Brevet FR2897591A1 — publié le 20070824

DISPOSITIF DE FIXATION DE TRAINS D'ATTERRISSAGE PRINCIPAUX POUR UN AVION EN CONFIGURATION DE VOILURE BASSE AVEC INSTALLATION MOTRICE SOUS VOILURE La présente invention concerne un dispositif de fixation de trains d'atterrissage principaux pour un avion présentant une voilure basse avec installation motrice sous voilure. Ce dispositif permet de s'affranchir des contraintes imposées par l'architecture de l'avion sur l'intégration des trains dans la voilure et leur forme, permettant ainsi d'obtenir une meilleure optimisation en terme de masse et de traînée pour l'avion. L'ensemble des trains d'atterrissage d'un avion comporte un train avant qui est utilisé pour orienter l'avion et généralement deux trains principaux situés dans la partie centrale de l'avion, au niveau de la voilure. L'ensemble des trains permet à l'avion d'atterrir et de rouler sur le sol. Chaque train comprend au moins deux roues jumelées portées par un bogie relié à la structure de l'avion via une jambe. Les conditions pour la disposition des trains d'atterrissage principaux diffèrent selon l'architecture de l'avion, qu'il soit à voilures hautes, médianes ou basses, avec les moteurs sous voilures ou non. Actuellement pour les avions ayant des voilures basses et comportant éventuellement des moteurs sous voilure, la configuration conventionnelle pour fixer les trains est une configuration de trains installés sous la voilure de part et d'autre du fuselage de l'avion. La figure 1 représente schématiquement une vue de face de la partie centrale et la partie droite d'un avion 1 à voilures basses 4 et avec le moteur 3 sous la voilure comportant une telle configuration de fixation de trains. Le train droit de l'avion 2 est représenté en position sortie et en position rentrée, le point de fixation 5 de ce train est situé sous la voilure droite de l'avion. Le déplacement entre les deux positions est représenté par une flèche à double sens sur la figure 1. La cinématique pour rentrer le train est un repliement latéral de sa jambe suivant un axe de rotation longitudinal vers le fuselage 7 de l'avion. Le logement pour accueillir le train lorsqu'il est rentré est une case de train 8 située dans le fuselage au niveau de la voilure. La hauteur de ce logement est limitée par le plancher de l'avion 6. Du fait de l'éloignement du point de fixation 5 par rapport à la case de train 8, la cinématique pour rentrer le train permet seulement de ranger les roues du train dans le logement, une partie principale de sa jambe étant logée dans la voilure. Généralement le volume nécessaire pour les roues n'est pas compatible avec le volume de la section courante du fuselage et une structure de carénage 9 est mise en place tout autour des roues. Cette configuration de fixation de trains principaux comporte de nombreuses contraintes techniques qui sont liées principalement à la conception même de ce mode de fixation et à l'architecture de l'avion. Elles induisent des effets défavorables en terme de masse et de traînée pour l'avion. Une première contrainte montrée sur la figure 1 est la longueur de la jambe du train 11 qui est imposée par la position de la voilure par rapport au sol 12. Cette hauteur étant également fixée par la distance minimale à observer entre les moteurs et le sol, par conséquent la longueur de la jambe de train 2 est un paramètre fixé par l'environnement et sa valeur est relativement importante entraînant une pénalité conséquente en terme de masse. Une deuxième contrainte est l'éloignement entre le logement ménagé dans le fuselage dans lequel sont rangées les roues du train et le point de fixation 5 du train. La cinématique du repliement latéral des trains dans le fuselage qui est une cinématique relativement complexe est conditionnée par la forme de la voilure et ne permet pas dans tous les cas d'exploiter tout l'espace disponible du logement pour ranger les roues dans le fuselage. La figure 2 représente la disposition des roues du train dans le logement, comme visible sur la figure 2, les roues ne sont pas disposées parallèlement par rapport au plancher 6 qui délimitent le logement 8, laissant ainsi un espace d'une hauteur h non exploitée. En contrepartie les roues 10 dépassent largement le fuselage 7, nécessitant ainsi une augmentation de volume de la structure de carénage 9 autour des roues et entraînant une augmentation de masse et de traînée. Ce problème de carénage est d'autant plus accentué lorsqu'on doit augmenter la taille de l'avion, et donc la taille des bogies et le nombre des roues. En outre, le fait de fixer les trains sous la voilure impose des contraintes en terme d'aérodynamique et de masse voilure. En effet, lors de la rentrée des trains, la jambe du train vient se loger dans la voilure (figure 2), il faut donc prévoir de l'espace dans la voilure, par conséquent la voilure n'est pas dans sa forme optimale en terme d'aérodynamique. Par ailleurs, la zone d'introduction de charge des trains sur la voilure est en porte-à-faux par rapport aux éléments de reprise de charge de la voilure, par conséquent il est nécessaire de définir une structure supplémentaire relativement chargée pour acheminer la charge introduite par le train vers ces éléments de structure de l'avion. Cette structure supplémentaire engendre à la fois une augmentation de la masse et éventuellement une augmentation de traînée de l'avion. Une alternative est constituée par un rangement des trains dans leur propre nacelle sous les ailes. Mais un tel rangement soulève plusieurs inconvénients techniques. Elle impose un repliement du train vers l'arrière, ceci signifie qu'il n'y pas de sortie de secours du train par gravité, par conséquent il est nécessaire de prévoir un système hydraulique complexe permettant cette sortie de secours. Un autre inconvénient majeur de ce type de fixation est la nécessité de disposer de nacelles sous les ailes de dimension suffisante pour accueillir les trains, entraînant par conséquent une augmentation de la traînée aérodynamique. En outre, cette configuration n'est pas compatible généralement dans le cas d'une installation des moteurs sous la voilure. L'objectif de la présente invention est de proposer un dispositif de fixation de trains d'atterrissage principaux destiné à un avion présentant une voilure basse avec installation motrice sous voilure, simple dans sa conception d'intégration et dans son dispositif de manoeuvre, n'étant plus soumise aux contraintes spatiales et techniques imposées par l'architecture de l'avion, permettant d'obtenir une réduction significative sur la masse de l'avion, et une meilleure optimisation aérodynamique tout en améliorant l'efficacité du déploiement des trains. En particulier ce dispositif de fixation de trains principaux est très adapté pour les besoins actuels de l'industrie aéronautique où le gain de masse est un paramètre particulièrement important à prendre en compte lors de la conception d'un avion pour améliorer les performances. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de fixation de trains d'atterrissage principaux d'un avion présentant une voilure basse et avec installation motrice sous voilure. Selon l'invention, ce dispositif comprend des moyens de fixation pour relier une extrémité des trains sur la structure périphérique du fuselage de l'avion, la structure permettant une reprise directe des efforts introduits par les trains, et au moins un logement réalisé dans le fuselage de l'avion, ledit au moins un logement étant destiné à recevoir les trains dans leur entier. Dans différents modes de réalisation possibles, la présente invention concerne également les caractéristiques qui ressortiront au cours de la description qui va suivre et qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles : - le dispositif comprend des moyens de déploiement permettant de faire passer lesdits trains entre une position de rangement où lesdits trains sont rentrés dans ledit au moins un logement prévu à cet effet, et une position de déploiement où lesdits trains sont sortis dudit au moins un logement de sorte que les roues desdits trains soient placées sous la voilure. - les moyens de déploiement comprennent un axe de rotation défini par le bras incliné, et une contrefiche latérale comportant une première extrémité pourvue d'un premier moyen de liaison avec ladite jambe du train et une seconde extrémité pourvu d'un second moyen de liaison solidarisé avec un élément de structure du fuselage, la contrefiche latérale étant pliante pour lever latéralement la jambe du train vers le au moins un logement, suivi d'un basculement du train autour de son axe de rotation de sorte que le train soit rangé dans son entier dans le logement. L'invention concerne également un avion comportant un tel dispositif de fixation de train d'atterrissage, cet avion présentant une configuration de voilure basse avec installation motrice sous voilure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris 5 à la lecture de la description qui va suivre d'exemples non limitatifs de l'invention en référence aux figures qui représentent : en figure 1 : une vue de face d'un avion d'architecture de voilures basses et de moteurs sous voilure comportant un dispositif de fixation de trains principaux de l'art antérieur, 10 en figure 2 : un agrandissement de la figure 1 représentant le train position rentré dans son logement, en figure 3 : une vue de face d'un avion à voilures basses et moteurs sous voilure comportant un dispositif de fixation de trains selon l'invention, en figure 4 : une vue schématique représentant la disposition des roues du 15 train gauche de la figure 3 dans un logement prévu à cet effet, en figure 5 : une vue de face d'un train sorti selon un mode de réalisation particulier destiné au dispositif de fixation montré sur les figures 3 et 4, en figure 6 : une vue de plan du train de la figure 5 en position de train rangé dans son logement dans son entier. 20 La figure 3 représente schématiquement une vue de face d'un avion 1 présentant une configuration de voilures basses 4 et de moteurs 3 sous voilure comportant un dispositif de fixation de trains d'atterrissage principaux 2 selon l'invention. 25 De manière générale, le nombre de trains d'atterrissage principaux est de deux. Chaque train comporte une jambe 11 et un bogie comportant au moins deux roues 10. Lorsque ces trains sont en position de sortie, les roues 10 de chaque train sont placées de part et d'autre du fuselage 7 sous les ailes 4 et elles sont en 30 contact avec le sol 12. Lorsque ces trains sont en position de rentrée, cette position est représentée seulement par le train gauche de l'avion sur la figure 1, ils sont rangés dans un logement 8 réalisé dans le fuselage de l'avion. La figure 4 montre la disposition des roues dans ce logement 8 adapté pour recevoir les trains dans leur entier. Avantageusement, la longueur de la jambe 11 des trains est ici déterminée par la distance entre la partie inférieure du fuselage et le sol 12, par conséquent la jambe est plus courte que celle d'une fixation classique de trains sous les ailes, entraînant par conséquent une réduction de masse pour l'avion. La figure 5 représente une vue de face d'un train d'atterrissage principal ayant une structure adaptée à une fixation sous le fuselage, le train étant en position de sortie. L'extrémité du train comporte un bras incliné 14 par rapport à la jambe 11 du train et un élément de renfort 21 est disposé obliquement par rapport à la jambe et au bras. Le bras, la jambe et l'élément de renfort forment ici avantageusement un monobloc. L'extrémité du train est fixée directement sur une zone de renforts au niveau de la structure du fuselage 7, afin de pouvoir bénéficier directement de ces renforts nécessaires pour des cas de charge où l'avion est en vol. Avantageusement, cette zone est une zone de reprise directe de charges introduites par les trains, aussi il est possible de réduire de façon conséquente la structure supplémentaire pour la reprise des charges des trains. Par rapport à la configuration classique de fixation des trains sous les ailes, la réduction de cette structure de renfort permet d'obtenir une réduction significative de masse pour l'avion. Avantageusement, l'extrémité de ce train peut être fixée à la structure du fuselage via deux points de fixation 13, 15 qui sont des points de fixation rotative. Ces points de fixation rotative 13, 15 sont disposés sur les extrémités du bras incliné 14. Ces points de fixation rotative déterminent donc un axe autour duquel le train d'atterrissage pivote entre la position rentrée et la position sortie. Ainsi le bras incliné assure la fixation des trains sur la structure du fuselage et constitue en même temps un axe de rotation pour le train lors de son déploiement entre la position de train sorti et la position de train rentré. Dans un autre mode de réalisation, le bras et la jambe sont deux éléments séparés, nécessitant cependant des moyens de fixations supplémentaires pour relier le bras et la jambe ensemble. Avantageusement, le fait de positionner les moyens de fixations des trains sur la structure du fuselage 7 au plus près de la sortie du logement 8 dans lequel sont rangés les trains, permet de conférer au train une forme plus compacte et plus simple, entraînant une cinématique plus simple par rapport à la cinématique classique pour rentre les trains dans le cas où ils sont fixés sous la voilure. La géométrie de la jambe du train est adaptée avantageusement à ce dispositif de fixation sous le fuselage, de sorte que les roues des trains en position de sorti soient placées au-dessous des ailes, de façon à mieux équilibrer les charges transmises par l'avion sur les trains. Dans ce mode de réalisation du train, les moyens de déploiement comprennent un axe de rotation simple 20 défini par le bras incliné 14, et une contrefiche latérale 19 comportant une première extrémité pourvue d'un premier moyen de liaison 18 avec la jambe 11 du train et une seconde extrémité pourvu d'un second moyen de liaison 16 solidarisé avec un élément de structure du fuselage. Selon l'invention, cette contrefiche latérale est disposée de sorte qu'elle s'étend hors du plan définie par la jambe et le bras incliné. La figure 5 représente une vue de face d'une contrefiche latérale 19 du type brisée en extension maximale lorsque le train est sorti en position de roulage et d'atterrissage. Cette contrefiche comporte trois points d'articulation 22A, 22 B, 22C qui lui permettent de se replier et de s'étendre lors du déploiement du train. Lors de la rentrée du train dans le logement 8, la contrefiche se replie dans le logement 8. La figure 6 montre la position finale où le train est rangé dans son entier dans ce logement 8. Ainsi le fait de positionner les moyens de déploiement au plus près de la sortie du logement 8 permet également de supprimer l'encombrement imposé par les trains dans la voilure, en particulier, on n'a plus besoin ici de prévoir des espaces dans les ailes pour ranger les jambes des trains. Avantageusement, l'élément de structure du fuselage sur lequel se fixe la contrefiche latérale 19 est un élément reprenant les efforts de charge transmis par le train pendant le roulement, il est principalement dimensionné pour les cas de charge où l'avion est en vol. Alternativement cette contrefiche latérale peut être également une contrefiche télescopique. Dans ce cas, lors de la rentrée et de la sortie du train, le mouvement de rentrée/sortie du train est induit par une rétraction de la contrefiche suivie d'une rotation de la jambe autour des extrémités 13, 15 de l'axe 20. Le ou les logements réalisés pour recevoir les trains dans ce dispositif de fixation sont des cases de trains de la partie centrale du fuselage de l'avion. Ces logements sont munis d'un système de trappes 17 dont l'ouverture ou la fermeture est commandée à distance pour la sortie du train ou la rentrée du train. Avantageusement le dispositif de fixation selon l'invention permet d'obtenir une occupation optimale des roues de l'espace du logement, laissant une distance minimale entre le plancher 6 de l'avion et les roues 10. De ce fait, le dépassement des roues par rapport au fuselage est réduit, entraînant une réduction de la taille de la structure du carénage 9 qui est réalisé au plus près de la forme du fuselage de l'avion, permettant ainsi de réduire la traînée induite par la présence du carénage. Avantageusement le fait de ne plus loger la jambe du train dans la voilure permet d'optimiser la voilure, soit en termes de forme générale pour adapter la géométrie en fonction des critères de performances, soit en termes d'utilisation du volume dégagé pour augmenter la surface des volets hypersustentateurs ou éventuellement installer un réservoir supplémentaire de carburant Avantageusement, ce dispositif de fixation permet de reculer la ligne limite de centre gravité, de sorte d'augmenter la charge sur le train avant de l'avion, ce qui permet d'améliorer la manoeuvrabilité de l'avion sur sol. En outre, la réduction de la longueur de la jambe et l'absence de structure de reprise de charge sur les ailes permettent d'atteindre des gains de masse de l'ordre de 1,5 % de la masse totale de la structure de l'avion par rapport à un avion comportant des trains principaux fixés sous la voilure de façon conventionnelle. La présente invention n'est pas limitée uniquement au mode de réalisation des trains d'atterrissage principaux décrit ici. Le dispositif de fixation des trains selon l'invention permet également d'autres modes de cinématique associés à d'autres types de trains d'atterrissage principaux. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de fixation de trains d'atterrissage principaux (2) d'un avion présentant une voilure basse (4) avec installation motrice sous voilure (3), caractérisé en ce que ledit dispositif comprend des moyens de fixation pour relier une extrémité desdits trains sur la structure périphérique du fuselage (7) de l'avion, ladite structure permettant une reprise directe des efforts introduits par lesdits trains, et au moins un logement (8) réalisé dans le fuselage dudit avion, ledit au moins un logement étant destiné à recevoir lesdits trains dans leur entier. 2 - Dispositif de fixation de trains d'atterrissage principaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend des moyens de déploiement permettant de faire passer lesdits trains entre une position de rangement où lesdits trains sont rentrés dans ledit au moins un logement prévu à cet effet, et une position de déploiement où lesdits trains sont sortis dudit au moins un logement de sorte que les roues desdits trains soient placées sous la voilure. 3 - Dispositif de fixation de trains d'atterrissage principaux selon la revendication 1, caractérisé en qu'une partie desdits moyens de fixation comprennent des points de fixation rotative (13, 15). 4 - Dispositif de fixation de trains d'atterrissage principaux selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite extrémité desdits trains comporte un bras incliné (14) par rapport à la jambe (11) desdits trains, lesdits points de fixation rotative étant disposés sur les extrémités dudit bras. 5 û Dispositif de fixation de trains d'atterrissage principaux selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit bras (14) et ladite jambe (11) forment un monobloc. 6 - Dispositif de fixation de trains d'atterrissage principaux selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de déploiement comprennent un axe de rotation (20) défini par ledit bras incliné (14), et une contrefiche latérale (19) comportant une première extrémité (18) pourvue d'un premier moyen de liaison avec ladite jambe (11) dudit train et une seconde extrémité pourvu d'un second moyen de liaison (16) solidarisé avec un élément de structure du fuselage (7), ladites contrefiche latérale (19) étant pliante pour leverlatéralement la jambe du train vers ledit au moins un logement, suivi d'un basculement dudit train autour dudit axe de rotation (20) de sorte que ledit train soit rangé en son entier dans ledit logement (8). 7 - Dispositif de fixation de trains d'atterrissage principaux selon la 5 revendication 6, caractérisé en ce que ladite contrefiche latérale (19) est disposée hors du plan défini par la jambe dudit train et ledit axe de rotation. 8 - Dispositif de fixation de trains d'atterrissage principaux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un logement (8) dudit dispositif est une case de train réalisée dans une partie 10 centrale du fuselage dudit avion, ledit au moins un logement étant fermé par un système de trappes (17) à ouverture commandée automatique. 9 - Avion comportant un dispositif de fixation de trains d'atterrissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit avion (1) présentant une configuration de voilure basse (4) avec installation motrice sous voilure (3). 15