La structure semi-monocoque:
Un fuselage semi-monocoque, est conçu comme ceci:
On y trouve:
- Des longerons: ce sont des poutrelles, généralement d'aluminium, en H, ou en I, qui supportent l'essentiel des efforts (surtout en flexion) du fuselage.
- Des lisses: beaucoup plus fins que les longerons, leur participation à la rigidité de l'ensemble est nettement plus modeste, mais ils sont absolument nécessaires pour supporter le revêtement, et lui donner sa forme. Sur certaines constructions récentes, les lisses, plus nombreux, et plus solides assurent seuls la rigidité de la cellule, qui, dès lors, ne contient aucun longeron.
- Des cadres: Ils donnent sa forme au fuselage, et supportent les lisses, et en partie le revêtement.
- Des cloisons transversales: leur rôle est comparable à celui des cadres, mais elles sont très nettement plus solides. Elles seront donc placées là où les contraintes sont plus importantes (emplantures d'aile, zone d'attache des moteurs, empenage, train d'atterrissage etc...).
- Un revêtement qui doit participer aussi à la rigidité générale. Il est fait de tôles ou de panneaux sandwich.
- Un plancher qui augmente encore la rigidité du tout.
Les avantages de la formule semi-monocoque sont:
La solidité, la facilité de construction,
l'habitabilité maximale du fuselage, et ce que l'on appellle
la
protection totale.
La protection totale signifie que la structure
conserve une rigidité suffisante même lorsqu'un
des
éléments est fortement endommagé.
D'où: le concepte fail-safe.
Il s'agit de s'assurer qu'une défaillance n'en entraine pas d'autres. Pour garantir cette protection totale, il éxiste plusieurs techniques:
1) La redondance: certaines pièces, ou certains systèmes sont simplement doublés, voir triplés, afin que si une défaillance se produit, une autre pièce, ou un autre système jumeau du premier prenne la relève.
2) L'utilisation de longerons partagés en sections longitudinales, comme ceci:
Il s'agit d'un longeron dont les moitiés (supérieure, et inférieure) sont réunies par une jonction rivetée.
Si une section (supérieure, ou inférieure) de ce
longeron
est fortement endomagée, l'autre section est encore
suffisante
pour supporter la charge.
De plus, une fissure qui se formerait sur une
des deux sections, et qui se propagerait serait
arrêtée au
niveau de la jonction, car il y a discontinuité
(séparation).
3) Le choix de matériaux dans lesquels les fissures se propagent lentement.
4) L'utilisation "d'arrêteurs de fissures".
Exemple: une paroi sur laquelle on a collé un "quadrillage"
en tôle, comme ceci:
Si une fissure apparait sur la paroi, et se propage, elle sera arrêtée par la zone renforcée (en mauve). Ce quadrillage de renfort étant collé, et donc ne faisant pas partie du même "bloc" en quelque sorte, il ne sera pas "contaminé" par la fissure car il y a discontinuité (séparation dans la matière).
Que ce soit pour les longerons, ou pour les parois on arrête
les
fissures grâce à une discontinuité,
pourquoi? V
ous
avez déja tous pu remarquer que lorsque vous vouliez
déchirer quelque chose d'assez résistant, c'est
le
démarrage qui est le plus difficile. Si, par exemple vous
déchirez une revue, il vous faut fournir un effort
très
intense au début, puis une fois que la déchirure
a
commencé, elle se poursuit plus facilement.
Pour traverser
une
zone de discontinuité, ou une séparation, une
fissure
rencontre une résistance comparable à celle d'un
départ.
Pour la même raison, et aussi étrange que cela
puisse
parraitre, on peut arrêter une fissure grâce
à
un......trou!
Dans le premier cas, les forces de déchirement se concentrent sur la "pointe" de la déchirure qui progresse facilement.
Dans le deuxième cas, les forces de déchirement se répartissent tout autour du trou, et pour que la fissure se poursuive de l'autre côté, il faut une contrainte plus grande. Cela correspond de fait à une sorte de nouveau départ de la fissure, donc à plus de résistance.
C'est la raison pour laquelle certains longerons ou autres pièces de soutient sont percées de trous.
