Brevet FR2913400A1 — publié le 20080912

PLANCHER D'AERONEF ET FUSELAGE MUNI D'UN TEL PLANCHER L'invention concerne un plancher d'aéronef et un fuselage d'aéronef comportant un tel plancher. Plus précisément, l'invention concerne un plancher pressurisé apte à s'adapter aux déformations de la voilure et du fuselage d'un aéronef et à transférer des efforts en vol provenant du fuselage arrière de l'aéronef, vers la voilure. Le plancher selon l'invention est particulièrement adapté au tronçon central de fuselage au niveau duquel ledit plancher forme le toit de la case de trains d'atterrissage dudit aéronef. Actuellement, et comme cela est représenté sur les figures 1 et 2 de l'état de la technique, il est connu de réaliser, au niveau du tronçon central de voilure, un plancher d'aéronef qui soit pressurisé et déformable. Le plancher pressurisé 1 a pour fonction principale d'assurer l'étanchéité entre la zone cabine, située au dessus du plancher, et l'extérieur, et de supporter les charges situées au-dessus dudit plancher. Un tel plancher 1 comporte une succession de poutres longitudinales 2, s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal de l'aéronef. Les poutres longitudinales 2 sont fixées par une extrémité avant à un caisson central de voilure et par une extrémité arrière à la cloison verticale étanche de l'aéronef. Par avant et arrière, on entend par rapport au sens d'avancement de l'aéronef dans lequel le plancher est destiné à être monté. Des membranes courbes 3, souples et étanches, s'étendent entre les poutres longitudinales 2 de manière à former une cloison pressurisée. Seules les poutres longitudinales externes, bordant les parois latérales 4 du fuselage, sont solidaires de l'aéronef, et plus précisément desdites parois latérales 4 dudit fuselage. Par parois latérales 4 du fuselage, on entend les parois droite et gauche dudit fuselage. Les poutres longitudinales 2 et les membranes courbes 3 sont recouvertes par des panneaux 5 formant la surface sur laquelle des sièges passagers et/ou de la marchandise sont fixés. Les membranes courbes 3 et les poutres longitudinales centrales, c'est-à-dire s'étendant entre les deux poutres longitudinales externes, sont flottantes, ce qui permet au plancher 1 de s'adapter aux déformations imposées par la structure de l'aéronef lorsqu'il est en vol, et d'assurer l'étanchéité entre la zone cabine et l'extérieur. Sur la figure 3 est représenté schématiquement une coupe transversale d'un tronçon de fuselage au niveau du caisson de voilure 7 lorsque l'aéronef est en vol. Sous l'effet des efforts de compression et de traction qui sont appliqués à la voilure 6, l'intrados 8 de ladite voilure 6 s'allonge tandis que l'extrados 9 de ladite voilure 6 se raccourcit, imposant une déformation similaire du caisson de voilure 7 et du plancher 1 situé au-dessus dudit caisson de voilure 7. Plus précisément, le plancher 1 fléchit. Par ailleurs, le plancher 1 subit à l'arrière et sur ses bords latéraux des déformations dues à la flexion latérale et à la torsion du fuselage arrière sous les charges issues des dérives. Or, le tronçon de fuselage de l'aéronef muni du plancher pressurisé 1 de l'état de la technique a une section transversale qui peut être considérée comme une section ouverte (figure 2), du fait de la souplesse dudit plancher pressurisé 1. Un tel plancher 1 n'est pas apte à transférer certains efforts auxquels le fuselage est soumis en vol, et notamment les flux de cisaillement dans le plan horizontal, qui sont dus à la torsion du fuselage et aux efforts tranchants latéraux. Le transfert des efforts n'est assuré que par les parties latérales du plancher pressurisé, solidaires des parois latérales du fuselage. Le plancher pressurisé 1 de l'état de la technique subit des contraintes répétées au cours des cycles aéronefs, qui entraînent des fissures en fatigue au niveau des membranes courbes 3. Des fissures au niveau des liaisons entre les membranes courbes 3 et les poutres longitudinales 2 se propagent et grossissent, nécessitant le changement partiel ou total des membranes courbes 3. Dans l'invention, on cherche à fournir un plancher pressurisé, particulièrement adapté au tronçon central de fuselage comportant les trains d'atterrissage, apte d'une part à s'adapter aux déformations imposées par la voilure et le fuselage en cours de vol, et d'autre part à permettre le transfert d'efforts tels que les flux de cisaillement dans le plan horizontal. Pour cela, le plancher selon l'invention comporte une surface plane auto- raidie formant une barrière de pression et des poutres transversales inclinées vers le bas, depuis l'extérieur vers le centre du plancher. Par poutres transversales, on entend des poutres s'étendant selon l'axe transverse du plancher, correspondant à l'axe transverse de l'aéronef dans lequel le plancher est destiné à être monté. Par surface auto-raidie, on entend une surface comportant des raidisseurs. Avantageusement, les raidisseurs s'étendent perpendiculairement aux poutres transversales entre lesquelles ils s'étendent. Les poutres transversales sont reliées de manière souple à la structure du fuselage de manière à suivre une déformation des parois latérales du fuselage qui se rapprochent l'une de l'autre lors de la flexion de la voilure. Le plancher selon l'invention est également apte à transférer de proche en proche les efforts de cisaillement dans le plan horizontal par le biais de la surface plane auto-raidie. Dans la mesure où le plancher pressurisé selon l'invention est apte à transférer les efforts auxquels il est soumis, il est possible d'alléger les parties latérales dudit plancher pressurisé et les parois latérales du fuselage de manière à en diminuer la masse totale. Par ailleurs, le plancher pressurisé selon l'invention permet de diminuer le coût de maintenance puisqu'il n'est plus nécessaire de changer aussi régulièrement les pièces dudit plancher. L'invention a donc pour objet un plancher d'aéronef comportant deux poutres longitudinales externes s'étendant selon une direction longitudinale de l'aéronef et formant les bords externes du plancher, et au moins une paire de poutres transversales s'étendant selon une direction transversale de l'aéronef, entre les poutres longitudinales, une extrémité externe de chaque poutre transversale étant solidaire d'une poutre longitudinale, caractérisé en ce que les extrémités internes de la au moins une paire de poutres transversales, opposées aux extrémités externes, sont solidaires l'une de l'autre, les poutres transversales étant inclinées de manière à ce que les extrémités internes desdites poutres transversales soient dirigées vers le bas par rapport au plan horizontal du plancher, et en ce que le plancher comporte des panneaux auto- raidis s'étendant entre les poutres transversales. Les panneaux auto-raidis sont des tôles ou toute autre surface plane apte à résister au flambage dans le travail au cisaillement ou en compression. Par exemple, les panneaux auto-raidis comportent des raidisseurs s'étendant parallèlement aux poutres longitudinales. Avantageusement, les extrémités internes des paires de poutres transversales reposent sur une structure rigide apte à encaisser les efforts auxquelles les parois latérales du fuselage sont soumises en vol et qui sont transférés de proche en proche par les panneaux auto-raidis du plancher. Par exemple, les poutres transversales reposent sur une paroi verticale longitudinale par rapport au plan horizontal du plancher, ladite paroi s'étendant parallèlement aux poutres longitudinales externes. Dans un autre exemple de réalisation, les poutres transversales peuvent reposer sur une poutre longitudinale centrale s'étendant selon une direction longitudinale de l'aéronef. La paroi verticale longitudinale ou la poutre longitudinale centrale sont avantageusement reliées à l'avant au caisson de voilure, à l'arrière duquel le plancher pressurisé est monté, de manière à suivre les déformations du caisson de voilure et entraîner une déformation parallèle dudit plancher. Dans un exemple de réalisation particulier de l'invention, il est possible de prévoir que la liaison entre l'extrémité externe d'au moins une poutre transversale et une poutre longitudinale est une liaison articulée, ou souple. De même, il est possible de prévoir que la liaison entre les poutres longitudinales externes et les parois latérales du fuselage est une liaison articulée, ou souple. De même, la liaison entre les extrémités internes des poutres transversales est une liaison articulée, ou souple, apte à autoriser un rapprochement des poutres transversales d'une même paire l'une de l'autre. Par exemple, la liaison est articulée par l'intermédiaire d'un axe permettant une rotation, c'est-à-dire un degré de liberté longitudinal d'un élément par rapport à l'autre. Dans le cas où les matériaux utilisés pour former les poutres sont suffisamment souples, il est possible de les lier entre elles ou à la paroi du fuselage par une liaison rigide, la rotation étant autorisée par la souplesse même des matériaux. Dans ce cas, il est également possible, pour ce qui est des poutres transversales, d'utiliser une seule poutre transversale en V à la place d'une paire de poutres inclinées. L'invention a également pour objet un fuselage d'aéronef muni d'au moins une case de train d'atterrissage et comportant un plancher selon l'invention destiné à former le toit de la case de train d'atterrissage. Avantageusement, une extrémité avant du plancher repose sur le caisson central de voilure dudit fuselage tandis qu'une extrémité arrière dudit plancher repose sur une cloison verticale transversale étanche du fuselage, qui suit la courbure de la paroi du fuselage. Selon des exemples de réalisation de l'invention, il est possible de prévoir tout ou partie des caractéristiques supplémentaires suivantes : -une extrémité avant du plancher repose sur le caisson central de voilure dudit fuselage ; - une extrémité arrière du plancher repose sur une cloison verticale transversale étanche dudit fuselage ; - les poutres longitudinales externes du plancher sont chacune reliées à une paroi latérale du fuselage qu'elles bordent, par une liaison articulée ; - une extrémité avant de la paroi verticale longitudinale est solidaire de l'extrémité arrière du caisson de voilure caractéristique ; - une extrémité avant de la poutre longitudinale centrale est solidaire de l'extrémité arrière du caisson de voilure ; - une extrémité arrière de la poutre longitudinale centrale est solidaire de la cloison verticale transversale étanche ; - la poutre longitudinale centrale est reliée à la paroi inférieure du fuselage par l'intermédiaire d'au moins une bielle verticale. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures représentent : - figure 1 : une représentation schématique en coupe transversale d'un plancher de fuselage d'aéronef au niveau du caisson de voilure, selon l'état de la technique ; - figure 2 : une représentation schématique en coupe transversale d'un fuselage au niveau du caisson de voilure selon l'état de la technique déjà décrit ; - figure 3 : une représentation schématique en coupe transversale d'un fuselage au niveau du caisson de voilure représentant les déformations et efforts auxquels la voilure et le plancher sont soumis ; - figure 4 : une représentation schématique en coupe transversale d'un fuselage muni d'un plancher selon un premier exemple de réalisation de l'invention ; - figure 5 : une représentation en coupe longitudinale d'un plancher selon un premier exemple de réalisation de l'invention ; - figure 6 : une représentation schématique en coupe transversale d'un plancher selon un deuxième exemple de réalisation de l'invention ; - figure 7 : une représentation schématique en coupe longitudinale d'un plancher selon un deuxième exemple de réalisation de l'invention. Sur les figures 4 et 5 est représenté un premier exemple de réalisation du plancher 100 selon l'invention, respectivement en coupe transversale et en coupe longitudinale. Le plancher 100 comporte deux poutres longitudinales externes 101 et 102 s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal du tronçon de fuselage. Chaque poutre longitudinale externe 101, 102 s'étend le long d'une paroi latérale 11 ou 12 du fuselage 10, à laquelle elle est fixée par une liaison souple ou articulée. Des paires de poutres transversales 103, 104 sont disposées entre les poutres longitudinales externes 101, 102 (une seule paire de poutres transversales visible sur la figure 4). Les paires de poutres transversales 103, 104 sont disposées de manière à être inclinées vers le bas. Plus précisément, l'extrémité externe 106 de chaque poutre transversale 103, 104 est solidaire d'une poutre longitudinale 101, 102 opposée, tandis que les extrémités internes 107 des poutres transversales d'une même paire sont solidaires l'une de l'autre. Par extrémité externe, on entend l'extrémité dirigée vers l'extérieur du plancher, par opposition à l'extrémité interne dirigée vers le centre du plancher. Les paires de poutres 103, 104 sont inclinées de manière à ce que l'extrémité interne 107 soit située en dessous de l'extrémité externe 106 par rapport à un plan horizontal du plancher 100. La paire de poutres transversales 103, 104 forme donc un V dont la pointe, formée par les extrémités internes 107, repose sur une structure solide montée fixe sur le fuselage. Par ailleurs, comme dans l'état de la technique, le plancher 100 selon l'invention est repris sur les parties latérales du fuselage. De même, une extrémité avant 115 du plancher 100 repose sur le caisson central de voilure 7 dudit fuselage 10, tandis qu'une extrémité arrière 116 du plancher 100 repose sur une cloison verticale transversale étanche 14. Dans l'exemple représenté aux figures 4 et 5, l'extrémité interne 107 des poutres transversales 103, 104 repose sur une paroi verticale longitudinale 108, s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal du fuselage 10. La paroi verticale 108 est fixée, par son extrémité avant 109, sur le longeron arrière du caisson de voilure 7 de l'aéronef, tandis que l'extrémité arrière 110 est fixée sur la cloison verticale étanche 14 dudit aéronef. La paroi verticale longitudinale 108 est par exemple fixée au caisson de voilure 7 et à la cloison vertical étanche 14 par une liaison par cornière ou en Te. La paroi verticale longitudinale 108 comporte une succession de montants verticaux 111. Une extrémité basse 112 de chaque montant vertical 111 est solidaire de la paroi inférieure 15 du fuselage 10 de l'aéronef, tandis qu'une extrémité supérieure 113 est solidaire des extrémités internes 107 des poutres transversales 103, 104. Ainsi les poutres transversales 103, 104 reposent sur une structure solide, solidaire de la paroi du fuselage. Lorsque le caisson de voilure 13 se déforme, la paroi verticale longitudinale 108 est tirée vers le bas par la paroi inférieure 15 dudit fuselage 10, entraînant les paires de poutres transversales 103, 104 qui se rapprochent l'une de l'autre. Sur la figure 5, on peut voir en coupe longitudinale quatre poutres transversales 103, 104 appartenant à quatre paires de poutres transversales 103, 104 adjacentes. Les paires de poutres transversales 103, 104 sont disposées parallèlement les une aux autres. Bien entendu, il est possible de munir le plancher 100 de plus ou moins de paires de poutres transversales 103, 104 en fonction notamment de la longueur du plancher 100. Les extrémités externes 106 des paires de poutres transversales 103, 104 sont reliées aux poutres longitudinales externes 101, 102 de manière à avoir un degré de liberté suffisant pour pouvoir pivoter et autoriser le fléchissement desdites paires de poutres transversales 103, 104 suivant les déformations du fuselage 10. De même les extrémités internes 107 des poutres transversales 103, 104 sont solidaires de la paroi verticale longitudinale 108 de manière à avoir un degré de liberté suffisant pour pouvoir pivoter et autoriser le fléchissement desdites paires de poutres transversales 103, 104 suivant les déformations du fuselage 10. Le raccourcissement du plancher lors du rapprochement des parois latérales 11, 12 du fuselage 10 est donc possible par rapprochement des paires de poutres transversales 103, 104 l'une de l'autre et par abaissement des extrémités internes 107 desdites poutres transversales 103, 104 en direction de la paroi inférieure 15 du fuselage 10. La déformation du plancher suit la déformation de la voilure et du fuselage 10. Autrement dit, la déformation du plancher 100 est compatible avec la déformation de la voilure. Sur les figures 6 et 7 est représenté un deuxième exemple de réalisation du plancher 100 selon l'invention. Les paires de poutres transversales 103, 104 reposent au niveau de leurs extrémités internes 107 sur une poutre longitudinale centrale 120. La poutre longitudinale centrale 120 s'étend parallèlement aux poutres longitudinales externes 101 et 102, et parallèlement à l'axe longitudinal de l'aéronef. Ainsi, la poutre longitudinale centrale 120 s'étendant sur toute la longueur du plancher 100 remplace la paroi verticale longitudinale du premier exemple de réalisation décrit ci-dessus. Par longueur, on entend la dimension du plancher, s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal de l'aéronef. Une extrémité avant 121 de la poutre longitudinale centrale 120 est fixée au caisson de voilure 7 tandis qu'une extrémité arrière 122 est fixée à la cloison étanche 14. La poutre longitudinale 120 étant reliée au caisson de voilure 7 et à la cloison verticale étanche 14, elle suit la déformation de la voilure et entraîne les poutres transversales 103, 104 vers le bas, lorsque les parois latérales 11, 12 du fuselage 10 se rapprochent l'une de l'autre. Dans un exemple de réalisation particulier du plancher 100 selon l'invention, il est possible suivant la longueur du plancher 100, de maintenir la poutre longitudinale centrale 120 par l'intermédiaire de bielles verticales ou inclinées (non représentées). Les bielles s'étendent ainsi entre la paroi intérieure 15 du fuselage et la poutre longitudinale centrale 120. Le plancher 100 selon l'invention comporte des plaques 114 aptes à reprendre en flexion les efforts de pression du plancher 100. Les plaques 114 s'étendent entre les poutres transversales 103, 104, de manière à former une barrière de pression entre l'extérieur et la partie du fuselage située au dessus du plancher 100. Les plaques 114 sont par exemple en tôle et comportent des raidisseurs s'étendant perpendiculairement aux poutres transversales 103, 104. Les raidisseurs peuvent être disposés sous les plaques 114, de manière à passer sous les poutres. Il est également possible de prévoir d'interrompre les raidisseurs au niveau des poutres transversales 103, 104. Les plaques 114 et la poutre longitudinale centrale 120 ou la paroi longitudinale centrale 108 permettent de fermer la structure plancher et donc autorisent le transfert des flux de cisaillement de proche en proche, par l'intermédiaire desdites plaques 114, depuis les parois latérales 11, 12 du fuselage en direction du centre du plancher 100.15 REVENDICATIONS 1- Plancher (100) d'aéronef comportant deux poutres longitudinales externes (101, 102) s'étendant selon une direction longitudinale de l'aéronef et formant les bords externes du plancher, et au moins une paire de poutres transversales (103, 104) s'étendant selon une direction transversale de l'aéronef, entre les poutres longitudinales, une extrémité externe (106) de chaque poutre transversale étant solidaire d'une poutre longitudinale, caractérisé en ce que les extrémités internes (107) de la au moins une paire de poutres transversales, opposées aux extrémités externes, sont solidaires l'une de l'autre, les poutres transversales étant inclinées de manière à ce que les extrémités internes desdites poutres transversales soient dirigées vers le bas par rapport au plan horizontal du plancher, et en ce que le plancher comporte des panneaux auto-raidis (114) s'étendant entre les poutres transversales. 2- Plancher d'aéronef selon la revendication 1, caractérisé en ce que les panneaux auto-raidis comportent des raidisseurs s'étendant parallèlement aux poutres longitudinales. 3- Plancher d'aéronef selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la liaison entre l'extrémité externe d'au moins une poutre transversale et une poutre longitudinale est une liaison articulée. 4- Plancher d'aéronef selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la liaison entre les extrémités internes des poutres de la au moins une paire de poutres transversales est une liaison articulée. 5- Plancher d'aéronef selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les extrémités internes des poutres transversales reposent sur une paroi verticale longitudinale (108) s'étendant parallèlement aux poutres longitudinales externes. 6- Plancher d'aéronef selon la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi verticale longitudinale comporte une pluralité de montants verticaux (111) s'étendant sous les poutres transversales par rapport au plan horizontal du plancher. 7- Plancher selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les extrémités internes des poutres transversales reposent sur une poutre longitudinale centrale(120) s'étendant parallèlement aux poutres longitudinales externes. 8- Fuselage (10) d'aéronef muni d'au moins une case de train d'atterrissage et comportant un plancher (100) selon l'une des revendications 1 à 7, destiné à former le toit de la case de train d'atterrissage. 9- Fuselage d'aéronef selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une extrémité avant (115) du plancher repose sur le caisson central de voilure (7) dudit fuselage. 10- Fuselage d'aéronef selon l'une des revendications 8 à 9, caractérisé en ce qu'une extrémité arrière (116) du plancher repose sur une cloison verticale transversale étanche (14). 11- Fuselage d'aéronef selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que les poutres longitudinales externes du plancher sont chacune reliées à la paroi latérale (11, 12) du fuselage qu'elles bordent, par une liaison articulée. 12- Fuselage d'aéronef selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que la poutre longitudinale centrale (120) du plancher est reliée à la paroi inférieure (15) du fuselage par l'intermédiaire d'au moins une bielle verticale ou inclinée.