Brevet FR2977861A1 — publié le 20130118

TRAVERSE DE SUPPORT D'UNE STRUCTURE D'UN AERONEF ET AERONEF ASSOCIE [1] DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [2] L'invention concerne une traverse apte à supporter une structure d'un aéronef. L'invention concerne également l'aéronef associé. L'invention trouve des applications dans le domaine de l'aéronautique, particulièrement dans le domaine de la structure des aéronefs. [3] ETAT DE LA TECHNIQUE [4] On connait des structures d'aéronefs, par exemple des planchers, io qui sont supportées par des éléments de type traverse ou poutre. Une traverse est un élément rigide, souvent métallique, dont la dimension en longueur est grande devant la dimension en largeur. Une traverse est disposée sur au moins deux points d'appui et permet de supporter des charges entre ou au-delà de ces points d'appui. 15 [05] Dans le domaine de l'aéronautique, une traverse possède généralement deux semelles parallèles, en regard l'une de l'autre. Une première semelle s'étend en longueur suivant un axe longitudinal de la traverse et en largeur suivant un axe transverse de la traverse, la première semelle comportant une face interne et une face externe opposée à la face 20 interne. Une deuxième semelle s'étend en longueur suivant l'axe longitudinal et en largeur suivant l'axe transverse, la deuxième semelle comportant également une face interne et une face externe opposée à la face interne. Les deux semelles sont disposées face à face de tel sorte que les faces internes des deux semelles soient en regard l'une de l'autre. 25 [06] Chaque traverse comporte également une âme reliant les deux semelles et s'étendant sur toute la longueur de la traverse et suivant un axe vertical orthonormé avec les axes longitudinal et transverse. Les traverses connues sont en forme de « I » ou de « H » lorsque l'âme est sensiblement disposée au milieu des semelles et en forme de « U » lorsque l'âme est 30 disposée sur un coté des semelles. [7] L'âme et les semelles sont classiquement soudées, rivetées ou réalisées d'un seul bloc. Dans tous les cas, la traverse forme ainsi un bloc indivisible. Or, dans un aéronef, la traverse est souvent disposée dans un emplacement exigu et difficile d'accès posant ainsi des problèmes de montage et de réparabilité de la traverse et des éléments situés derrière la traverse. [8] De manière classique, les traverses sont réalisées dans un matériau métallique. Dans un aéronef, en plus de ses fonctions mécaniques de support, la structure métallique des traverses permet d'assurer la io 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'appareil. Cependant, le métal est lourd. Le poids des traverses en matériau métallique impacte donc lourdement l'ensemble de la structure ce qui a une conséquence directe sur la masse totale de l'aéronef 15 et donc sur sa consommation de carburant. [9] Pour résoudre le problème de poids des traverses classiques des aéronefs, une solution alternative consiste à utiliser des traverses réalisées dans un matériau composite. On entend par matériaux composites, généralement les matériaux composites en fibre de carbone du type CFRP 20 (de l'anglais Carbon Fiber Reinforced Plastic). Cependant, les traverses en matériaux composites ne permettent pas d'assurer une conduction de courant électrique. Les traverses 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 25 type ESN (Electrical Structural Network), et assurant les fonctionnalités électriques des traverses 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. [10] OBJET DE L'INVENTION 30 [011] La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des traverses décrites précédemment. Pour cela, l'invention propose une traverse de masse réduite assurant, en plus de sa fonction mécanique de support, une fonction de transport d'information électrique. [12] A cet effet, selon un premier aspect, l'invention concerne une traverse apte à supporter une structure d'un aéronef, ladite traverse comprenant une première semelle s'étendant en longueur suivant un axe longitudinal et en largeur suivant un axe transverse, la première semelle comportant une face interne et une face externe opposée à la face interne, une deuxième semelle s'étendant parallèlement à la première semelle et comportant une face interne et une face externe opposée à la face interne, les faces internes des deux semelles étant disposées en regard l'une de l'autre, une âme reliant les deux semelles et s'étendant suivant un axe io vertical. La traverse est caractérisée en ce que l'âme comporte deux demi-âmes reliées par un moyen de fixation : une première demi-âme solidaire de la première semelle et une deuxième demi-âme solidaire de la deuxième semelle, la première demi-âme et la première semelle étant réalisées dans un matériau métallique apte à conduire un courant électrique, la deuxième 15 demi-âme et la deuxième semelle étant réalisées dans un matériau composite. [13] La traverse de l'invention présente l'avantage d'assurer un rôle de conducteur électrique tout en présentant un poids modéré inférieur à celui d'une traverse classique. 20 [014] Selon une réalisation, les deux demi-âmes présentent des hauteurs différentes, une extrémité de l'une au mois des demi-âmes étant en butée contre la semelle solidaire de la demi-âme opposée. Cette réalisation maintient en buté des deux semelles entre elles suivant l'axe vertical lors de la fixation des deux demi-âmes. 25 [015] Selon une réalisation, le moyen de fixation est amovible. Le moyen de fixation peut, par exemple, être de type vis et écrou. Le moyen de fixation qui relie les deux demi-âmes présente l'avantage de pouvoir monter la traverse en introduisant les deux parties séparément dans l'aéronef. Cette réalisation simplifie ainsi le procédé de montage et de réparation de la 30 traverse, de la structure et/ou des différents réseaux disposés sur la structure. [016] Selon une réalisation, la traverse comporte au moins un élément de renfort reliant la face interne de la semelle avec la demi-âme et s'étendant suivant l'axe transverse de la traverse. Cette réalisation améliore la résistance en torsion de la traverse. [017] Selon une réalisation, la demi-âme comporte un évidement suivant l'axe vertical entre deux éléments de renfort. [018] Selon une réalisation, la semelle comporte un évidement suivant l'axe transverse entre deux éléments de renfort. L'évidement de la demi-âme et/ou de la semelle présente l'avantage de réduire encore le poids de la traverse. [19] Selon une réalisation, la deuxième demi-âme est prolongée par io une demi-semelle comprenant une face externe en contact avec la face interne de la première semelle. Cette réalisation maintient en buté les deux semelles entre elles suivant l'axe transverse lors de la fixation des deux demi-âmes. [20] Selon une réalisation, les deux demi-âmes comportent des 15 alésages coaxiaux suivant l'axe transverse aptes à permettre le passage d'un moyen de fixation à travers les dites deux demi-âmes. [21] Selon une réalisation, au moins une des semelles comporte, sur sa face externe, des points d'attache aptes à clipser les éléments de la structure. Cette réalisation simplifie le montage et le démontage de la 20 structure ou des réseaux de la structure sur la traverse. [22] Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un aéronef muni d'au moins une traverse apte à supporter une structure. [23] BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [24] 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 sont données à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Elles montrent : [25] Figure 1 : une représentation schématique d'une partie d'une traverse supportant une structure d'un aéronef selon un premier mode de réalisation de l'invention ; [26] Figure 2 : une représentation schématique de la partie métallique de la traverse de la Figure 1 selon une vue en perspective ; [27] Figure 3 : une représentation schématique de la traverse de la Figure 1 selon une vue en coupe; [028] Figure 4 : une représentation schématique d'une vue en coupe de la traverse selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; [029] Figure 5 : une représentation schématique de la partie métallique d'une traverse vue en perspective selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; io [030] Figure 6 : une représentation schématique de la partie métallique d'une traverse vue en perspective selon un quatrième mode de réalisation de l'invention. [31] Les Figures ne sont pas à l'échelle. [32] Les éléments identiques, similaires ou analogues, conservent la 15 même référence d'une Figure à l'autre. [33] DESCRIPTION D'EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION [34] La Figure 1 montre une partie d'une traverse 30 fixée à une structure 20 d'un aéronef. Les Figures sont représentées dans un repère 20 orthonormé X, Y et Z. La traverse 30 présente une longueur X1 s'étendant suivant l'axe longitudinal X, une largeur s'étendant suivant l'axe transverse Y et une hauteur Z1 s'étendant suivant l'axe vertical Z. [35] Dans l'exemple de la Figure 1, la structure 20 comporte des longerons 22 qui s'étendent suivant un axe transverse Y et des cadres 26 qui 25 s'étendent suivant l'axe longitudinal X. Les longerons 22 et les cadres 26 s'entrecroisent régulièrement pour réaliser un quadrillage, également appelé treillis de la structure 20. La structure 20 représentée sur la Figure 1 est un exemple de structure d'aéronef supportée par la traverse 30 de l'invention. On comprend que cette structure peut aussi prendre la forme de tout treillis d'aéronef comprenant des cadres, des longerons, des lisses, ..., de formes adaptées aux contraintes de l'aéronef. [36] Le treillis à pour fonction de supporter différents systèmes de l'aéronef tels que les réseaux électriques, hydrauliques, pneumatiques, télémétriques etc. destinés à alimenter ces systèmes, ainsi qu'à leur permettre de communiquer. La Figure 1 montre, par exemple, des tuyaux 28 d'un réseau hydraulique ou pneumatique et des torons 21, 24 d'un réseau électrique. On entend par torons les regroupements de fils électriques au moyen de colliers (brakets) dont les matériaux et les dimensions sont io prédéterminées selon la nature des réseaux et les règles techniques de sécurité applicables. Dans l'exemple de la Figure 1, les torons 21, 24 sont reliés aux longerons 22 et aux cadres 26 par l'intermédiaire d'éléments de fixation 27. [37] La structure 20 de l'aéronef est reliée avec au moins une traverse 15 30 de l'invention. La traverse 30 comporte deux semelles 35, 36 parallèles l'une par rapport à l'autre et reliées par une âme 37. Les deux semelles 35, 36 s'étendent suivant l'axe longitudinal sur toute la longueur X1 de la traverse 30. La largeur des deux semelles 35, 36 s'étend suivant l'axe transverse Y. Les deux semelles 35, 36 peuvent avoir une largeur identique 20 ou, au contraire, une largeur différente. La largeur de la première semelle 35 est notée Y1 et la largeur de la deuxième semelle 36 est notée Y2. [38] La largeur de la traverse 30 est considérée comme étant la plus grande largeur des deux semelles 35, 36. Dans l'exemple de la Figure 1, la largeur de la traverse 30 correspond à la largeur Y1 de la première semelle 25 35. Lorsque la largeur de la traverse est plus grande que la hauteur, la traverse est dite du type « H », l'âme étant placée sensiblement au centre de la largeur des deux semelles 35, 36. Inversement, lorsque la largeur de la traverse est plus petite que la hauteur, la traverse est dite du type « I ». Dans le cas de la Figure 1, la traverse 30 est du type « I », l'âme étant placée 30 sensiblement au centre de la largeur des deux semelles 35, 36. [39] Les semelles 35, 36 possèdent chacune deux surfaces planes, à savoir une face interne respectivement 40, 41 et une face externe respectivement 43, 44, opposée à leur face interne 40, 41. Les deux semelles 35, 36 sont en regard l'une de l'autre, les faces internes 40, 41 des deux semelles 35, 36 se faisant face l'une à l'autre. [40] Selon l'invention, l'âme 37 de la traverse 30 comporte deux demi-âmes 38, 39 reliées par un moyen de fixation 25. La première demi-âme 38 est solidaire de la première semelle 35 et la deuxième demi-âme 39 est solidaire de la deuxième semelle 36. Les deux demi-âmes 38, 39 sont juxtaposées côte à côte sur toute la longueur X1 de la traverse 30. Ainsi, la première demi-âme 38 possède au moins une partie en contact avec la deuxième demi-âme 39 et inversement. Les deux demi-âmes 38, 39 sont io assemblées l'une à l'autre par le moyen de fixation 25. Le moyen de fixation 25 peut être, par exemple, du type vis et écrou. Les parties en contact des deux demi-âmes possèdent alors des alésages 50 coaxiaux répartis sur toute la longueur des demi-âmes 38, 39 et permettant le passage d'une vis. Un tel moyen de fixation 25 de type vis et écrou présente l'avantage de 15 permettre un protocole simple de montage et de démontage de la traverse 30. [41] La première demi-âme 38 et la première semelle 35 sont réalisées dans un matériau métallique ou tout autre matériau apte à assurer une conduction de courant électrique. La deuxième demi-âme 39 et la deuxième 20 semelle 36 sont réalisées dans un matériau non conducteur et léger. En particulier, les matériaux composites à base de fibres de carbone sont parfaitement adaptés car ils présentent un rapport poids/rigidité intéressant. Dans l'exemple de la Figure 1, la partie métallique 31 de la traverse 30 comprenant la première semelle 35 et la première demi-âme 38 est reliée 25 avec les longerons 22. La partie 32 en matériau composite peut, par exemple, soutenir un plancher ou un plafond (non représentés). [42] Les deux parties 31, 32 assemblés par le moyen de fixation 25 assurent ensemble le rôle mécanique d'une traverse classique. La traverse 30 d'assure, en outre, un rôle de conducteur électrique grâce à la partie 30 métallique 31. De plus, le moyen de fixation 25 amovible permet d'assembler et de désassembler les deux parties 31, 32 l'une avec l'autre. Le procédé de montage de la traverse 30 dans l'aéronef, le procédé d'installation de la structure 20 et le procédé d'installation des différents réseaux disposés sur la structure 20 se trouvent ainsi améliorés. En effet, la traverse 30 peut être introduite en deux parties 31, 32 séparées dans le tronçon de l'aéronef en construction et assemblée ultérieurement. De même, les deux parties 31, 32 de la traverse 30 peuvent être désassemblées pour simplifier le démontage de la dite traverse 30 et améliorer les procédés de réparation de la structure 20 et des réseaux disposés sur la structure 20. [043] En variante, la partie 31 comprenant la semelle 35 et la demi-âme 39 peut être réalisée en matériau composite et la partie 32 comprenant la semelle 36 et la demi-âme 38 peut être réalisée en matériau métallique. io [044] La Figure 2 montre la partie métallique 31 de la traverse 30 selon une vue en perspective. En plus de la semelle 35, de la demi-âme 39 et des orifices 50 déjà décrits, la partie métallique 31 peut comporter des orifices 51 aptes à recevoir un moyen de liaison du type vis et écrou, sertissage ou autre, assurant la fixation de la partie métallique 31 avec un ou des éléments 15 de la structure 20 de l'aéronef, tels que les longerons 22 ou les cadres 26. [45] Comme on le voit sur la Figure 2, la partie métallique 31 peut également comporter un élément de renfort 46. Dans l'exemple de la Figure 2, cet élément de renfort relie la face interne 40 de la semelle 35 avec la demi-âme 38 et s'étend suivant l'axe transverse Y. Ce renfort a pour but 20 d'améliorer la résistance en torsion de la traverse 30. [46] Afin de réduire encore le poids de la partie métallique 31, la demi-âme 38 peut également comporter un évidement de matière. En effet, entre deux éléments de renfort 46, la demi-âme 38 de la Figure 2 comprend un évidement de forme trapézoïdale suivant l'axe vertical Z. La demi-âme 39 25 possède alors deux hauteurs : une première hauteur 52 plus petite qu'une deuxième hauteur 48. En variante, la demi-âme 38 peut comporter des évidements de différentes formes. [47] La Figure 3 montre une vue en coupe suivant le plan YZ de la traverse 30 selon le premier mode de réalisation de l'invention présenté sur 30 les Figures 1 et 2. La partie 32 en matériau composite comprenant la semelle 36 et la demi-âme 38 est représentée avec des hachures tandis que la partie métallique 31 est représentée sans hachure. La partie métallique 31 comprend la semelle 35, la demi-âme 39 et l'élément de renfort 46. Dans cet exemple, la demi-âme 38 en matériau composite est plus longue que la demi-âme 39 de la partie métallique 31 de sorte qu'elle soit en butée contre la semelle 35 pour assurer une bonne stabilité à la traverse 30. La partie métallique 31 comprenant la semelle 35 et la demi-âme 39 forme une section en « T » et la partie 32 en matériau composite comprenant la semelle 36 et la demi-âme 38 forme une section en « T » renversé. L'ensemble des deux parties 31, 32 forme une traverse 30 de type « I ». [48] La Figure 4 montre une vue en coupe suivant le plan YZ de la io traverse 30 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, la partie 32 en matériau composite comporte en outre une demi-semelle 42. La demi-semelle 42 est solidaire de la deuxième demi-âme 39 et s'étend en longueur suivant l'axe longitudinal X et en largeur suivant l'axe transverse Y. La demi-semelle 42 comporte une face externe 55 15 en contact avec la face interne 40 de la première semelle 35 et une face interne 54 en regard de la face interne 41 de la deuxième semelle 36. La section de la partie 32 en matériau composite possède ainsi une forme de « j » inversé. La demi-semelle 42 peut être fixée avec la semelle 35 ou simplement en appuie contre la face interne 40 de la semelle 35. Cette 20 réalisation permet un maintient renforcé des deux demi-âmes 38, 39. [49] La Figure 5 montre un troisième mode de réalisation de l'invention pour lequel la semelle 35 comporte un évidement de forme demi-ovale suivant l'axe transverse Y. L'évidement est présent entre des embases 49 de la semelle 35 sur lesquelles sont fixés les éléments de renfort 46. Cette 25 réalisation permet de réduire encore le poids de la partie métallique 31 par réduction de matière. En variante, la semelle 35 peut comporter des évidements de différentes formes. [50] La Figure 6 montre un quatrième mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation particulier, la première semelle 35 30 comporte des points d'attache 53 sur la face externe 43 de la semelle 35. Ces points d'attaches 53 permettent de clipser des éléments de la structure 20, notamment des éléments de section oblongue ou circulaire, tels que les tuyaux 28 et/ou les torons 21, 24. Les points d'attaches 53 peuvent ainsi remplacer au moins en partie les éléments de fixation 27 classiques. Cette réalisation permet de simplifier le montage et le démontage des éléments de la structure 20 sur la traverse hybride 30. En variante, les points d'attaches 53 peuvent être disposés sur la face externe 44 de la deuxième semelle 36.5 REVENDICATIONS1. Traverse (30) apte à supporter une structure (20) d'un aéronef, ladite traverse (30) comprenant : - une première semelle (35) s'étendant en longueur suivant un axe longitudinal (X) et en largeur suivant un axe transverse (Y), la première semelle (35) comportant une face interne (40) et une face externe (43) opposée à la face interne (41), - une deuxième semelle (36) s'étendant parallèlement à la première io semelle (35) et comportant une face interne (41) et une face externe (44) opposée à la face interne (41), les faces internes (40, 41) des deux semelles (35, 36) étant disposées en regard l'une de l'autre, - une âme (37) reliant les deux semelles (35, 36) et s'étendant suivant un axe vertical (Z), 15 caractérisée en ce que l'âme (37) comporte deux demi-âmes (38, 39) reliées par un moyen de fixation (25) : - une première demi-âme (38) solidaire de la première semelle (35) et une deuxième demi-âme (39) solidaire de la deuxième semelle (36), - la première demi-âme (38) et la première semelle (35) étant 20 réalisées dans un matériau métallique apte à conduire un courant électrique, - la deuxième demi-âme (39) et la deuxième semelle (36) étant réalisées dans un matériau composite. 2. Traverse (30) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les 25 deux demi-âmes (38, 39) présentent des hauteurs différentes, une extrémité de l'une au mois des demi-âmes (38, 39) étant en butée contre la semelle solidaire de la demi-âme opposée. 3. Traverse (30) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que 30 le moyen de fixation (25) est amovible. 4. Traverse (30) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la traverse (30) comporte au moins un élément de renfort (46) reliant la face interne (40) de la semelle (35) avec la demi-âme (38) et s'étendant 35 suivant l'axe transverse (Y) de la traverse (30). 5 . Traverse (30) selon la revendication 4, caractérisée en ce que la demi-âme (38) comporte un évidement suivant l'axe vertical (Z) entre deux éléments de renfort (46). 6. Traverse (30) selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que la semelle (35) comporte un évidement suivant l'axe transverse (Y) entre deux éléments de renfort (46). io 7. Traverse (30) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la deuxième demi-âme (39) est prolongée par une demi-semelle (42) comprenant une face externe (55) en contact avec la face interne (40) de la première semelle (35). 15 8. Traverse (30) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les deux demi-âmes (38, 39) comportent des alésages (50) coaxiaux suivant l'axe transverse (Y) aptes à permettre le passage d'un moyen de fixation (25) à travers les dites deux demi-âmes (38, 39). 20 9. Traverse (30) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'au moins une des semelles (35, 36) comporte, sur sa face externe (43, 44), des points d'attache (53) aptes à clipser les éléments de la structure (20). 25 10. Aéronef muni d'au moins une traverse (30) selon l'une des revendications 1 à 10.