrisseur 1 destinée à coulisser au moins partiellement dans un caisson d' atterrisseur (non représenté sur les figures).

Cette tige est réalisée en soudant, via une sou- dure 4 préférentiellement annulaire, une partie porte es ^¬ sieux 2 réalisée par forgeage ou moulage avec compaction à chaud, avec une partie tubulaire 3 ou tube 3.

Le forgeage comporte au moins une opération de matriçage .

La compaction ou compactage à chaud d'une pièce moulée (aussi connue sous l'acronyme HIP pour Hot isosta- tic pressing) consiste à mouler une pièce métallique aux formes requises et à la placer dans l'enceinte d'un four où la pression ambiante est de plusieurs centaines de Bars, préférentiellement comprise entre 1000 et 1500 Bars et où la température est importante sans excéder la tem ^¬ pérature de fusion du matériau métallique formant la pièce. Dans ces conditions, les porosités éventuelles de la pièce moulée disparaissent en partie, améliorant ainsi les caractéristiques mécaniques de la pièce moulée de fa ^¬ çon sensiblement équivalente à ce qu'elles seraient si elle était obtenue par forgeage. Compte tenu des condi ^¬ tions de pression et température internes à l'enceinte du four, cette technique n'est utilisable que pour des piè- ces de dimensions réduites. Grâce à l'invention, la ou les parties non assemblées de la tige, comme la partie porte essieux 2a, 2d, sont de dimensions compatibles avec les enceintes de fours de compaction à chaud, permettant ainsi de réaliser des portions de tiges d' atterrisseur avec des fours pressurisés standards. On note qu'il peut être avantageux de mouler une pièce plutôt que de la for ^¬ ger car le moule permet d' obtenir directement des formes requises que l'on ne peut obtenir directement par for- geage .

Comme on le voit sur les figures lb, 2b, 3b, la tige d' atterrisseur 1 s'étend selon un axe longitudinal X-X et comprend des première et seconde extrémités la, lb distantes l'une de l'autre.

La partie tubulaire 3 s'étend entre la soudure 4 et la première extrémité la.

La partie porte essieux 2 s'étend entre cette soudure 4 et la seconde extrémité lb.

L' atterrisseur comporte un amortisseur (non représenté sur les figures) qui est prévu pour pénétrer dans le caisson et venir en appui contre la tige d' atterrisseur 1, et pénétrer au moins partiellement à l'intérieur de la partie tubulaire 3. On note que dans certains cas, la partie tubulaire 3 peut servir de piston d'amortisseur, le corps de l'amortisseur étant constitué dans le caisson. L'amortisseur permet d'amortir les mouvements de coulissement de la tige d' atterrisseur à l'intérieur du caisson d' atterrisseur .

Le caisson est prévu pour être assemblé à l'aéronef et la partie porte essieux 2 est prévue pour recevoir un mécanisme de support de roues d' atterrisseur . Ce mécanisme de support de roues d' atterrisseur n'est pas représenté sur les figures mais peut être constitué :

- soit de roulements montés autour de l'essieu 2d de la tige d' atterrisseur, comme dans le cas de la tige en T des figures 2a et 2b ou de la tige en T des figures 3a, 3b ;

- soit, dans le cas de la tige en Y des figures la, lb, d'un bogie (non représenté sur les figures) des ^¬ tiné à porter plusieurs roues à l'aide d'au moins plu- sieurs essieux désaxés.

La tige d' atterrisseur des figures la et lb (la figure la présente la tige en Y avant soudage et la fi ^¬ gure lb après soudage) est une tige en Y prévue pour por ^¬ ter un bogie doté d'une barre / balancier de bogie montée pivotante par rapport à la partie porte essieux de la tige en Y. Ce bogie, non représenté sur les figures, com ^¬ porte plusieurs essieux dont les axes sont espacés entre eux pour porter respectivement au moins une paire de roues avant et au moins une paire de roues arrière.

Afin de réaliser une tige droite d' atterrisseur, conforme aux différents modes de réalisation de l'invention et réalisant une interface entre le caisson, l'amortisseur et le mécanisme de support de roues d' atterrisseur, on utilise un tube 3 constituant un fût, et une ou plusieurs pièces forgée ou moulées puis compac ^¬ tées à chaud 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g. Ces pièces 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g constituent la partie porte es ^¬ sieux 2. Ces pièces (forgées / matricées ou moulées et compactées à chaud) ont pour particularité d' avoir de pe- tites longueurs, en regard de la longueur de la partie tubulaire 3. De telles pièces matricées 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g de la partie porte essieux 2 sont réalisables avec des moyens de matriçage ou compactage à chaud de tailles réduites par rapport aux moyens de matriçage qui sont nécessaires pour réaliser une tige d' atterrisseur en une seule pièce de taille équivalente, matricée ou moulée et compactée à chaud.

Comme on le verra par la suite, étant donné que la tige est réalisée en soudant plusieurs parties entre elle, les matériaux la composant peuvent être sélection- nés de manière à obtenir des caractéristiques optimales pour chaque zone de la tige 1.

Ainsi :

- le premier matériau de la partie tubulaire 3 est préférentiellement choisi dans un groupe de matériaux comprenant un alliage d'aluminium, un alliage de titane ; et

- le second matériau de la partie porte essieux forgée 2 est préférentiellement choisi dans un groupe de matériaux comprenant des aciers, des alliages d'aluminium ou de titane.

Le premier matériau de la partie tubulaire 3 est par conséquent choisi pour sa capacité à fléchir sans rompre et/ou pour sa légèreté et/ou pour sa capacité à ne pas flamber sous l'effet de l'impact d'atterrissage alors que le second matériau de la partie porte essieux 2 est choisi pour sa capacité de résistance à la traction et/ou à la compression et/ou à la corrosion.

Par exemple si l'on veut obtenir une tige d' atterrisseur légère et ayant une importante résistance à la corrosion, le premier matériau sera un alliage d'aluminium qui est léger et le second matériau un al ^¬ liage de titane peu sensible à la corrosion.

A ce sujet, on note que la zone de la tige d' atterrisseur qui est la plus sensible à la corrosion est située au niveau de la partie porte essieux 2 qui est la plus proche du sol et par conséquent la plus suscepti ^¬ ble de recevoir des projections de produits chimiques tels que des dégivrants de piste ou des impacts de pièces présentes sur le sol comme des pierres.

L'invention permet également de jouer sur l'orientation des fibres de la tige.

Ainsi, comme la partie tubulaire 3 est préféren- tiellement réalisée par extrusion d'un premier matériau selon un axe d' extrusion, on oriente les fibres de la partie tubulaire 3 parallèlement entre elles et à l'axe longitudinal X-X. La partie tubulaire 3 ainsi obtenue possède une capacité de flexion accrue tout en ayant un risque de rupture au choc réduit par rapport à une pièce forgée. De plus, comme la partie porte essieux 2 est sou ^¬ dée en bout de la partie tubulaire 3, les fibres de la partie tubulaire 3 sont alors orientées dans un même sens par rapport à cette partie porte essieux forgée 2. Le travail de conception d'une tige d' atterrisseur résis- tante est ainsi facilité puisque l'on connaît exactement l'orientation des fibres de la partie tubulaire 3 à l'endroit de sa zone de contact avec la pièce porte es ^¬ sieux 2. Ceci ne serait pas le cas si la tige était ré ^¬ alisée d'une seule pièce matricée puisque le matriçage aurait pour effet de dévier au moins les fibres superfi ^¬ cielles de la tige.

Selon l'invention, les géométries respectives de la partie porte essieux 2 et de la partie tubulaire 3 peuvent être prévues pour qu'à l'endroit de la zone de contact Z entre la partie tubulaire 3 et la partie porte essieux 2, la majorité des fibres (tant les fibres de la partie tubulaire 3 que les fibres de la partie porte es ^¬ sieux 2 au niveau de la zone de contact) avant soudage :

- viennent, comme sur la figure la, tangenter des lignes de directions parallèles à l'axe longitudinal X-X de la partie tubulaire 3 ; ou

- viennent, comme sur les figures 2a, 3a, tangen ^¬ ter des lignes de directions perpendiculaires à l'axe longitudinal X-X de la partie tubulaire 3.

On note que l'extrusion du premier matériau formant la partie tubulaire 3 est généralement réalisée en poussant ce matériau à l'état ductile au travers d'une filière et de manière à former simultanément une zone creuse à l'intérieure du premier matériau lors de son ex- trusion. La partie tubulaire 3 est produite par simple extrusion sans avoir à aléser une pièce forgée pour former le tube. On économise ainsi une opération d'alésage de pièce forgée jusqu'alors particulièrement coûteuse en temps et en matière.

Dans le mode de réalisation de la tige en Y des figures la et lb, la partie porte essieux 2 porte deux excroissances 2a, 2b s' étendant parallèlement entre elles et parallèlement à l'axe longitudinal X-X de la partie tubulaire 3.

Ces excroissances 2a, 2b qui sont en forme de plaques sont espacées l'une de l'autre pour former lors- qu'assemblées une fourchette en Y visible à la figure lb.

Chaque excroissance 2a, 2b présente un alésage propre 6a, 6b s' étendant selon un axe transversal Z-Z perpendiculaire à l'axe longitudinal X-X de la partie tu ^¬ bulaire 3.

Comme indiqué précédemment, cette fourchette en Y permet le montage en chape d'une barre balancier du méca ^¬ nisme de support de roues de 1 ' atterrisseur, en l'occurrence un bogie. Cette barre balancier passe entre les excroissances 2b, 2c et pivote selon un pivot trans ^¬ versal (non visible sur les figures) s' étendant, selon l'axe transversal Z-Z, à l'intérieur des alésages 6a, 6b des excroissances 2b, 2c.

La tige d' atterrisseur 1 en Y est ainsi formée :

- d'une partie porte essieux 2 en forme de four ^¬ chette en Y et comprenant au moins une pièce forgée 2a, et préférentiellement trois pièces forgées 2a, 2b, 2c ; et

- d'une partie tubulaire 3 en matériau métallique soudée à cette pièce forgée 2a de la partie porte essieux 2.

On note que pour former la fourchette en Y on peut, conformément à l'exemple de la figure la, utiliser - une portion centrale 2a de la partie porte es ^¬ sieux 2 qui est soudée à la partie tubulaire 3 ; et

- de deux portions latérales 2b, 2c respective ^¬ ment soudées à la portion centrale 2a de manière à former les excroissances de la partie porte essieux forgée 2a.

Ces portions latérales 2b, 2c sont préférentiel- lement soudées à la portion centrale 2a par soudage par friction .

Alternativement à ce mode de réalisation de cette figure la, la partie porte essieux en forme de fourchette Y peut être formée par forgeage d'une seule pièce mono ^¬ bloc. Pour cela on crée par matriçage d'un bloc métalli ^¬ que présentant une zone destinée à être soudée à la par ^¬ tie tubulaire et deux zones destinées à former les ex- croissances 2b, 2c. Alternativement, ce bloc métallique peut être réalisé par moulage puis compactage isostatique à chaud avant d'être soudé à la partie tubulaire.

On note aussi que la soudure 4 par friction de la partie tubulaire 3 avec la partie porte essieux 2a est préférentiellement réalisée par mise en rotation relative de la partie porte essieux 2a et de la partie tubulaire 3. La soudure des pièces 2b et 2c sur la pièce 2a est ré ^¬ alisée après la soudure 4.

On note aussi que la soudure par friction de la portion centrale 2a de la fourchette (figure lb) avec les portions latérales 2b, 2c respectives peut être une sou ^¬ dure par friction linéaire.

L'avantage des soudures par friction est qu'elles créent une diffusion atomique à l'interface entre les parties soudées, la qualité de la liaison ainsi obtenue est supérieure à celle des matériaux utilisés. Il n'y a pas besoin de métal d'apport ce qui permet de souder des matériaux différents. Les soudures utilisées pour réali ^¬ ser la tige selon l'invention et mettre en œuvre le pro- cédé de l'invention sont préférentiellement par friction inertielle, linéaire ou orbitale permettant de conserver les propriétés des matériaux forgés et les propriétés du matériau formant la partie tubulaire devant recevoir 1 ' amortisseur .

A titre d' illustration, un atterrisseur comportant une tige d' atterrisseur en fourchette pour le montage en chape d'une barre balancier est présenté sur le document brevet GB 2474686. Sur ce document, la tige d' atterrisseur porte un mécanisme de support de roues qui est un bogie dont la barre balancier pivote selon un pi ^¬ vot transversal passant par les alésages des excroissan ^¬ ces. La tige de cet atterrisseur de l'art antérieur est en une seule pièce et pourrait avantageusement être rem ^¬ placée par la tige d' atterrisseur de la figure lb.

Dans le mode de réalisation de la tige des figu ^¬ res 2a et 2b (la figure 2a présente la tige en T avant soudage et la figure 2b après soudage) , la partie porte essieux 2 possède aussi deux excroissances latérales. Mais dans ce cas, ces excroissances forment des essieux 5a, 5b s' étendant respectivement selon un axe d'essieux Y-Y. Ces essieux 5a, 5b s'étendent de part et d'autre d'un axe longitudinal X-X de la partie tubulaire 3 et l'axe d'essieux Y-Y est perpendiculaire à l'axe longitu ^¬ dinal X-X de manière que la tige d' atterrisseur 1 soit en forme de T.

Dans ce mode de réalisation des figures 2a, 2b, les essieux 5a, 5b font partie intégrante de la partie porte essieux forgée 2 est sont donc des excroissances forgées de cette partie porte essieux. On a ici une continuité structurelle du matériau entre les essieux 5a, 5b et la partie porte essieux 2. On limite ainsi le ris ^¬ que de rupture de la liaison entre la partie porte es ^¬ sieux 2 et les essieux 5a, 5b puisqu' ils sont le résultat du travail par forgeage d'un seul bloc métallique.

Idéalement, comme on le voit sur la figure 2a, la partie porte essieux 2 est réalisée avec un seul axe for ^¬ gé qui peut être plein ou creux. La portion centrale de cet axe d'essieux 2d est soudée préférentiellement par friction linéaire avec la partie tubulaire 3.

Deux couronnes 2e, 2f sont respectivement soudées concentriquement autour de l'axe 2d de la partie porte essieux 2. Ces couronnes 2e, 2f sont réparties symétri ^¬ quement de part et d'autre de l'axe X-X et forment des couronnes de fixation des stators de freins de 1 ' atterrisseur .

Ces couronnes ou collerettes de frein 2e, 2f sont préférentiellement soudées par friction inertielle sur la barre porte essieux. Des perçages sont réalisés au tra ^¬ vers de ces couronnes pour le passage de goujons de fixa- tion des freins.

Dans un mode alternatif, non représenté sur les figures, on peut aussi imaginer que les essieux soient formés par une barre transversale distincte de la partie porte essieux 2, cette barre transversale étant par exem- pie emmanchée dans un alésage formé dans la partie porte essieux et s' étendant selon l'axe d'essieux perpendicu ^¬ laire à l'axe longitudinal de la partie tubulaire.

Un autre mode de réalisation de tige en T est présenté aux figures 3a et 3b. Sur ce mode, la tige com- porte :

- une portion centrale 2g de la partie porte es ^¬ sieux 2 qui est soudée à la partie tubulaire 3 ; et

- deux portions latérales tubulaires 2h, 2i res ^¬ pectivement soudées à la portion centrale 2a de manière à former des essieux droit et gauche 5a, 5b de la partie porte essieux 2 ; et

- deux disques annulaires 2e et 2f similaires à ceux de la figure 2b (chaque disque 2e et 2f respectif est soudé à un des essieux respectifs 2h, 2i de la tige. Ces disques 2e et 2f permettent chacun de fixer un frein correspondant) .

La portion centrale 2g peut être réalisée par forgeage ou moulage / compactage isostatique à chaud. Les essieux 2h, 2i sont des tubes formés par extrusion ou moulage et compactage à chaud ou éventuellement par for ^¬ geage. Ces essieux 2h, 2i sont soudés à la portion cen ^¬ trale 2g par friction orbitale. Ce mode de réalisation permet une réduction de la taille des pièces formant la tige, puisque contrairement au mode de la figure 2b, ici la partie porte essieux 2 a une longueur réduite et est formée de deux petits essieux soudés à une portion cen ^¬ trale 2g. Avec ce mode, on peut réaliser la partie tubu- laire 3 et les essieux 2h, 2i à l'aide de profilés tubu- laires standards extrudés ou filés et la portion centrale 2g étant une des seules pièces forgées ou moulées et com ^¬ pactées, car elle est la partie de la tige 1 soumise aux contraintes d'usage les plus fortes. Avec ce mode de ré ^¬ alisation, on évite d'avoir à réaliser des essieux tubu- laires 2h, 2i en alésant des pièces forgées.