Brevet FR2977860A1 — publié le 20130118

MODULE DE STRUCTURE D'AERONEF, STRUCTURE ET AERONEF ASSOCIES [1] DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [2] L'invention concerne un module de structure d'aéronef. L'invention concerne également la structure et l'aéronef associés. L'invention trouve des applications dans le domaine de l'aéronautique, particulièrement dans le domaine de la structure et des systèmes des aéronefs. [3] ETAT DE LA TECHNIQUE [4] On connait des aéronefs comportant une structure fixée sur un io plancher, un plafond ou un fuselage. La structure a pour fonction de supporter différents réseaux de l'aéronef tels que les réseaux hydrauliques, pneumatiques et/ou électriques. [5] Les structures d'aéronef sont généralement réalisées à partir de plusieurs modules assemblés côte à côte. Chaque module supporte une 15 partie des réseaux de l'aéronef et peut être réalisé séparément avant d'être assemblé dans une étape finale. L'étape finale impose d'assembler les modules ainsi que les différents réseaux supportés par les modules, afin de créer la structure de l'aéronef. [6] Les modules classiques comportent des éléments d'ossatures tels 20 que des membrures, des cadres, des longerons, des lisses... ainsi que les éléments des différents réseaux tels que des éléments tubulaires, des réseaux hydrauliques et/ou pneumatiques et des torons des réseaux électriques. On entend par torons les regroupements de fils électriques au moyen de colliers (brackets) dont les matériaux et les dimensions sont 25 prédéterminés selon la nature des réseaux et les règles techniques de sécurité applicables. Le brevet numéro « FR2944262 » présente un exemple de structure classique ainsi que le procédé de montage de ladite structure. La complexité croissante des systèmes pénalisent fortement la conception, l'industrialisation et la production de des aéronefs. 30 [07] De plus, les différents éléments des modules de structure d'aéronef sont classiquement réalisés en matériaux métalliques permettant d'assurer la transmission d'un signal électrique qui sert, entre autres, de retour de courant fonctionnel, et de mise à la masse pour les divers équipements électriques montés sur l'aéronef. Cependant, le métal est lourd. Le poids des éléments de structure en matériau métallique impacte donc lourdement l'ensemble de la structure, ce qui a une conséquence directe sur la masse totale de l'aéronef et donc sur sa consommation de carburant. [8] OBJET DE L'INVENTION [9] La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des modules de structure d'aéronef décrits précédemment. Pour cela, io l'invention propose un module de structure d'aéronef pour lequel au moins un élément tubulaire d'un réseau hydraulique ou pneumatique assure une fonction d'ossature du module. [10] A cet effet, selon un premier aspect, l'invention concerne un module de structure d'aéronef comprenant au moins un élément tubulaire 15 d'ossature, s'étendant selon un axe longitudinal et des membrures transverses, disposées sensiblement perpendiculairement à l'axe longitudinal et solidaires de l'élément tubulaire. Le module est caractérisé en ce que l'élément tubulaire d'ossature est étanche et muni d'au moins un moyen de raccordement à un circuit de transport de fluides de l'aéronef. 20 [011] L'invention présente l'avantage de réduire le nombre d'éléments du module et ainsi de réduire la masse de l'aéronef et de simplifier la conception, l'industrialisation et la production de l'aéronef. [12] Selon une réalisation, les membrures et/ou l'élément tubulaire sont réalisés dans un matériau composite. On entend par matériaux composites, 25 généralement les matériaux composites en fibre de carbone du type CFRP (de l'anglais Carbon Fiber Reinforced Plastic). Cette réalisation réduit le poids de la structure et améliore ainsi la masse totale de l'aéronef et donc diminue sa consommation de carburant. [13] Selon une réalisation, le module comportant un moyen de liaison 30 apte à relier l'élément tubulaire d'ossature avec une membrure, l'élément tubulaire d'ossature et le moyen de liaison sont réalisés en une seule pièce monobloc. Cette réalisation présente l'avantage de simplifier encore la conception et la production de l'aéronef. [014] Selon une réalisation, le module comportant un moyen de liaison apte à relier l'élément tubulaire d'ossature avec une membrure, le moyen de liaison comporte une double peau étanche disposée autour d'au moins un élément tubulaire d'ossature. Cette réalisation présente l'avantage de protéger l'élément tubulaire. De plus, une zone étanche entre l'élément tubulaire et la double peau permet de contenir les fluides en cas de problème d'étanchéité de l'élément tubulaire. io [015] Selon une réalisation, le moyen de liaison comporte une double peau unique disposée autour de plusieurs éléments tubulaires d'ossature. Cette réalisation présente l'avantage d'utiliser une seule double peau pour protéger plusieurs éléments tubulaires et ainsi de réduire encore la masse de l'aéronef. 15 [016] Selon une réalisation, le module comporte au moins un longeron d'ossature s'étendant selon l'axe longitudinal. [17] Selon une réalisation, l'élément tubulaire d'ossature est compris sensiblement entre deux longerons d'ossature. [18] Selon un deuxième aspect, l'invention concerne une structure 20 d'aéronef comprenant au moins un module. [19] Selon un troisième aspect, l'invention concerne un aéronef muni d'une structure. [20] BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [21] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui 25 suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Elles montrent : [22] Figure 1 : une représentation schématique en perspective d'un module de structure d'aéronef selon un premier mode de réalisation de l'invention [23] Figure 2 : une représentation d'une vue en coupe de la partie centrale du module de la Figure 1 ; [24] Figure 3 : une représentation schématique en perspective d'une vue éclatée du module de la Figure 1 ; [25] Figure 4 : une représentation schématique en perspective d'un module de structure d'aéronef selon un deuxième mode de réalisation de io l'invention [26] Figure 5 : une représentation schématique en perspective d'une vue éclatée du module de la Figure 4 ; [27] Figure 6 : une représentation schématique en perspective d'un module de structure d'aéronef selon un troisième mode de réalisation de 15 l'invention [28] Figure 7 : une représentation schématique d'une vue en coupe de la double peau du module de la Figure 6 ; [29] Figure 8 : une représentation schématique en perspective de la partie centrale du module de la Figure 6 ; 20 [030] Figure 9: une représentation schématique d'un moyen de raccordement entre deux modules de structure d'aéronef. [31] Les Figures ne sont pas à l'échelle. Les Figures sont représentées dans un repère orthonormé X, Y et Z. [32] Les éléments identiques, similaires ou analogues, conservent la 25 même référence d'une Figure à l'autre. [33] DESCRIPTION D'EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION [34] Les Figure 1, 2 et 3 montrent un module 10 d'une structure d'un aéronef selon un premier mode de réalisation de l'invention, la structure de l'aéronef étant composée d'une pluralité de modules 10 réalisés en parallèle. La Figure 1 montre une représentation schématique en perspective du module 10 alors que la Figure 2 représente uniquement une vue en coupe dans le plan YZ de la partie centrale du module 10. La Figure 3 montre une vue éclatée du module 10 en perspective. [35] La structure de l'aéronef a pour fonction de supporter différents réseaux de l'aéronef tels que les réseaux hydrauliques, pneumatiques et/ou io électriques. La structure peut également intégrer des panneaux d'isolation, des équipements légers ou encore des panneaux de faux plafond lorsqu'elle est située dans des zones précises de l'aéronef. [36] Chaque module 10 comporte ainsi des éléments d'ossature et des éléments des réseaux de l'aéronef tels que des torons du réseau électrique 15 et/ou des éléments tubulaires d'un réseau pneumatique ou hydraulique. Par exemple, le module de la Figure 1 comporte plusieurs torons 14 de différentes tailles et plusieurs éléments tubulaires 16, 17. Les éléments tubulaires 16, 17 sont étanches de manière à permettre le transport de fluides dans l'aéronef. A cet effet, les éléments tubulaires 16, 17 sont munis 20 d'au moins un moyen de raccordement à un autre élément tubulaire ou à un circuit de transport de fluides. [37] L'ossature du module 10 est réalisée avec des longerons 12 parallèles dont une section est en forme en « U », et qui s'étendent suivant l'axe longitudinal X, ainsi qu'avec des membrures 13 parallèles et 25 sensiblement perpendiculaires aux longerons 12. L'ossature du module 10 est également réalisée à l'aide des éléments tubulaires 16, 17 parallèles aux longerons 12. Dans le cas des Figures 1, 2 et 3, les éléments tubulaires 16, 17 sont disposés au milieu de deux longerons 12. Les éléments tubulaires 16, 17 sont fixés avec les membrures par un moyen de liaison 18. En limitant 30 ainsi le nombre d'élément du module 10, l'invention simplifie la conception, l'industrialisation et la production de l'aéronef. [38] Les Figures 1, 2 et 3 montrent quatre éléments tubulaires 16, 17, deux éléments tubulaires 16 d'un premier diamètre Dl et deux éléments tubulaires 17 d'un second diamètre D2. Le premier diamètre Dl est plus important que le second diamètre D2 et les éléments tubulaires sont disposés de telles sortes qu'un axe de symétrie S sépare symétriquement les éléments tubulaires de même diamètre deux à deux. Les éléments tubulaires 16 du premier diamètre Dl comportent une paroi 21 et les éléments tubulaires 17 du second diamètre D2 comportent une paroi 20. Les parois 20, 21 sont étanches afin de contenir les fluides circulant dans les éléments tubulaires 16, 17. [39] Les moyens de liaison 18 relient les éléments tubulaires 16, 17 aux io membrures 13. Les moyens de liaison 18 peuvent comporter des évidements 23 aptes à réduire encore la masse du module 10. En outre, les membrures peuvent comporter des encoches 22 aptes à accueillir les moyens de liaison 18. [40] La masse de l'aéronef est réduite en utilisant, pour l'ossature du 15 module 10, les éléments tubulaires 16, 17 classiquement utilisés uniquement pour le transport de fluide. La masse de l'aéronef peut également être réduite en utilisant des matériaux composites pour les éléments de structure (longerons 12, membrures 13, moyens de liaison 18 et/ou éléments tubulaires 16, 17). Cependant, les éléments de structure en matériaux 20 composites ne permettent pas d'assurer une conduction de courant électrique. Les éléments de structure en matériaux composites nécessitent donc l'introduction, dans la structure de l'aéronef, d'un réseau métallique permettant la transmission d'un signal électrique, par exemple un réseau de type ESN (Electrical Structural Network), et assurant les fonctionnalités 25 électriques des éléments de structure métalliques classiques. Or, l'introduction de ce réseau métallique a un impact négatif sur la masse de l'aéronef et augmente le temps de fabrication de l'aéronef. [41] Préférentiellement, les longerons 12 et les membrures 13 sont réalisés dans un matériau composite et les parois 20, 21 des éléments 30 tubulaires 16, 17, le moyen de liaison 18 et/ou la double peau sont réalisés dans un matériau apte à conduire un courant électrique permettant de remplacer l'installation d'un réseau de type ESN. Les parois 20, 21 des éléments tubulaires 16, 17 sont, par exemple, réalisés en matériau métallique. [42] La fabrication du module 10 fait appel à des méthodes connues et éprouvées (bloc thermoplastique foré, extrusion, injection thermoplastique, découpe, perçage, boulonnage...), sans risque industriel (produits courants, procédés très répandus), et peut être fabriqué à grande échelle et à bas coût. Les membrures 13 sont par exemple réalisées en thermoplastique et emboitées avec les moyens de liaisons 18. [43] La vue éclatée de la Figure 3 montre les éléments de la structure io du module 10, les torons 14 et un plancher 11 droit sous lequel le module 10 est installé. En variante, le module 10 peut être installé sous un plafond ou peut être courbé pour s'adapter le long d'un fuselage, par exemple dans la soute d'un aéronef. [44] Les éléments de structure du module 10 de la Figure 3 regroupent 15 les longerons 12, les membrures 13, les éléments tubulaires 16, 17, les moyens de liaison 18 et également des raidisseurs 25 aptes à améliorer la raideur du module 10. En variante les éléments de structure du module 10 peuvent prendre d'autres formes. [45] Les Figures 4 et 5 montrent un deuxième mode de réalisation de 20 l'invention pour lequel les quatre éléments tubulaires 16, 17 et le moyen de liaison 18 sont réalisés en une seule pièce monobloc facilitant le montage et la réparation du module 10. La Figure 4 montre une représentation schématique en perspective du module 10 alors que la Figure 5 montre une vue éclatée du module 10 en perspective. Les membrures 13 possèdent des 25 encoches 22 dans lesquelles vient se fixer la pièce monobloc. La pièce monobloc comporte une section en forme de trapèze isocèle, c'est-à-dire possédant un axe de symétrie S. La forme monobloc du deuxième mode de réalisation présente une meilleure solidité et une meilleure étanchéité que le premier mode de réalisation. De plus, les figures 4 et 5 montrent une 30 disposition des longerons 12 pour laquelle les longerons 12 sont utilisés en renfort sur les côtés de la pièce monobloc afin d'améliorer encore la rigidité du module 10. [46] Les Figures 6, 7 et 8 montrent un troisième mode de réalisation de l'invention pour lequel les quatre éléments tubulaires 16, 17 et le moyen de liaison 18 sont réalisés en une seule pièce monobloc alvéolée. La Figure 6 montre une représentation schématique en perspective du module 10 alors que la Figure 7 représente uniquement une vue en coupe dans le plan YZ de la pièce monobloc alvéolée. La Figure 8 montre une vue de la partie centrale du module 10 en perspective. [47] La pièce monobloc alvéolée des Figures 6, 7 et 8 comporte des évidements 23 permettant d'aménager des espaces étanches autour des io éléments tubulaires 16, 17. De plus, la forme de trapèze de la section comprenant une première base 27 et une deuxième base 28 forme une double peau protectrice autour des éléments tubulaires 16, 17. La structure alvéolée du troisième mode de réalisation de l'invention permet de réduire le poids du module 10, par rapport au deuxième mode de réalisation. 15 [048] Le module 10 permet de supporter une partie des réseaux de l'aéronef qui sont ensuite interconnectés entre les différents modules 10 de la structure. Par exemple, les torons 14 d'un réseau électrique sont interconnectés entre deux modules. De même, les éléments tubulaires 16, 17 sont interconnectés avec un réseau de fluides de l'aéronef. La Figure 9 20 montre un exemple de moyen de raccordement 26 entre deux éléments tubulaires 16 dans un plan XZ. Les éléments tubulaires comportent un épaulement 31 au niveau du moyen de raccordement 26 permettant la disposition d'une platine de jonction 30 étanche entre les deux éléments tubulaires 16 de même diamètre. La platine de jonction 30 permet de 25 rattraper les jeux et les angles entre les deux éléments tubulaires 16 et facilite ainsi l'adaptation des modules 10 entre eux. [049] L'invention permet ainsi de séparer les modules 10 de la structure afin de paralléliser l'installation des systèmes électrique et mécaniques de l'assemblage de la structure et de réduire les cycles de production de l'ordre 30 de 40%. De plus, le module 10 propose une interface invariante pour différentes structures de l'aéronef et pour différents agencements des réseaux. Cette invariance de l'interface module/structure permet de réduire les boucles de bureaux d'études structure et systèmes lors des phases de développement. En outre, le module 10 peut être connecté électriquement à la structure ou bien isolé en fonction des besoins de conception. REVENDICATIONS1. Module (10) de structure d'aéronef comprenant : - au moins un élément tubulaire (16, 17) d'ossature, s'étendant selon un axe longitudinal (X) et - des membrures transverses (13), disposées sensiblement perpendiculairement à l'axe longitudinal (X) et solidaires de l'élément tubulaire (16, 17), caractérisé en ce que l'élément tubulaire (16, 17) d'ossature est io étanche et muni d'au moins un moyen de raccordement (26) à un circuit de transport de fluides de l'aéronef. 2. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que les membrures (13) et/ou l'élément tubulaire (16, 17) sont réalisés dans un 15 matériau composite. 3. Module selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément tubulaire (16, 17) est réalisé en un matériau apte à conduire un courant électrique. 20 4. Module selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, le module (10) comportant un moyen de liaison (18) apte à relier l'élément tubulaire (16, 17) d'ossature avec une membrure (13), l'élément tubulaire (16, 17) d'ossature et le moyen de liaison (18) sont réalisés en une seule 25 pièce monobloc. 5. Module selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, le module (10) comportant un moyen de liaison (18) apte à relier l'élément tubulaire (16, 17) d'ossature avec une membrure (13), le moyen de liaison 30 (18) comporte une double peau étanche disposée autour d'au moins un élément tubulaire (16, 17) d'ossature. 6. Module selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen de liaison (18) comporte une double peau unique disposée autour de plusieurs 35 éléments tubulaires (16, 17) d'ossature. 5 7. Module selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le module (10) comporte au moins un longeron (12) d'ossature s'étendant selon l'axe longitudinal (X). 8. Module selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément tubulaire (16, 17) d'ossature est compris sensiblement entre deux longerons (12) d'ossature. io 9. Structure d'aéronef comprenant au moins un module (10) selon l'une des revendications 1 à 8. 10. Aéronef muni d'au moins une structure selon la revendication 9.