Étude numérique de l’influence de la vitesse d’impact sur la résistance des pales d’hélicoptères à des impacts rasants

Numerical study of the influence of impact velocity on the resistance of helicopter blades to oblique impacts

¹ ICA/Département Matériaux et Structures Mécaniques, 10 av. Edouard Belin, BP 54032, 31055 Toulouse Cedex 4, France
e-mail : pablo.navarro@isae.fr; julien.aubry@isae.fr; ferrero@cict.fr; steven.marguet@lgmt.ups-tlse.fr
² University of Balamand, Deir El-Balamand, El-Koura, Lebanon
³ Eurocopter Marignane, Aéroport International Marseille Provence, 13700 Marignane, France
e-mail : sandrine.lemaire@eurocopter.com

Reçu : 19 Septembre 2011
Accepté : 21 Mai 2012

Résumé

Dans le monde des transports, la sécurité des passagers est un aspect primordial qui doit être assuré par les constructeurs en garantissant la fiabilité de leurs structures. Les pales d’hélicoptère sont particulièrement sensibles aux impacts, et de ce fait, la compréhension des mécanismes mis en jeu pour ce type de sollicitation est primordiale. Cependant modéliser de tels phénomènes reste encore complexe et les campagnes expérimentales remplacent souvent les modèles prédictifs. Cette étude portera sur la modélisation d’impacts sur l’intrados de la pale que l’on peut assimiler en première approximation à un impact à faible incidence (15°) sur une structure sandwich tissu composite/mousse. On cherche à identifier les différents mécanismes d’endommagement de la peau en fonction de la vitesse d’impact. Pour ce faire, un modèle éléments finis a été développé. Ce modèle s’appuie sur le développement d’un élément spécifique endommageable créé à l’échelle de la mèche du tissu. Les résultats obtenus avec ce modèle corrèlent bien avec les résultats expérimentaux et permettent d’identifier les mécanismes d’endommagement des tissus composites.

Abstract

In aeronautics, passenger safety and reliability of structures are essential aspects. For the specific case of helicopters, blades are subjected to impact solicitations. Modelling these phenomena is still difficult and experimental tests often replace the prediction. This work will be focused on the experimental and numerical study of an oblique impact on the skin of the blade. It is equivalent in a first approach to an impact on a sandwich panel made up with a foam core and a thin woven composite skin. The objectives are to identify the mechanisms of damage in the skin for this kind of solicitation for various impact velocities. Thus, an F.E. explicit model has been developed. It relies on the development of a specific damageable element at the bundles scale. Numerical results obtained are correct compared to the experimental study and allow the identification of the damage mechanism of the woven skin.