Brevet FR2935682A1 — publié le 20100312

La présente invention appartient au domaine de la fabrication d'aménagements de cabines d'aéronefs, et concerne plus particulièrement une nouvelle structure d'ensemble siège pour aéronef, pour la réalisation d'ensembles sièges jouxtant une structure de coque de l'aéronef et supportant un ou plusieurs passagers. Un aéronef est réalisé par un assemblage de structures travaillantes, en particulier un fuselage et une voilure. Un fuselage comporte de manière connue une structure de coque et un plancher sur lequel sont fixées les différentes structures d'ensemble siège des passagers. Une structure d'ensemble siège d'aéronef comporte une structure d'assise qui est prolongée dans une partie arrière et vers le haut par une structure de dossier, et un piétement associé rigidement à la structure d'assise, comportant une pluralité de points d'ancrage au plancher pour transmettre les efforts exercés sur la structure d'ensemble siège audit plancher de l'aéronef. Outre une fonction consistant à assurer un bon niveau de confort aux passagers, les structures d'ensemble siège doivent également être conçues pour tenir des charges mécaniques très importantes, et doivent notamment satisfaire aux essais dynamiques de type crash pour lesquels des accélérations minimales devant être supportées sont définies : par exemple 16g suivant un axe X longitudinal de l'aéronef, 3g suivant un axe Y perpendiculaire à l'axe X et formant avec l'axe X un plan XY horizontal lorsque le plancher est horizontal, et 6g suivant un axe Z perpendiculaire au plan XY, où g correspond à la valeur d'accélération de la pesanteur voisine de 9.81 m/s2. Un exemple représentatif des structures d'ensemble siège 1 actuelles est illustré sur la figure 1, pour un ensemble siège supportant trois passagers. Dans cet exemple, une structure d'assise 10 consiste en un châssis sensiblement parallèle au plan XY, comportant principalement deux traverses 100, une traverse avant et une traverse arrière, sensiblement parallèles à l'axe Y, qui sont maintenues entre elles par des barres 102 longitudinales qui délimitent les assises des différents passagers, deux barres extérieures aux extrémités des traverses 100 et des barres intermédiaires. L'architecture de la structure d'assise 10 est sensiblement symétrique, et les traverses 100 d'une part et les barres 102 d'autre part ont des caractéristiques (longueur, section, etc.) voisines. Un piétement 14 est constitué de deux structures de pied 140 formées de cadres nervurés, par exemple en treillis avec des barres obliques pour former des structures en triangle. Les structures de pied 140 sont agencées de façon sensiblement symétrique par rapport à un plan P perpendiculaire à l'axe Y, passant par les milieux des traverses 100 de la structure d'assise 10, pour assurer une transmission homogène des efforts exercés par des passagers à un plancher 3 d'un aéronef, au moyen de rails de fixation 34 dudit plancher auxquels lesdites structures de pied sont fixées. Pour améliorer le drainage des efforts exercés sur de telles structures d'ensemble siège 1, il n'est pas rare d'avoir jusqu'à quatre structures de pied 140, ce qui impose d'avoir autant de rails de fixation 34 sur le plancher 3 de l'aéronef, ce qui augmente le coût/temps de fabrication, d'assemblage et entraîne une pénalité en masse du fait d'un nombre plus important de pièces. Il est également connu pour améliorer le drainage des efforts d'avoir des barres de soutien 142, en forme de L et/ou de U, qui sont solidaires des structures de pied 140 et des barres extérieures de la structure d'assise 10. Cette solution augmente le nombre et la complexité de pièces formant la structure d'ensemble siège 1, et présente les mêmes inconvénients que précédemment. De plus, les structures d'ensemble siège actuelles sont fortement inspirées des structures connues pour les objets terrestres, et ne sont pas optimisées en fonction de l'environnement dans lequel elles sont placées dans l'aéronef pour drainer les efforts vers l'ensemble du fuselage de l'aéronef. La présente invention se propose de résoudre les problèmes susmentionnés, notamment pour les ensembles sièges jouxtant une structure de coque d'un aéronef, au moyen d'une structure d'ensemble siège comportant au moins une structure d'assise supportant au moins une assise, à laquelle structure d'ensemble siège est associé un repère défini par un axe X longitudinal suivant lequel la structure d'assise comporte une partie avant et une partie arrière, par un axe Y perpendiculaire à l'axe X et formant avec ledit axe X un plan XY horizontal lorsque l'au moins une assise est horizontale, et par un axe Z perpendiculaire au plan XY. Selon l'invention, la structure d'assise comporte dans la partie avant une barre de torsion sensiblement parallèle à l'axe Y munie au niveau d'une première extrémité latérale d'un dispositif d'attache latérale avant destiné à être solidarisé avec une structure de coque de l'aéronef, pour transmettre à ladite structure de coque des efforts exercés sur la barre de torsion. La structure d'ensemble siège comporte de préférence un piétement consistant en une structure de pied solidaire de la barre de torsion dans une moitié de la barre de torsion qui comporte une seconde extrémité latérale, du côté opposé à la première extrémité latérale. Avantageusement, la structure de pied comporte au moins deux bielles non parallèles pour réaliser au moins deux points d'ancrage sur un plancher de l'aéronef. Pour transmettre les efforts induits par les passagers à la barre de torsion, la structure d'assise comporte une pluralité de bras de soutien longitudinaux, chaque bras de soutien s'étendant depuis une extrémité avant solidaire de la barre de torsion en direction de la partie arrière de la structure d'assise. De préférence, la structure d'assise comporte également dans sa partie arrière une traverse arrière sensiblement parallèle à l'axe Y solidaire des bras de soutien qui comporte au niveau d'une extrémité latérale, située du côté de la première extrémité latérale de la barre de torsion, un dispositif d'attache latérale arrière destiné à être solidarisé avec la structure de coque de l'aéronef, pour améliorer le drainage latéral des efforts subis vers la structure de coque. Suivant une autre caractéristique de l'invention, une section principale de la traverse arrière est de dimensions inférieures aux dimensions d'une section principale de la barre de torsion, laquelle dite section principale de la barre de torsion étant de préférence de forme circulaire ou polygonale et de dimensions égales ou supérieures à 5 centimètres. Avantageusement, la barre de torsion, au moins, est fabriquée en matériau composite comportant des fibres maintenues par une matrice. L'invention concerne également un fuselage d'aéronef comportant une structure de coque et un plancher. Selon l'invention, la structure de coque comporte également des moyens de fixation latérale pour la fixation d'au moins une structure d'ensemble siège, pour une reprise latérale des efforts subis par l'au moins une structure d'ensemble siège. L'invention concerne également un aéronef comportant au moins une structure d'ensemble siège et un fuselage selon l'invention. La description suivante de modes de l'invention est faite en se référant aux figures, dans lesquelles des références identiques désignent des éléments identiques ou analogues, qui représentent de manière non limitative : - Figure 1 : déjà citée, un exemple de structure d'ensemble siège selon l'art antérieur, - Figure 2: une vue schématique en perspective d'un mode de réalisation d'une structure d'ensemble siège selon l'invention, - Figure 3 : une vue schématique latérale de la structure d'ensemble siège de la figure 2, - Figure 4 : une vue schématique en perspective de la structure d'ensemble siège de la figure 2 agencée dans un fuselage selon un mode de réalisation de l'invention, - Figure 5: une autre vue schématique en perspective de la structure d'ensemble siège et du fuselage de la figure 4, - Figures 6a, 6b et 6c : des vues schématiques d'une section principale d'une barre de torsion de la structure d'ensemble siège suivant trois modes de réalisation, - Figures 7a et 7b : deux schémas de principe illustrant les ensembles siège concernés par l'invention respectivement dans un aéronef monocouloir et un aéronef bi-couloir. Un aéronef comporte un fuselage comportant au moins une structure de coque 2 et un plancher 3. Dans la description qui va suivre, on associe à l'aéronef un repère défini de manière conventionnelle par un axe X longitudinal de l'aéronef, un axe Y perpendiculaire à l'axe X formant avec ledit axe X un plan XY horizontal lorsque le plancher 3 est horizontal, et un axe Z perpendiculaire au plan XY. Tel que représenté notamment sur la figure 4, la structure de coque 2 comporte de manière connue une peau extérieure, composée de panneaux 20 qui sont fixés sur une ossature composée de raidisseurs longitudinaux, dits lisses 22, sensiblement parallèles à l'axe X, et de raidisseurs transversaux, dits cadres 24, positionnés suivant des sections sensiblement perpendiculaires à l'axe X. Le plancher 3 est constitué par exemple de panneaux 30 horizontaux fixés sur un ensemble de traverses 32 sensiblement horizontales et parallèles à l'axe Y, qui sont rattachées à la structure de coque 2 pour drainer les efforts liés à la charge sur le plancher 3 vers ladite structure de coque. Dans la suite de l'exposé, une structure d'ensemble siège 4 selon l'invention est décrite dans un repère associé à ladite structure d'ensemble siège. Ce repère est choisi pour simplifier l'exposé comme étant confondu avec le repère associé à l'aéronef, après montage de ladite structure d'ensemble siège dans ledit aéronef. Pour ces raisons, on parlera indifféremment de l'un ou l'autre repère en faisant référence aux axes X, Y et Z, étant entendu que l'invention est indépendante du repère choisi pour la décrire. La structure d'ensemble siège 4 selon l'invention comporte une structure d'assise 5, qui forme une ou des assises de l'ensemble siège qui sont, dans le repère choisi, sensiblement parallèles au plan XY. La structure d'assise 5 comporte, suivant l'axe X, une partie avant et une partie arrière. La structure d'ensemble siège 4 comporte également une structure de dossier 6 qui prolonge vers le haut la structure d'assise 5 depuis sa partie arrière, pour former un ou des dossiers de l'ensemble siège. Selon l'invention, la structure d'assise 5 comporte principalement une barre de torsion 50, et un ensemble de bras de soutien 52 sensiblement parallèles. Tel que représenté sur la figure 2, la barre de torsion 50 est située dans la partie avant de la structure d'assise 5. La barre de torsion 50 est transversale, sensiblement parallèle à l'axe Y. La barre de torsion 50 comporte une première extrémité latérale 502 et une seconde extrémité latérale 504, du côté opposé à ladite première extrémité latérale. La barre de torsion 50 comporte au niveau de la première extrémité latérale 502 un dispositif d'attache latérale avant 500 qui, en association avec des moyens de fixation latérale 26 de la structure de coque 2 visibles sur les figures 4 et 5, est destiné à solidariser la structure d'assise 5 et ladite structure de coque. Les moyens de fixation latérale 26 sont par exemple un rail de fixation longitudinal, sensiblement parallèle à l'axe X et fixé sur au moins deux cadres 24, sur lequel le dispositif d'attache latérale avant 500 est fixé, au moyen d'éléments de serrage, de colle, etc. Dans l'exemple représenté sur la figure 2 et plus particulièrement sur la figure 5, le dispositif d'attache latérale avant 500 comporte un point d'attache, et est en forme de cône, d'axe sensiblement parallèle à l'axe Y et de section de diamètre décroissant en direction de la première extrémité latérale 502, au sommet duquel se trouve ledit point d'attache. Le dispositif d'attache latérale avant 500 comporte, dans un autre mode de réalisation non représenté, une pluralité de points d'attache, pour améliorer la résistance mécanique d'une interface entre le dispositif d'attache latérale avant 500 et les moyens de fixation latérale 26. La barre de torsion 50 est de section dans un plan perpendiculaire à l'axe Y de forme et de dimensions sensiblement constantes suivant l'essentiel de la longueur de ladite barre de torsion. La section correspondante est dite section principale de la barre de torsion 50. La forme de la section principale est par exemple circulaire ou polygonale. Dans le cas d'une section principale circulaire, la barre de torsion 50 est par exemple une barre pleine, dont un exemple de section principale est illustré sur la figure 6a, ou un tube creux comportant un diamètre intérieur et un diamètre extérieur, dont un exemple de section principale est illustré sur la figure 6b. Dans le cas d'une section principale polygonale, par exemple hexagonale ou octogonale, la barre de torsion 50 comporte une pluralité de facettes qui s'étendent suivant la longueur de ladite barre de torsion. De préférence, les facettes comportent des rayons de raccordement entre chaque facette. Un exemple de section principale d'une telle barre de torsion est représenté schématiquement sur la figure 6c. Les dimensions de la section principale sont déterminées pour supporter l'essentiel des efforts induits par les passagers, dont le centre de gravité est déporté par rapport à la barre de torsion 50 du fait que celle-ci est située dans la partie avant de la structure d'assise 5, et les transmettre à la structure de coque 2. Par exemple, les dimensions de la section principale sont égales ou supérieures à 5 centimètres dans toutes les directions. Par exemple dans le cas où la barre de torsion 50 est un tube de section principale circulaire, le diamètre extérieur est égal ou supérieur à 5 centimètres. Les bras de soutien 52 sont agencés longitudinalement de manière sensiblement horizontale, et délimitent les assises des différents passagers. Chaque bras de soutien 52, comporte une extrémité avant 520 du côté de la barre de torsion 50, à partir de laquelle ledit bras de soutien s'étend vers la partie arrière de la structure d'assise 5. Un exemple de bras de soutien 52 est plus particulièrement visible sur la figure 3 qui représente une vue latérale de la structure d'ensemble siège 4. Dans cet exemple non limitatif, chaque bras de soutien 52 est de forme convexe vers le bas, c'est-à-dire vers le plancher 3 après montage de ladite structure d'ensemble siège. L'extrémité avant 520 de chaque bras de soutien 52 est solidaire de la barre de torsion 50. Par exemple, ladite extrémité avant comporte une ouverture de dimensions et de forme voisines de celles de la section principale de ladite barre de torsion, au niveau de laquelle l'extrémité avant 520 entoure au moins partiellement la barre de torsion 50 et assure une liaison rigide avec ladite barre de torsion, empêchant notamment les rotations desdits bras de soutien. La liaison rigide est obtenue par exemple par collage, par crantage, du fait d'une utilisation d'une section principale polygonale de la barre de torsion 50 (qui assure un auto-blocage en rotation en association avec une ouverture de forme voisine dans l'extrémité avant 520 du bras de soutien 52), ou tout autre moyen ou combinaison de moyens visant à empêcher les rotations des bras de soutien 52. La fonction des bras de soutien 52 est d'assurer le transfert des efforts induits par les passagers à la barre de torsion 50, qui les transmet à son tour notamment à la structure de coque 2 au niveau de l'interface entre le dispositif d'attache latérale 500 et les moyens de fixation latérale 26. La structure d'ensemble siège 4 comporte également un piétement 7 consistant, dans le mode particulier de réalisation représenté notamment sur les figures 2 et 4, en une structure de pied 70. La structure de pied 70 est associée rigidement à la barre de torsion 50 et/ou à une extrémité avant 520 d'un bras de soutien 52, dans une zone se trouvant dans une moitié de ladite barre de torsion, prise suivant sa longueur, comportant la seconde extrémité latérale 504 de ladite barre de torsion. La structure de pied 70 du mode de réalisation représenté comporte essentiellement deux bielles 72 et 74 non parallèles visibles sur la figure 3. Chaque bielle 72, 74 comporte une extrémité supérieure du côté de la structure d'assise 5, respectivement 720 et 740, et une extrémité inférieure du côté du plancher 3, respectivement 722 et 742, destinée chacune à réaliser un point d'ancrage sur le plancher 3, par exemple par fixation sur un rail de fixation 34. La bielle 72 est sensiblement parallèle à l'axe Z. La bielle 74 s'étend depuis son extrémité supérieure 740 de façon oblique vers l'arrière et le plancher 3. En solidarisant la structure de pied 70 et la structure d'assise 5 au niveau de la barre de torsion 50, qui est la partie de ladite structure d'assise qui est la plus sollicitée, les efforts induits par les passagers sur ladite barre de torsion sont drainés efficacement vers le plancher 3 du fuselage. Dans le mode de réalisation décrit, le piétement 7 comporte une unique structure de pied 70, ce qui réduit le nombre de rails de fixation 34 nécessaires sur le plancher 3. Un nombre réduit de rails de fixation 34 sur le plancher 3 atténue en outre les problèmes de corrosion auxquels de tels rails sont confrontés, et diminue le temps de montage de la structure d'ensemble siège 4 sur ledit plancher. De plus, l'encombrement sur le plancher est également amélioré avec un impact positif sur le confort des passagers. Il est à noter que le piétement 7 est asymétrique par rapport à un plan P perpendiculaire à l'axe Y passant par le milieu de la barre de torsion 50, ce qui est rendu possible par le fait que les efforts sont transmis au plancher 3, via la structure de pied 70, mais également à la structure de coque 2, via le dispositif d'attache latérale avant 500. Dans un autre mode de réalisation non représenté, le piétement 7 comporte une pluralité de structures de pied, qui sont agencées de façon symétrique ou non par rapport au plan P. Dans un mode particulier de réalisation, complémentaire des modes déjà décrits, la structure d'assise 5 comporte dans la partie arrière une traverse arrière 54. La traverse arrière 54 est transversale, sensiblement parallèle à l'axe Y, et est liée rigidement aux bras de soutien 52 du côté de leurs extrémités arrières 522. La traverse arrière 54 comporte un dispositif d'attache latérale arrière 540 au niveau d'une extrémité latérale 542, du même côté de la structure d'assise 5 que le dispositif d'attache latérale avant 500, qui est destiné à être fixé sur les moyens de fixation latérale 26 de la structure de coque 2 du fuselage de l'aéronef, tel qu'illustré sur la figure 5. La traverse arrière 54 est de section dans un plan perpendiculaire à l'axe Y de forme et de dimensions sensiblement constantes suivant l'essentiel de la longueur de ladite traverse arrière. La section correspondante est dite section principale de la traverse arrière 54. Les dimensions de la section principale de la traverse arrière 54 sont inférieures aux dimensions de la section principale de la barre de torsion 50. La structure d'assise 5 correspondante est asymétrique du fait des caractéristiques différentes de la barre de torsion 50 et de la traverse arrière 54. Du fait du dispositif d'attache latérale arrière 540, le drainage latéral des efforts supportés par la structure d'assise 5 est amélioré. Avantageusement, la structure de dossier 6 est montée sur la traverse arrière 54, tel que représenté sur la figure 2. Le nombre de pièces différentes composant la structure d'ensemble siège 4 selon l'invention est inférieur à celui des structure d'ensemble siège connues, et les pièces ont le plus souvent des formes simples compatibles avec les procédés connus de fabrication de pièces en matériau composite. En particulier, la barre de torsion 50 est avantageusement fabriquée en matériau composite, tel qu'un matériau composite comportant des fibres de carbone maintenues par une résine de type époxy. Notamment, une barre de torsion de section principale polygonale telle que représentée sur la figure 6c est particulièrement adaptée à une réalisation en matériau composite. L'invention concerne également un ensemble siège d'aéronef comportant une structure d'ensemble siège 4 selon l'invention. L'invention porte également sur un fuselage d'aéronef comportant une structure de coque 2 et un plancher 3 sur lequel des structures d'ensemble siège selon l'invention sont montées. La structure de coque 2 comporte de manière connue des panneaux 20 raidis par des cadres 24 et des lisses 22, et comporte également selon l'invention des moyens de fixation latérale 26, par exemple au moins un rail de fixation latérale 26 fixé sur au moins deux cadres 24, pour la fixation des dispositifs d'attache latérale des structures d'ensemble siège selon l'invention. L'invention concerne également un aéronef comportant un fuselage et des structures d'ensemble siège 4 selon l'invention. Les structures d'ensemble siège 4 selon l'invention sont utilisées pour la réalisation des ensembles sièges de l'aéronef qui jouxtent la structure de coque 2. Tel que représenté sur la figure 7a, la structure d'ensemble siège 4 selon l'invention est par exemple utilisée pour la fabrication de tous les ensembles sièges passagers dans le cas d'un aéronef monocouloir comportant un couloir 8 central, du fait que tous les ensembles sièges passagers jouxtent la structure de coque 2. Dans le cas d'un aéronef bi-couloir comportant deux couloirs 8a et 8b tel que représenté sur la figure 7b, les ensembles sièges latéraux sont par exemple réalisés en utilisant la structure d'ensemble siège 4 selon l'invention. Les ensembles sièges centraux, agencés entre les couloirs 8a et 8b, ne jouxtent pas la structure de coque 2 et ne sont pas réalisés en utilisant la structure d'ensemble siège 4 selon l'invention. L'architecture des structures d'ensemble siège selon l'invention est adaptée à l'environnement desdites structures d'ensemble siège, et permet une meilleure répartition des charges notamment dans des scénarios de crash, ainsi qu'une meilleure tenue latérale générale du fait des rattachements latéraux sur la structure de coque. Lesdites structures d'ensemble siège sont constituées de pièces à géométrie peu complexe qui sont compatibles avec une utilisation de matériaux composites, offrant un gain en masse par rapport aux matériaux métalliques. REVENDICATIONS1 - Structure d'ensemble siège (4) pour aéronef, comportant au moins une structure d'assise (5) supportant au moins une assise, à laquelle dite structure d'ensemble siège est associé un repère défini par un axe X longitudinal suivant lequel la structure d'assise (5) comporte une partie avant et une partie arrière, par un axe Y perpendiculaire à l'axe X et formant avec ledit axe X un plan XY horizontal lorsque l'au moins une assise est horizontale, et par un axe Z perpendiculaire au plan XY, ladite structure d'ensemble siège étant caractérisée en ce que la structure d'assise (5) comporte dans la partie avant une barre de torsion (50) sensiblement parallèle à l'axe Y munie au niveau d'une première extrémité latérale (502) d'un dispositif d'attache latérale avant (500) destiné à être solidarisé avec une structure de coque (2) d'un aéronef. 2 - Structure d'ensemble siège (4) selon la revendication 1, comportant un piétement (7) consistant en une structure de pied (70) solidaire de la barre de torsion (50) dans une moitié de ladite barre de torsion comportant une seconde extrémité latérale (504). 3 - Structure d'ensemble siège (4) selon la revendication 2, dans laquelle la structure de pied (70) comporte au moins deux bielles (72,74) non parallèles pour réaliser au moins deux points d'ancrage sur un plancher (3) de l'aéronef. 4 - Structure d'ensemble siège (4) selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle la structure d'assise (5) comporte une pluralité de bras de soutien (52) longitudinaux, chaque bras de soutien (52) s'étendant depuis une extrémité avant (520) solidaire de la barre de torsion (50) en direction de la partie arrière de la structure d'assise (5). 5 - Structure d'ensemble siège (4) selon la revendication 4, dans laquelle la structure d'assise (4) comporte dans la partie arrière une traverse arrière (54) sensiblement parallèle à l'axe Y solidaire des bras de soutien (52) et comportant au niveau d'une extrémité latérale (542), située du côté de la première extrémité latérale (502) de la barre de torsion (50), un dispositif d'attache latérale arrière (540) destiné à être solidarisé avec la structurede coque (2) de l'aéronef. 6 - Structure d'ensemble siège (4) selon la revendication 5, dans laquelle une section principale de la traverse arrière (54) est de dimensions inférieures aux dimensions d'une section principale de la barre de torsion (50). 7 - Structure d'ensemble siège (4) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle une section principale de la barre de torsion (50) est de forme circulaire ou polygonale, de dimensions égales ou supérieures à 5 centimètres. 8 - Structure d'ensemble siège (4) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la barre de torsion (50) au moins est réalisée en matériau composite. 9 - Fuselage d'aéronef comportant au moins une structure de coque (2) et un plancher (3), caractérisé en ce que la structure de coque (2) comporte des moyens de fixation latérale (26) pour la fixation d'au moins une structure d'ensemble siège (4). 10 - Aéronef comportant au moins une structure d'ensemble siège (4) selon les revendications 1 à 8 et un fuselage selon la revendication 9.