Brevet FR2962406A1 — publié le 20120113

-1- L'invention concerne les aéronefs et en particulier leurs vannes de carburant. Il est connu de fixer à un panneau structural d'un réservoir de carburant d'un aéronef une vanne contrôlant l'écoulement du carburant. La vanne est elle-même commandée au moyen d'un actionneur. Pour des raisons de sécurité, ce dernier, qui est alimenté en puissance électrique, se trouve à l'extérieur du réservoir, la vanne se trouvant à l'intérieur. Ces deux organes sont donc positionnés de part et d'autre du panneau du réservoir en étant appliqués contre des faces opposées respectives du panneau. On réalise ce montage en prenant le panneau en sandwich entre la vanne et son actionneur. La commande de la vanne se fait à l'aide d'un arbre cannelé faisant partie de la vanne ou de l'actionneur et qui s'emmanche dans un alésage également cannelé de l'autre de ces organes. Il est donc important que les faces d'appui sur le panneau de ces deux organes soient bien parallèles afin de garantir que l'arbre et son alésage sont coaxiaux. L'assemblage de la vanne et de l'actionneur est soumis à des tolérances dimensionnelles dont l'épaisseur du panneau est donc un élément majeur, ainsi que l'alignement relatif de la vanne et de son actionneur, qui est souvent lié au parallélisme des deux faces du panneau. La qualité du montage de la vanne et de l'actionneur est donc liée à la qualité du panneau lui-même et en particulier au parallélisme des deux faces d'appui et aux tolérances de son épaisseur. Si, de surcroît, on prévoit le panneau non pas en métal mais en matériau composite, des défauts supplémentaires peuvent surgir qui influencent le parallélisme et la tolérance. En effet, l'épaisseur d'un panneau en matériau composite dépend notamment de sa cuisson et de la matrice qui le constitue. La cuisson entraine un foisonnement du matériau composite qui fait varier l'épaisseur du panneau et qu'il faut donc contrôler étroitement. De plus, dans le cas de grands panneaux structuraux en matériau composite, il est difficile d'assurer un parallélisme précis entre les deux faces d'appui. Ce foisonnement et ce défaut de parallélisme peuvent générer des problèmes lors de l'assemblage d'équipements tels que la vanne et son actionneur. Il existe certes des solutions pour pallier à ce problème. On peut ainsi effectuer une reprise d'usinage directement sur le panneau afin de retrouver les tolérances de montage prévues. Mais cela implique une opération supplémentaire relativement longue. On peut aussi ajouter des cales métalliques de part et d'autre du panneau qui sont ajustées avant le montage de la vanne et de l'actionneur et font l'interface entre ces organes et la face du panneau sur laquelle ils prennent appui. Il s'agit toutefois de pièces supplémentaires qui 2962406 -2- augmentent le volume et la masse de l'ensemble. Un but de l'invention est de faciliter le bon positionnement mutuel de la vanne et de l'actionneur sans supplément substantiel de coût, de masse ou de temps de montage. 5 A cet effet, on prévoit selon l'invention un aéronef qui comprend : - une vanne de carburant ; - un actionneur de commande de la vanne, et - un panneau de réservoir s'étendant entre la vanne et l'actionneur, l'aéronef étant agencé de sorte que le ou les appuis sur le panneau d'un premier 10 des organes parmi la vanne et l'actionneur, de préférence ce dernier, se font par l'intermédiaire du deuxième de ces organes. Ainsi, le deuxième organe détermine entièrement la position du premier par rapport au panneau. Le positionnement relatif des deux organes devient donc indépendant du panneau. Quelle que soit la nature de ce dernier, en matériau 15 métallique ou en matériau composite, et quelles que soient ses qualités dimensionnelles, notamment en termes d'épaisseur ou de parallélisme des faces, on assure un bon positionnement relatif, notamment coaxial, de la vanne et de l'actionneur. Ce résultat est obtenu sans pièce supplémentaire et sans augmenter le temps de montage. 20 Avantageusement, le premier organe est rigidement fixé au deuxième organe indépendamment du panneau. De préférence, un espace vide est ménagé entre le premier organe et le panneau. On est donc sûr que le panneau n'influence pas la position de cet organe. 25 Avantageusement, au moins l'un des organes s'étend en regard du panneau. De préférence, le deuxième organe comprend des éléments de fixation traversant le panneau. Avantageusement, les éléments de fixation forment des éléments mâles 30 aptes à être reçus dans des éléments femelles pour la fixation du deuxième organe au panneau. Avantageusement, les éléments de fixation forment des éléments femelles aptes à recevoir des éléments mâles pour la fixation du premier organe au deuxième. 35 On peut prévoir aussi que le panneau comprend un matériau composite ou un métal. Avantageusement, l'aéronef comprend un élément de métallisation en 2962406 -3- contact avec le panneau et apte à évacuer une charge électrostatique provenant de chacun des organes. Ainsi, l'invention n'interdit pas de prévoir une évacuation des éventuelles charges électriques accumulées dans l'un ou l'autre organe, en direction d'une 5 structure métallique spécifique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description suivante d'un mode de réalisation et de variantes donnés à titre d'exemples non limitatifs en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un aéronef selon l'invention ; 10 -les figures 2 et 3 sont deux vues en perspective respectivement à l'état éclaté et à l'état assemblé de l'agencement d'une vanne et d'un actionneur d'un réservoir de carburant dans l'aéronef de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue en coupe de l'agencement de la figure 3 dans un plan perpendiculaire au panneau ; 15 -la figure 5 est une vue à plus grande échelle d'un détail D de la figure 4 ; - les figures 6 et 7 sont des vues analogues à la figure 5 montrant l'évacuation de charges électriques respectivement de l'actionneur et de la vanne dans l'agencement de la figure 3 ; - la figure 8 est une vue analogue à la figure 5 illustrant le principe de 20 l'assemblage ; et - la figure 9 est une vue analogue à la figure 8 illustrant une variante de réalisation de l'assemblage. Nous allons décrire en référence aux figures 1 à 8 un mode de réalisation de l'aéronef selon l'invention. 25 L'aéronef dans son ensemble a été illustré à la figure 1. Il s'agit dans le présent exemple d'un aérodyne et en l'espèce d'un avion 2. L'avion comprend un fuselage 4 et deux ailes 6. Il comprend un empennage 8 et des réacteurs 10 ici au nombre de deux et fixés aux ailes respectives. Il s'agit d'un avion destiné au transport de marchandises et/ou d'une ou plusieurs personnes. A l'avant du 30 fuselage 4 se trouve un poste de pilotage 12 destiné à être occupé par au moins un pilote. L'avion comprend un ou plusieurs réservoirs de carburant 14 formant chacun une enceinte délimitée par au moins un panneau structural 16. Le réservoir renferme du kérosène mais il pourrait tout aussi bien renfermer un autre 35 type de carburant. Le panneau 16 est ici réalisé en un matériau composite comprenant une matière plastique renforcée par une matrice de fibres telles que des fibres de carbone. On peut prévoir en variante que le panneau 16 est formé exclusivement en métal. Le réservoir 14 comprend dans l'enceinte une vanne 18. A cette dernière est associé un actionneur électrique 20 situé à l'extérieur du réservoir. La vanne 18 et l'actionneur 20 s'étendent de part et d'autre du panneau 16. Nous allons décrire dans la suite le montage de la vanne et de l'actionneur au panneau. Il est entendu que le réservoir peut comprendre un ou plusieurs montages de ce type et donc en particulier plusieurs vannes. La fonction de l'actionneur est de commander la vanne pour qu'elle autorise ou interdise un écoulement de carburant à travers la vanne hors du réservoir par des moyens classiques qui ne sont pas détaillés ici. L'actionneur en lui-même est également commandé à distance au moyen d'un signal électrique par des moyens qui ne sont pas détaillés. La vanne 18 présente une paroi, ici métallique, présentant une face plane 21 formant une semelle. La vanne comprend plusieurs éléments de fixation s'étendant en saillie de cette face et formés en l'espèce par des goujons métalliques 22 comprenant chacun un fût cylindrique creux dont la section transversale a une forme annulaire. Le fût est fileté sur sa face externe ainsi que sur sa face interne au niveau de la zone d'extrémité distale du goujon éloignée de la semelle 21 . Les goujons ont une longueur supérieure à l'épaisseur du panneau 16. De la sorte, lorsque la vanne est positionnée avec sa semelle 21 en contact surfacique contre la face interne 24 du panneau, les goujons 22 qui s'étendent alors dans des orifices traversants respectifs 26 du panneau dépassent du côté externe de ce dernier. L'actionneur 20 comprend un socle 28 essentiellement plat. Le socle présente des orifices traversants 30 et une face d'extrémité 32 destinée à être orientée en direction du panneau 16. Cette face est entamée par une cavité au droit de chaque orifice 30. L'actionneur 20 présente un port d'alimentation électrique 23. L'actionneur est installé de sorte que chaque goujon 22 pénètre par son extrémité distale dans la cavité respective en étant coaxial à l'orifice 30 correspondant. L'extrémité distale du goujon est en appui au fond de la cavité. A chaque goujon est associée une vis 34 pénétrant dans le socle à partir d'une face de ce dernier opposée au panneau 16 et contre laquelle la tête de vis prend appui avec interposition d'une rondelle 36. Le filet de la vis vient en prise avec le filet interne du goujon 22. On réalise ainsi une fixation rigide du socle aux goujons et donc de l'actionneur à la vanne. En l'espèce, les goujons 22 sont au nombre de six, ce nombre n'étant pas limitatif, et sont régulièrement répartis autour d'un axe principal de la vanne et de l'actionneur occupé par un arbre cannelé 40. A chaque goujon 22 est également associé un écrou 42 enfilé sur le goujon et dont le filet coopère avec le filet externe du goujon. Chaque écrou vient en appui contre la face externe 44 du panneau pour fixer rigidement chaque goujon, et par conséquent la vanne 18, au panneau 16. Afin d'éviter l'accumulation de charges électrostatiques dans la vanne et l'actionneur et donc l'apparition d'arcs électriques entre la vanne ou l'actionneur d'une part et le reste de l'avion d'autre part, la vanne et l'actionneur sont en l'espèce reliés électriquement à une structure métallique spécifique de l'avion qui n'est pas détaillée ici. Cette liaison est désignée par le terme de « métallisation ». Si le panneau 16 est réalisé en métal, on réalise avant le montage de la vanne et de l'actionneur des décapages de la surface externe 44 du panneau dans la zone contre laquelle les écrous métalliques 42 sont destinés à venir en appui. On assure ainsi une connexion électrique entre les écrous et le panneau 16. Dans l'hypothèse où le panneau est réalisé en matériau composite, on prévoit dans l'assemblage une ou plusieurs bandes de métallisation 46. Cette bande métallique de forme plate présente des orifices lui permettant d'être enfilée sur les goujons 22, puis de venir en appui contre la face 44. Les écrous viennent eux-mêmes en appui contre la bande 46. On a illustré aux figures 6 et 7 dans une telle hypothèse l'évacuation des charges sous la forme d'un courant électrique, à la figure 6 à partir de l'actionneur 20 et à la figure 7 à partir de la vanne 18. Sur la figure 6, le courant 48 passe de l'actionneur 20 à la bande 46 via la vis 34, le goujon 22, puis l'écrou 42, ces quatre derniers éléments étant métalliques. Sur la figure 7, le courant 50 passe de la vanne 18 à la bande 46 via le goujon 22 et l'écrou 42. La position de l'actionneur 20 par rapport à la vanne 18 est entièrement déterminée par l'appui de l'actionneur au sommet des goujons. C'est uniquement par ceux-ci que l'actionneur est fixé au panneau 16. L'appui de l'actionneur sur le panneau se fait entièrement par l'intermédiaire de la vanne 18. De même, l'actionneur est rigidement fixé à la vanne indépendamment du panneau. En l'espèce, on ménage même un espace 52 entre la face externe 44 et la bande de métallisation 46 d'une part et la face du socle 28 orientée vers le panneau. Cet espace est exempt de toute pièce et est occupé uniquement par de l'air, mise à part la présence de l'arbre 40. On voit également que si la vanne 18 et l'actionneur 20 s'étendent tous deux en regard du panneau 16, seule la vanne est ici en contact avec ce dernier. 2962406 -6- Un joint d'étanchéité 54 est prévu en l'espèce dans la semelle 21 pour assurer une étanchéité à son contact avec la face interne 24 à l'égard du carburant environnant la vanne. L'agencement qui vient d'être décrit présente de nombreux avantages. Il est 5 adaptable à tout type de structure et en particulier quel que soit le matériau, métallique ou composite, formant le panneau 16 du réservoir. Il permet donc de prévoir ces équipements sous forme identique pour une même famille d'avions. En effet, le même modèle de vanne et le même modèle d'actionneur peuvent être utilisés sur plusieurs variantes d'un même avion quelle que soit la variation 10 d'épaisseur éventuelle du panneau 16, et ce sans devoir ajouter une pièce impliquant un supplément de masse. Cet agencement n'implique pas d'augmentation du prix de revient. S'il peut être utile de retoucher ou d'usiner la face interne 24 du panneau, un tel traitement n'est pas nécessaire sur sa face externe 44. En l'absence de pièce supplémentaire, il s'agit d'une solution de 15 montage relativement légère, notamment si cette solution est reproduite à plusieurs endroits de l'avion. Ce montage peut être facilement testé avec différents échantillons de structure. Si un problème de montage ou de fonctionnement surgit, la recherche des causes est simplifiée. En particulier, il n'est pas utile de vérifier des défauts du panneau de structure. 20 Le principe de montage permis par les goujons 22 est illustré à la figure 8. Le goujon 22 sert de pièce mâle pour l'écrou 42, puis de pièce femelle pour la vis 34. On a illustré une variante de ce principe à la figure 9. Cette fois, on remplace la vis 34 par un autre écrou 58. Le goujon a cette fois une plus grande longueur et traverse toute l'épaisseur du socle 28 de l'actionneur 20 pour permettre le 25 vissage sur l'extrémité distale du goujon de l'écrou 58 qui vient en prise avec un autre filet prévu sur la face externe du goujon. A cette extrémité distale, le goujon présente un épaulement 59 contre lequel vient en appui le socle 28 maintenu en position par l'écrou 58. Dans cet agencement, le goujon 22 sert donc de pièce mâle pour les deux écrous 42 et 58. 30 L'invention permet l'assemblage de la vanne et de l'actionneur sans qu'il soit impacté par des variations éventuelles d'épaisseur ou de parallélisme du panneau 16. Elle rend possible le contact électrique de la vanne et de l'actionneur avec la structure électrique prévue au sein de l'avion pour l'évacuation des charges excédentaires. Elle permet l'utilisation d'éléments de fixation standard existants 35 (vis, écrous, rondelles, goujons, ...). Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications. On pourra prévoir que c'est la vanne qui est fixée au panneau par -7 l'intermédiaire de l'actionneur. REVENDICATIONS1. Aéronef (2) caractérisé en ce qu'il comprend : - une vanne de carburant (18) ; - un actionneur (20) de commande de la vanne, et - un panneau de réservoir (16) s'étendant entre la vanne et l'actionneur, l'aéronef étant agencé de sorte que le ou les appuis sur le panneau d'un premier (20) des organes parmi la vanne et l'actionneur, de préférence ce dernier, se font par l'intermédiaire du deuxième (18) de ces organes. 2. Aéronef selon la revendication précédente dans lequel le premier organe (20) est rigidement fixé au deuxième organe (18) indépendamment du panneau (16). 3. Aéronef selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel un espace vide (52) est ménagé entre le premier organe (20) et le panneau (16). 4. Aéronef selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins l'un (18, 20) des organes s'étend en regard du panneau (16). 5. Aéronef selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le deuxième organe (20) comprend des éléments de fixation (22) traversant le panneau. 6. Aéronef selon la revendication précédente dans lequel les éléments de fixation (22) forment des éléments mâles aptes à être reçu dans des éléments femelles (42) pour la fixation du deuxième organe (18) au panneau (16). 7. Aéronef selon au moins l'une quelconque des revendications 5 à 6 dans lequel les éléments de fixation (22) forment des éléments femelles aptes à recevoir des éléments mâles (58) pour la fixation du premier organe (20) au deuxième (18). 8. Aéronef selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le panneau (16) comprend un matériau composite. 9. Aéronef selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le panneau (16) comprend un métal. 10. Aéronef selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, qui comprend un élément de métallisation (46) en contact avec le panneau (16) et apte à évacuer une charge électrostatique provenant de chacun des organes (18, 20).