Brevet FR2828869A1 — publié le 20030228

de type ballon sphérique. La présente invention concerne un bras de support pour une porte de passagers d'avion, formé d'une structure bombée constituant des cavités, pour relier de manière mobile la porte à un châssis faisant partie de la cellule de l'avion, le bras de support ayant des moyens de ré s ception pour recevoir des moyens de liaison permettant une liaison mobile d'une part avec la porte et un moyen d'entraînement en pivotement et d'autre part avec le cadre intégré dans la cellule, de façon à pouvoir dépla cer la porte à l'aide du bras de support suivant une trajectoire de soulè vement et une trajectoire de pivotement. o Une porte de passagers ouvre ou ferme une ouverture dans la cellule (fuselage) d'un avion pour accéder à la cabine de passagers. La porte de passagers encore appelée ci-après tout simplement porte, d'un avion est tenue et montée sur un bras de support, de manière mobile grâce à deux bras triangulaires. Le bras de support est monté à rotation sur le cadre intégré dans la cellule du fuselage de l'avion. Un moyen d'entraînement d'ouverture de secours par exemple un vérin avec une tige de poussée est fixé d'un côté au bras de support et de l'autre à la porte. Cet entraînement d'ouverture de secours permet de déplacer la porte en cas d'incident. o Dans les avions actuels, ce bras de support est une pièce coulée en alliage d'aluminium ou fraisée. Ce bras de support, métallique réalisé en une seule pièce présente une construction à cavités et sa cons truction est optimisée du point de vue de l'alliage en aluminium et de l'épaisseur des parois. Le bras de support constitue un corps bombé qui possède en vue de dessus un plan bombé, en forme de L. Pour recevoir les moyens de liaison, le bras de support comporte des moyens de réception prévus sur les faces frontales du bras de support. Par rapport au cadre intégré dans la cellule du fuselage, le bras de support avec ses moyens d'entraînement situés du côté frontal, est monté dans un axe de rotation porté par le cadre. Au niveau de l'autre face frontale du bras de support, les moyens de réception portent les bras triangulaires reliés dè manière mo bile à la porte. L'entrâînement pour l'ouverture de secours est également tenu et monté dans le moyen de réception du bras de support et un moyen de transmission de force de l'entraînement d'ouverture de secours est relié à la porte. Le mouvement de la porte est en général lié au mouvement du bras de support. Le bras de support guide la porte pendant l'opération d'ouverture et de fermeture sur une trajectoire de soulèvement et de pivo tement. Le bras de support reçoit tout le poids de la porte et les sollicita tions exercces sur celle-ci. Lorsque la porte est ouverte, le bras de support réduit né cessairement la section d'ouverture de secours de l'ouverture de porte. Sa forme extérieure trouvoe jusqu'ici constitue un optimum entre la réduction de la section d'ouverture de secours et ses fonctions. C'est pourquoi on ne o cherche aucune modification à la forme extérieure du bras de support. Ce bras de support forme une articulation reliant de ma nière mobile la porte de passagers au châssis intégré dans la cellule de l'avion. Pour cela, le bras de support comporte des moyens de réception permettant grâce à des moyens de liaison de réaliser une liaison mobile is d'une part avec la porte de passagers et un moyen d'entrâînement d'ouverture de secours et d'autre part avec le cadre intégré dans la cellule. Ce bras de support réalise ainsi sa fonction d'articulation et sa fonction de mouvement à la fois pendant l'opération d'ouverture et celle de fermeture et en cas de secours il réalise la fonction d'ouverture de secours. o Le bras de support doit répondre à des flux de forces com pliqués dans un volume étroit (efforts longitudinaux, efforts transversaux, efforts de flexion et efforts de torsion). Pour cette raison jusqu'à présent le bras de support n'a été réalisé qu'avec des matériaux ayant un réseau isotrope. :5 A partir du grand nombre de possibilités de sollicitations appliquées au bras de support on a deux sollicitations importantes. L'une des sollicitations correspond à un incident en cas de blocage possible de la porte au moment de son soulèvement; l'autre sollicitation se produit lors de l'ouverture par la force exercée par l'entraînement d'ouverture de se cours pendant le mouvement de basculement de la porte. Le bras de support à construction avec cavités résiste à de telles sollicitations intenses et néanmoins dans la construction aéronauti que on cherche à améliorer la construction légère de la porte et réduire ainsi le poids du bras de support. Malgré une fabrication du bras de sup s5 port en fonte d'aluminium, ce bras reste relativement lourd. De plus la faible isolation thermique du bras de support à la hauteur du vol de croi sière constitue un inconvénient. Déjà après une heure de vol. le bras de support ne présente plus qu'une température de surface d'environ 8,5 C pour une température de 23 C à l'intérieur de la cabine. Cette faible tem pérature influence la perception de bien étre du passager qui se trouve au voisinage immédiat. La présente invention a pour but de développer l'isolation s thermique d'un bras de secours et de réduire son poids tout en répondant aux conditions de sécurité constructives, strictes. A cet effet l'invention concerne un bras de support pour porte de passagers d'avion, caractérisé en ce que la structure du bras de support est formée d'une matière composite renforcée par des fibres et la o matière composite renforcée de fibres qui constitue la structure est formée d'éléments de structure séparés. Ainsi, le bras de support se compose d'un corps courbé es sentiellement en forme de L. Ce corps comporte des cavités. Le corps en forme de L est allongé et relativement plat pour revenir au niveau d'une extrémité, pratiquement à l'équerre. Par son contour extérieur, le corps de support correspond au contour connu d'un bras de support en alumi nium. La structure du bras de support est formée d'une matière composite renforcée par des fibres c'est-à-dire une matière anisotrope. La matière composite renforcce de fibres est formée d'une matière fibreuse intégrée dans une matrice formée d'une masse de résine réactive, durcie. Le bras de support peut par exemple étre fabriqué en un matériau composite renforcé par des fibres de carbone. La matière compo site renforcce de fibres qui constitue la structure est formée des différents éléments de structure. Ces éléments de structure sont constitués par des 2s éléments de fibres textiles imprégnés dans un procédé de fabrication et durcis. Le bras de support en matière composite renforcé de fibres est fabriqué par moulage à transfert de résine (encore appelé procédé RIM). Le procédé RTM utilise en principe un moule. Le moule se compose so d'une partie supérieure et d'une partie inférieure dans laquelle on place une ébauche adustée précisément aux dimensions. Le bras de support fabriqué en matière composite renforcée par des fibres est fabriqué selon ce procédé TM. Pour la fabrication selon le procédé KTM, on réalise le bras de support à partir des différents élé ss ments de fibres textiles pour former une ébauche c'est-à-dire que l'on confectionne l'ébauche. Les éléments de fibres textiles sont composés d'une répartition de fibres tenue déjà par une matrice obtenue par une légère pré-imprégnation. Comme résultat du procédé KIM, les éléments de fibres textiles constituent la structure du bras de support. Pour construire une telle ébauche pour le procédé RIM, on dispose les différents éléments textiles de fibres en fonction des sollicita s tions qui leur sont appliquées. L'ébauche forme un produit semi-flni en fibres textiles, réalisé en une seule pièce. Comme unique élément textile de fibres pour l'ébauche on utilise au moins: - des éléments de ceinture en tissu comme des entretoises guidées sur o une grande longueur pour recevoir de prétérence les forces longitudina les, - des produits laminés épais (laminat) comme éléments d'arête extérieurs (éléments de paroi) pour recevoir les efforts transversaux et le corps des trous, s - des éléments d'enveloppe de ceinture, et un élément de ceinture situé dans un plan horizontal est écarté par rap port à un élément de ceinture situé dans un plan horizontal et dans une projection des éléments de ceinture sur un plan horizontal, les éléments de ceinture compris entre l'élément de ccinture supérieur et l'élément de o ceinture inférieur, sont répartis suivant une image d'ossature. Les élé ments de ceinture au niveau des faces frontales des éléments de ceinture sont écartés par des éléments d'enveloppe de ceinture et sont reliés. L'ossature de ceinture est reliée par les petits côtés des éléments de cein ture, des deux côtés à chaque fois à un élément de peau extérieure. s En variante, les différents éléments de fibres textiles peu vent être disposés pour que l'élément de ceinture situé dans le plan hori zontal est conduit par une extrémité dans un autre plan horizontal, et un autre élément de ceinture qui se trouve dans ce plan est conduit avec son extrémité en retour dans le plan du premier élément de ceinture de façon que les deux éléments de ceinture se croisent et que les éléments de ceinture soient délimités en étant écartés verticalement par l'élément de ceinture supérieur et l'élément de ceinture inférieur, et au niveau des cô tés frontaux des éléments de ceinture, ceux-ci sont écartés par des élé ments d'enveloppe de ceinture et sont reliés, et l'élément de ceinture 3s supérieur et l'élément de ceinture inférieur sont également recouverts par un élément d'enveloppe de ceinture et l'ossature de ceinture est reliée des deux côtés à chaque fois à un élément de peau extérieur par les petits cô tés des éléments de ceinture. Au moins les trois éléments de fibres textiles évoqués ci dessus constituent une ossature de ceinture formant des cavités. L'élément de ceinture présente une orientation multi direc tionnelle des fibres en tant qu'élément de fibres textiles. Cela est particu s lièrement avantageux pour les contraintes. Les différents éléments de fibres textiles sont par exemple assemblés par couture, collage ou autres pour former un corps tridimen sionnel à savoir l'ébauche constituant plusieurs cavités. L'ébauche corres pond à la forme extérieure et à la structure du bras de support. Cette o ébauche se place dans un moule pour l'application du procédé TM. La partie supérieure du moule et sa partie inférieure ainsi que les éventuels inserts (noyaux de moule) entourent la pré-ébauche et forment un outil de moulage fermé étanche. Pour des raisons de mise en forme, il peut étre nécessaire d'avoir différents noyaux dans l'outil de moulage. Mais cela ne s constitue pas une condition. L'outil de moulage comporte des moyens de branchement. Chaque moyen de branchement est relié à une installation d'injection de résine et à une installation d'aspiration. Ces deux installa tions peuvent étre commandées. La masse de résine réactive chauffée et ainsi liquide est in o jectée sous pression dans le moule fermé. Au point du moule opposé, une fois l'imprégnation complète, on laisse la pré-ébauche durctr. La masse de résine réactive est un mélange de résine de durcisseur et d'additif et elle sera appelée ci-après en abrégé " résine ". Après la prise on sépare la par tie supérieure et la partie inférieure et le produit obtenu est un bras de s support en une matière composite de fibres. Ensuite, on nettoie le bras de support. On réalise des perçages pour les moyens de raccordement des moyens de liaison. On colle des douilles métalliques dans les perçages. La fabrication du bras de support en construction à demi coquille est possible en variante selon également un procédé de pré imprégnation. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de différents exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: 3s - la figure 1 est une vue d'un bras de support formé d'une matière com posite renforcée par les fibres, - la figure la est une vue de dessus avec le plan du bras de support et la coupe A-A, - la figure 2 montre la structure du bras de support de matière compo site avec des fibres correspondant à la coupe A-A, - la figure 3 montre la structure de support d'un bras de support d'une matière composite renforcée de fibres avec des éléments de ceinture qui s se croisent. Description des modes de réalisation La figure 1 montre schématiquement un bras de support 1 en matière composite renforcée par des fibres. I1 apparaît clairement que ce bras se compose d'un corps recourbé essentiellement en forme de L, o ayant des éléments de peau extérieure 5, 6. AU niveau des faces frontales 3, 4 il y a des moyens de réception 7 munis de perçages dirigés dans la direction de l'axe Z. Ces moyens de réception 7 en forme de U servent à recevoir des moyens de liaison. Les moyens de liaison ne sont pas repré sentés dans la figure. s Les moyens de réception 7 du côté frontal droit 4 représenté à la figure reçoivent l'axe de basculement AS relié au fuselage. Les moyens de réception 7 du côté frontal gauche 3 représenté à la figure reçoivent les moyens de liaison constitués par des bras triangulaires formant un axe de rotation AD. L'un des moyens de rotation de la face frontale 3 sert à rece o voir le moyen de liaison de l'entraînement pour l'ouverture de secours. Ce bras de support 1 en matière composite renforcée par des fibres permet une réduction de poids d'au moins 25 % par rapport à une réalisation moulée. L'utilisation de la matière composite renforcée par des fibres permet d'améliorer de manière significative les inconvénients de s l'état de la technique en particulier la faible isolation thermique, c'est-à dire d'améliorer le confort des passagers. La structure du bras de support 1 fabriquée en une matière composite renforcée par des fibres permet également une fabrication économique en ce que dans le procédé de fabri cation on a une technique de positionnement rationnelle et de construc tion modulaire de l'ébauche moulée et finalement celle du bras de support. Les éléments de fibres textiles pour la réalisation de l'ébauche sont calculés en fonction des contraintes. La structure fabriquée en matière composite renforcée par des fibres du bras de support peut alors recevoir et transmettre notamment des forces de torsion ou des for ces de cisaillement provenant d'un blocage éventuel lors du soulèvement de la porte ou encore les forces de flexion produites lors du basculement à l'ouverture de la porte par la force exercée par un moteur d'ouverture. La construction de la structure d'un bras de support en matière composite renforcce par des fibres sera décrite ci-après. Partant de la vue du dessus du bras de support représenté à la figure la, on a indiqué une coupe A-A. Cette coupe A-A apparaît à la figure 2. La figure 2 montre la structure du bras de support réalisée en matière composite renforcce par des fibres. Le bras de support 1 est ass o cié à un système de co ordonnées dans l'espace X, Y. Z. Des éléments de ceinture 21, 22, 23, 24, 25, 26 permettent o d'induire les forces de flexion dans le bras de support. Chaque ceinture est située dans le plan horizontal par son côté large (plan X, Y). Les plans horizontaux et ainsi les différents élé ments de ceinture 21, 22, 23, 24, 25, 26 sont écartés verticalement les uns des autres mais en projection dans un plan horizontal (plan X, Y) ils s se superposent. La limite supérieure de cette disposition est formée par un élément de ceinture supérieur 26 et la limite inférieure par un élément de ceinture inférieur 20. Les éléments de ceinture 21, 22, 23, 24, 25, 26 for ment une ossature de ceinture 2. Certains des éléments de ceinture 21, 22, 25, 26 s'étendent de l'axe de rotation AD fixé au châssis solidaire de la o cellule de l'avion jusqu'à l'axe de pivotement AS de la porte. Les différents éléments de ceinture sont quasi isotropes c'est-à-dire que l'orientation des fibres dans les éléments de ccinture est multi directionnelle par exemple + 45 et 0 /90 . AU niveau du côté frontal des éléments de ceinture on a des s éléments en forme de U appelés éléments de l'enveloppe de ceinture 31, 32, 33, 34, 35. Un élément de l'enveloppe de ceinture 30, 36 se retrouve également au niveau de la surface supérieure extérieure de l'élément de ceinture supérieur 26 et de l'élément de ceinture inférieur 21. L'enveloppe de ceinture a pour fonction de permettre la liaison des éléments de cein o ture avec les éléments de peau extérieure (paroi extérieure) par des surfa ces de collage agrandies. Cette enveloppe de ceinture est formée par la matière du tissu de fibre (de préférence une orientation de fibres à + 45 ). Déjà dans la structure du bras de support 1 formée par les éléments de ceinture et les éléments de l'enveloppe de ceinture apparais ss sent les différentes cavités ou chambres 40, 41, 42, 43, 44 qui se suivent dans la direction Z. Dans ces cavités on peut insérer par une liaison de forme des éléments de noyaux de mousse enveloppés (non représentés). Cette enveloppe est également formée d'un élément de fibres textiles. Les noyaux de mousse enveloppés ne sont pas indispensables pour l'invention mais ils améliorent l'utilisation de noyaux de mousse non enveloppés comme au moulage pour l'installation des deux éléments de peau exté rieurs, latéraux 5, 6. Les noyaux de mousse constituent une réserve, non s prise en compte de sécurité supplémentaire de solidité et de rigidité. Les deux éléments de peau extérieurs latéraux 5, 6 sont re liés aux petits côtés des éléments de ceinture 30, 31, 32, 34, 35, 36 et ferment ainsi de manière étanche les cavités existantes 40, 41,4 2, 43, 44. La peau extérieure latérale est réalisée en forme de demi-coquille. Les o deux demi-coquilles se rencontrent et sont reliées étroitement. On forme ainsi des cavités. Cette construction avec des cavités est avantageuse pour les contraintes de torsion comme celles qui peuvent se produire par exem ple dans le cas du blocage évoqué ci-dessus, au moment du soulèvement is de la porte pour le bras de support. Induire les forces de torsion est as sisté par les éléments de peau extérieurs, latéraux qui ferment les cham bres. Les éléments de peau extérieurs latéraux permettent un renforcement contre les bosses en creux et l'augmentation de la rigidité en torsion. o L'élément enveloppe de ceinture de l'élément de peau exté rieur, l'enveloppe d'un noyau de mousse sont formés avantageusement comme produits laminés (lamina) avec une orientation de fibres de + 45 . La disposition choisie des éléments de ceinture permet avantageusement de transmettre au bras de support, les efforts de flexion s créés lors du mouvement d'écartement engendré par la force développée par le moteur de pivotement. La disposition choisie entre les éléments de ceinture, les éléments d'enveloppe de ceinture et les éléments de peau extérieure laté raux et en option les éléments de noyaux en mousse (enveloppés) donne so une synthèse de traitement optimum des deux cas de sollicitation évoqués ci- dessus. Selon la figure 3, on peut réaliser une ossature de ceinture avec les éléments de ceinture existants 210, 220, 230, 240, 250, 260 avec également une autre disposition. La figure 3 correspond ainsi à la coupe selon la figure la. On peut également croiser les différents éléments de cein ture situés entre l'élément de ceinture supérieur 260 et l'élément de cein ture inférieur 210. La figure 3 montre schématiquement ce cas. Cela signifie que par exemple un élément de ceinture 230 à l'origine dans un plan horizontal sera déplacé par ses extrémités dans un autre plan hori zontal par exemple dans la direction positive (+) de l'axe Z de sorte que l'extrémité décalée de l'élément de ceinture 30 fait un angle avec son plan s horizontal d'origine. D'autre part, un élément de ceinture 240 situé à l'origine dans un plan peut être conduit avec son extrémité dans un plan décalé dans la direction négative (direction -) selon l'axe Z. Les deux éléments de ceinture 230, 240 se croisent dans la direction de l'axe X. Cette disposi o tion avec croisement de deux éléments de ceinture 230, 240 peut égale ment s'appliquer à d'autres éléments de ceinture. Une telle disposition avec intersection ou croisement de différents éléments de ceinture est intéressante si l'on veut résister à des contraintes de torsion extrêmes. Une telle disposition des éléments de s ceinture est alors particulièrement avantageuse. En complément d'un procédé de fabrication, il convient de remarquer finalement qu'une fabrication est possible avec également le procédé de pré-imprégnation en plus du procédé RIM. Dans l'application du procédé de pré-imprégnation, on réalise une construction dite par co o quilles du bras de support à fabriquer en une matière composite renforcée par des fibres. Dans une première étape opératoire, on réalise deux co quilles partielles durcies comme coquilles pré-imprégnées. Chacune des coquilles partielles est réalisée en utilisant des produits textiles pré imprégnés (tissus, tricot). I1 s'agit de laminat ayant déjà une teneur en ré s sine d'environ 50 %. Une demi-coquille est par exemple formée d'un élé ment de peau extérieur intégrant des éléments de ceinture et des éléments d'enveloppe de ceinture et la deuxième coquille est également formée d'un élément de peau extérieur intégrant des éléments d'enveloppe de ceinture, intégrés. Dans une seconde opération on colle entre elles les deux demicoquilles et on obtient la structure du bras de support représenté à la figure 2. REVENDICATIONS 1 ) Bras de support pour une porte de passagers d'avion, formé d'une structure bombée constituant des cavités, pour relier de manière mobile la porte à un châssis faisant partie de la cellule de l'avion, le bras de support s ayant des moyens de réception pour recevoir des moyens de liaison per mettant une liaison mobile d'une part avec la porte et un moyen d'entrainement en pivotement et d'autre part avec le cadre intégré dans la cellule, de façon à pouvoir déplacer la porte à l'aide du bras de support suivant une trajectoire de soulèvement et une trajectoire de pivotement, o caractérisé en ce que la structure du bras de support (1) est formée d'une matière composite renforcée par des fibres et la matière composite renforcée de fibres qui constitue la structure est formée d'éléments de structure séparés. s 2 ) Bras de support de porte de passagers d'avion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure du bras de support est formée au moins des éléments de structure suivants: a) des éléments de ceinture (21, 22, 23, 24, 25, 26), b) des éléments d'enveloppe de ceinture (30, 31, 32, 33, 34, 35, 36), c) des éléments de peau extérieure (5, 6), et un élément de ceinture situé dans le plan horizontal est écarté vertica lement d'un élément de ceinture situé dans un autre plan horizontal, et en projection, des éléments de ceinture sur un plan horizontal (X, Y), les 2s éléments de ceinture se situent dans le contour entre l'élément de ceinture supérieur (26) et l'élément de ceinture inférieur (21) en formant une os sature de ceinture (2), et des éléments de ceinture au niveau de leurs faces frontales (3, 4) sont écartés par des éléments d'enveloppe de ceinture (30, 31, 32, 33, 34, 35, so 36) et sont reliés par ceux-ci, et l'ossature de ceinture (2) est reliée à chaque fois à un élément de peau extérieur (5, 6) des deux côtés par les petits côtés des éléments de cein ture. s 3 ) Bras de support de porte de passagers d'avion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure du bras de support (1) se compose au moins des éléments de structure suivants: a) un élément de ceinture (210, 220, 230, 240, 25O, 260), b) un élément d'enveloppe de ceinture (300, 310, 320, 330, 340, 350, 360), c) un élément de peau extérieur (5, 6), s et l'élément de ceinture (230) situé dans le plan horizontal est conduit par une extrémité dans un autre plan horizontal, et un autre élément de ceinture (240) qui se trouve dans ce plan est conduit avec son extrémité en retour dans le plan du premier élément de ceinture (230) de façon que les deux éléments de ceinture (230, 240) se croisent et que les éléments de o ceinture soient délimités en étant écartés verticalement par l'élément de ceinture supérieur (260) et l'élément de ceinture inférieur (210), et au ni veau des côtés frontaux des éléments de ceinture, ceux-ci sont écartés par des éléments d'enveloppe de ceinture et sont reliés, et l'élément de cein ture supérieur et l'élément de ceinture inférieur sont également recouverts S par un élément d'enveloppe de ceinture et l'ossature de ceinture (20) est reliée des deux côtés à chaque fois à un élément de peau extérieur (5, 6) par les petits côtés des éléments de ceinture. 4 ) Bras de support de porte de passagers d'avion selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de ceinture, les éléments d'enveloppe de ceinture et les élé ments de peau extérieure forment des cavités (40, 41, 42, 43, 44) dans la structure du bras de support (1). s 5 ) Bras de support de porte de passagers d'avion selon l'une quelconque des revendications 2, 3, 4, caractérisé en ce que l'élément de ceinture a une orientation multi directionnelle des fibres.