Brevet FR2983825A1 — publié le 20130614

L'invention concerne une structure avant d'avion dotée d'une case de rangement de train d'atterrissage avant, ainsi qu'un avion doté d'une telle structure. Un avion possède un train d'atterrissage avant reçu, en position repliée, dans une case de rangement. Cette case de train d'atterrissage avant est le plus souvent disposée partiellement ou en totalité sous le plancher du poste de pilotage de l'avion. Suivant un agencement traditionnel, la case de train d'atterrissage avant forme une boite solidarisée avec le fuselage de l'avion autour d'une ouverture qui permet de déployer le train d'atterrissage hors de la case en configuration d'atterrissage et de le replier dans la case en configuration de vol. Des trappes mobiles ferment cette ouverture en configuration de vol et s'ouvrent vers le bas lorsque le train d'atterrissage est déployé. Les parois d'une telle case de train d'atterrissage avant sont renforcées par une ossature afin, d'une part, de supporter les efforts transmis par le train d'atterrissage et, d'autre part, de former une barrière à la pression. En effet, les parois de la case de train d'atterrissage avant sont soumises, intérieurement à la case, à la pression atmosphérique régnant à l'altitude de vol et, extérieurement à la case, à la pression régnant à l'intérieur de l'avion dans la zone de pressurisation. Il est connu du document WO 2008/006956 une case de rangement de train d'atterrissage avant d'avion du type présentant une face supérieure formant en partie un plancher pour un local pressurisé de l'avion. L'invention vise à fournir une structure avant d'avion optimisée, notamment du point de vue de la masse, pour une case de rangement de train d'atterrissage avant sensiblement de ce type. A cet effet, l'invention a pour objet une structure avant d'avion comprenant un fuselage, un plancher pour un local pressurisé, et une case de rangement de train d'atterrissage avant disposée sous le plancher, du côté opposé au local, et comportant des parois formant barrière à la pression, cette structure étant remarquable en ce que lesdites parois formant barrière à la pression comprennent au moins deux panneaux latéraux solidarisés mécaniquement avec ledit plancher par des organes de reprise d'effort. Grâce à cet agencement, les panneaux latéraux remplissent la double fonction de barrière à la pression et de transmission au plancher des efforts importants qui lui sont appliqués par les axes du train d'atterrissage avant et des contre-fiches qui le commandent. Ces efforts sont transmis directement, sans pièces intermédiaires autres que des organes de reprise d'effort, au plancher et, de là, à la paroi du fuselage via des cadres de fuselage auquel le plancher est fixé. Selon une caractéristique possible de l'invention, lesdites parois formant barrière à la pression comprennent au moins un panneau supérieur adjacent audit plancher et s'étendant entre lesdits panneaux latéraux. Le panneau supérieur n'encaisse pas les efforts importants appliqués par le train d'atterrissage et repris par le plancher : il est donc dimensionné uniquement pour former barrière à la pressurisation et résister aux impacts liés à l'éclatement d'un pneumatique du train d'atterrissage. Selon une autre caractéristique possible de l'invention, ledit plancher comporte des traverses de renforcement dudit panneau supérieur. Ainsi, les traverses du plancher remplissent à la fois les fonctions habituelles de rigidification de l'ossature du fuselage et du plancher lui-même, et celles de transmission au fuselage des efforts en provenance du train d'atterrissage avant et de renforcement du panneau supérieur formant barrière à la pression. Selon une autre caractéristique possible de l'invention, ledit plancher comporte, entre lesdites traverses, des voiles de reprise d'efforts s'étendant entre lesdits panneaux latéraux et ledit fuselage. Comme les traverses, ces voiles anti-cisaillement du plancher participent à la reprise des efforts transmis par le train d'atterrissage. De préférence, lesdits voiles comportent chacun une aile solidarisée mécaniquement avec l'un desdits panneaux latéraux, assurant ainsi une liaison simple entre ces voiles et les panneaux latéraux. Selon une autre caractéristique possible de l'invention, lesdites parois formant barrière à la pression comprennent, entre lesdits panneaux latéraux, un panneau arrière s'étendant entre ledit panneau supérieur et ledit fuselage. Ce panneau arrière remplit la même fonction de barrière à la pression que le panneau supérieur et participe, dans une moindre mesure que celui-ci, à la rigidité de la case. Il peut être dimensionné en conséquence. Selon une autre caractéristique possible de l'invention, lesdits panneaux latéraux comportent des montants de renfort et lesdits organes de reprise d'efforts sont des pièces fixées chacune respectivement à l'un desdits montants de renfort et à l'une desdites traverses de plancher. Les moyens de transmission des efforts des panneaux latéraux au plancher sont ainsi particulièrement simples et faciles à dimensionner. De préférence, la structure comporte des traverses de renforcement dudit panneau arrière s'étendant transversalement entre les extrémités de deux desdits montants de renfort. Ces traverses permettent à la fois de rigidifier la case dans des zones où les panneaux latéraux ne sont pas solidarisés avec le plancher et de renforcer le panneau arrière dans sa fonction de barrière à la pression. Selon une autre caractéristique possible de l'invention, lesdits organes de reprise d'efforts sont des équerres. Selon encore une autre caractéristique possible de l'invention, ledit panneau supérieur comporte des rebords longitudinaux de liaison avec lesdits panneaux latéraux, lesdits rebords longitudinaux étant serrés chacun entre l'un desdits panneaux latéraux et lesdits organes de reprise d'efforts. Ainsi, les organes de reprise d'effort contribuent également à l'obtention d'une barrière d'étanchéité efficace à la jonction entre les panneaux latéraux et le panneau supérieur. L'invention a également pour objet un avion doté d'une structure avant comportant une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessus considérées seules ou en combinaison. Lorsque cet avion comprend une cabine dotée d'un plancher de cabine et un poste de pilotage doté dudit plancher sous lequel est disposée ladite case de train d'atterrissage avant, de préférence ledit plancher de poste de pilotage est disposé à un niveau inférieur à celui du plancher de cabine. Grâce à la compacité de l'agencement de case de train d'atterrissage avant que procure la structure avant d'avion définie ci-dessus, le plancher du poste de pilotage peut être abaissé jusqu'au niveau strictement nécessaire pour le logement du train d'atterrissage avant, et le cas échéant en-dessous du plancher de la cabine de l'avion (supposé en position horizontale). Un avantage important d'une telle disposition abaissée du plancher de poste de pilotage est de permettre, à volume sensiblement constant du poste de pilotage, de réduire la surface extérieure de la pointe avant de l'avion, donc sa traînée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple et illustré par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue partielle en élévation latérale, avec arrachements partiels, d'une partie avant d'avion ayant une structure selon l'invention ; - la figure 2 est une vue partielle en coupe transversale de la structure de partie avant d'avion selon l'invention prise selon la ligne 2-2 de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en perspective avec arrachements partiels de la structure de partie avant d'avion des figures 1 et 2 ; et - la figure 4 est une vue en élévation d'un détail de la liaison mécanique entre des éléments de la structure de partie avant d'avion illustrée à la figure 2. En se reportant aux figures 1 à 3, une structure avant d'avion comprend une partie avant 1 d'un fuselage d'axe médian XX' dans un repère orthonormé d'axes X, Y, Z dont l'axe Y-Y' joindrait les extrémités des ailes (non représentées) de l'avion. La partie avant de fuselage 1 comporte une paroi extérieure ou peau 2 fixée à des cadres transversaux structurels 3 sensiblement parallèles entre eux et perpendiculaires au plan XZ. La partie avant de fuselage 1 comprend, à son extrémité avant, un nez 4 qui renferme des équipements électroniques (non représentés) tels que par exemple un radar. En arrière du nez 4, la partie avant de fuselage 1 est séparée en deux compartiments par un plancher 5 parallèle au plan XY. Dans le compartiment 6 situé au-dessus du plancher 5 se trouve un poste de pilotage de l'avion, tandis que le compartiment 7 situé sous le plancher 5 renferme une case 8 de rangement d'un train d'atterrissage (non représenté pour la clarté du dessin). Le compartiment 6 est prolongé vers l'arrière par un compartiment ou cabine 9 situé au-dessus d'un plancher 10 et destiné à recevoir des passagers ou du fret. Le compartiment 7 est prolongé vers l'arrière, au-dessous du plancher 10, par une soute 11 destinée à recevoir du fret, des bagages, une soute avionique, etc... La case 8 de rangement de train d'atterrissage est délimitée en partie supérieure par un panneau supérieur ou toit 12, à l'avant par une cloison transversale 13, latéralement par des panneaux latéraux 14g et 14d, et à l'arrière, d'une part, par un panneau arrière 15 qui s'étend obliquement vers le bas (selon l'axe ZZ') entre le bord arrière du panneau supérieur 12 et un cadre 16 et, d'autre part, par la partie inférieure du cadre 16 qui s'étend entre le bord arrière du panneau arrière 15 et la paroi 2 de la partie avant de fuselage 1. Dans l'exemple représenté, le cadre 16 marque la séparation entre le poste de pilotage 6 et la cabine ou compartiment 9 au moyen d'une cloison (non représentée), mais cette cloison de séparation pourrait tout aussi bien être positionnée en avant ou en arrière du cadre 16. Le volume intérieur de l'avion dont la partie avant est représentée aux figures comporte : 2 9 83 82 5 6 > une zone pressurisée comprenant notamment le poste de pilotage (compartiment 6), le compartiment 9 recevant des passagers ou du fret, la soute 11 et des volumes latéraux 32 situés de part et d'autre des panneaux latéraux 23 de la case de train, ainsi que 5 - une zone non pressurisée soumise à la pression atmosphérique régnant à l'altitude où se trouve l'avion et comprenant les volumes intérieurs du nez 4 de l'avion et de la case 8 de train d'atterrissage. Dans la partie avant de fuselage 1 la séparation entre les zones pressurisées et non pressurisées est assurée par un certain nombre de 10 cloisons ou panneaux agencés pour former barrière à la pression et qui comprennent: - une cloison transversale supérieure 17 de préférence plane qui sépare, au-dessus du plancher 5, le compartiment ou poste de pilotage 6, qui est pressurisé, de l'espace intérieur du nez 4, qui n'est pas pressurisé, 15 - la cloison transversale inférieure 13, de préférence plane, qui non seulement ferme la case 8 dans sa partie avant, mais se raccorde à la cloison 17 et à la partie avant de fuselage 2 pour séparer de façon étanche à la pression l'espace intérieur du nez 4 de celui du compartiment 7, de part et d'autre des panneaux latéraux 14d et 14g de la case 8 ; 20 - le panneau supérieur ou toit 12 de la case 8, qui est plan et disposé sous et contre le plancher 5; ce panneau supérieur 12 est raccordé de manière étanche à la pression, d'une part latéralement aux panneaux latéraux 14d et 14g, d'autre part à l'avant aux cloisons transversales 13 et 17; - les panneaux latéraux 14d et 14g de la case 8 qui sont plans et 25 ont une forme d'ensemble sensiblement polygonale; ces panneaux latéraux 14d et 14g sont raccordés chacun de manière étanche à la pression - à la cloison transversale 13 le long d'un bord avant, - au panneau supérieur 12 le long d'un bord supérieur, - au panneau arrière 15 le long d'un premier bord arrière incliné, 30 *à la partie inférieure du cadre transversal 16 le long d'un deuxième bord arrière disposé dans le plan de ce cadre 16, et *à un cadre ou caisson 18 de renforcement qui délimite l'ouverture de passage du train d'atterrissage et auquel viennent se raccorder les cadres transversaux 3 du fuselage 2 dans la zone de la case 8 ; et - le panneau arrière 15 de la case qui se raccorde de manière étanche à la pression au panneau supérieur 12, aux panneaux latéraux 14d et 14g le long de leur premier bord arrière, et à la partie inférieure du cadre 16. Ces panneaux et cloisons sont raccordés les uns aux autres par des éléments de jonction rapportés ou faisant partie de l'un ou l'autre des panneaux raccordés comme décrit ci-après à propos de la liaison entre le panneau supérieur 12 et les panneaux latéraux 14d, 14g. Les cloisons transversales supérieures 17 et inférieure 13 et les panneaux supérieurs 12, latéraux 14d, 14g, et arrière 15 sont de préférence constitués d'un matériau métallique ou composite. Par conséquent, l'espace intérieur au fuselage 2 qui entoure la case 8 en arrière des cloisons 13 et 17 appartient à la zone pressurisée de l'avion et la case 8, dont le volume intérieur est à la pression atmosphérique, constitue une enclave dans cette zone pressurisée. Des efforts importants sont transmis par le train d'atterrissage, en particulier pendant les phases d'atterrissage, aux panneaux latéraux 14d et 14g par des paliers 21 recevant les axes d'articulation de bras de support des roues du train d'atterrissage (non représentés) et des paliers 20 recevant les axes d'articulation de contre-fiches (non représentées) qui commandent le déploiement et le repliement du train d'atterrissage (non représenté). De plus, les panneaux latéraux 14d et 14g sont également soumis aux efforts résultant de la pressurisation. Afin d'être en mesure d'encaisser ces efforts, les panneaux latéraux 14d et 14g sont renforcés extérieurement à la case 8 par des montants 23 en un matériau métallique ou composite qui leur sont fixés et sont disposés parallèlement les uns aux autres, par exemple suivant l'axe ZZ' dans le cas où les panneaux latéraux 14d et 14g sont perpendiculaires au plancher 5. Les montants 23 ont de préférence un profil en T, C ou I ou autre dont la semelle est fixée aux panneaux 14d et 14g par des moyens de fixation (non représentés) ou intégrée directement aux panneaux 14d et 14g. A l'aplomb du panneau supérieur 12, les montants 23 ne s'étendent pas sur la totalité de la hauteur des panneaux latéraux 14d et 14g. Leur extrémité supérieure 23a s'arrête à distance du bord supérieur des panneaux latéraux 14 d et 14g et laisse ainsi une bande plane contre laquelle le panneau supérieur 12 est fixé comme indiqué ci-après. A leur extrémité inférieure, les montants 23 sont fixés au cadre ou caisson de renfort 18 ou à l'un des cadres transversaux 3 suivant qu'ils se trouvent ou non à l'aplomb de l'ouverture de la case 8. Le plancher 5 comporte de manière conventionnelle des traverses 24 en matériau métallique ou composite à profil d'IPN ou UPN qui s'étendent transversalement de part en part du fuselage 2 et sont fixées chacune à leurs extrémités respectives à un cadre transversal 3. Par leur ancrage aux cadres transversaux 3, les traverses 24 participent comme connu en soi à la rigidité de la partie avant 1 de fuselage de l'avion. Entre les traverses 24 sont fixés des voiles de cisaillement 25 qui, dans la zone du panneau supérieur 12, s'étendent entre le bord adjacent du panneau supérieur 12 et la paroi du fuselage 2. Comme représenté plus en détail à la Figure 4, les voiles de cisaillement 25 comportent, du côté des panneaux latéraux 14d et 14g, une aile 26 à angle droit. Enfin, le plancher 5 comporte, dans la zone qui recouvre le panneau supérieur 12, des longerons 27 en matériau métallique ou composite qui, avec les traverses 24, contribuent à renforcer le panneau supérieur 12 soumis aux efforts de pressurisation. Les longerons (non représentés en totalité) 27 s'étendent de la cloison transversale 17 au cadre 16. Ils stabilisent le plancher et permettent de retenir le panneau 17 quand celui-ci est soumis à la pressurisation. D'autres longerons 27 (non représentés sur les figures) s'étendent de part et d'autre de la case de train 8. Le panneau supérieur 12 est fixé par sa face supérieure aux traverses 24 par des moyens de fixation classiques (non représentés) pour zone étanche. Les traverses 24 ont une triple fonction : elles reprennent les efforts de pressurisation du fuselage 1, elles stabilisent et renforcent le toit 12 de case de train, elles supportent le plancher de marche du poste de pilotage 6. Afin de relier le panneau supérieur et les panneaux latéraux de manière étanche à la pression, le panneau supérieur 12 comporte des rebords latéraux à angle droit 28 fixés par des moyens de fixation classiques contre la bande plane de la face extérieure des panneaux latéraux 14d et 14g qui s'étend entre leur bord supérieur et les extrémités supérieures des montants 23. En variante, le panneau supérieur 12 peut-être plat et les rebords longitudinaux constitués d'éléments de jonction rapportés de type cornière, ou encore les panneaux latéraux peuvent comporter des rebords latéraux pour leur fixation au panneau supérieur plan 12. Ces rebords latéraux 28 et les ailes 26 des voiles de cisaillement 25 sont maintenus serrés contre les faces extérieures des panneaux latéraux 14d et 14g par des pièces de reprise d'effort 29 en forme d'équerre en un matériau métallique ou composite. Les pièces 29 sont fixées chacune par l'une 29a de leurs ailes contre la semelle de l'un des montants 23 et par l'autre 29b de leurs ailes contre la semelle de l'une des traverses 24 par des moyens de fixation classiques (non représentés). A cet effet, les voiles 25 présentent des fentes (non visibles sur le dessin) de passage des pièces 29 en équerre. Enfin, le panneau arrière 15 de la case 8 est lui aussi renforcé par des traverses 30 en un matériau métallique ou composite spécifiques à la case 8. Les traverses 30 sont parallèles à celles du plancher 5 (et au plan XY) et fixées par des moyens de fixation classiques (non représentés) à leurs 25 extrémités aux extrémités respectives de deux montants 23. Les traverses 30 et les montants 23 correspondants forment ainsi des portiques ancrés au cadre 18 et encadrant les panneaux latéraux 14d et 14g ainsi que le panneau arrière 15. Grâce à la structure de partie avant d'avion décrite ci-dessus, tous les efforts appliqués par le train d'atterrissage aux panneaux latéraux 14d et 30 14g sont transmis au plancher 5 et, de là, repris par la paroi 2 du fuselage de l'avion. La structure de partie avant d'avion décrite ci-dessus procure une optimisation de masse du fait que cette transmission d'efforts du train d'atterrissage est obtenue au moyen d'un minimum de pièces et qu'un seul sous-ensemble, le plancher, assure la reprise des efforts transmis par le train d'atterrissage et de ceux qui résultent de la pressurisation. Enfin, en raison de la compacité que procure l'imbrication de la case 8 du train d'atterrissage avec le plancher 5, ce dernier peut être abaissé (suivant l'axe ZZ') par rapport à la position qui est la sienne dans une configuration traditionnelle où le plancher de poste de pilotage et la case de train d'atterrissage avant sont indépendants. Comme le montre la figure 1, le plancher 5 peut se trouver au-dessous du niveau du plancher 10 de la cabine ou compartiment 9, contrairement à ce qui est le cas dans l'état de la technique des avions du même type où le poste de pilotage et la cabine ou compartiment de fret ou de passagers se trouvent au même niveau (et non à des niveaux différents comme cela peut être le cas pour des avions très gros porteurs). Du fait de cet abaissement du plancher 5, la surface de la partie avant de fuselage 1 de l'avion peut, à volume sensiblement égal du poste de pilotage, être réduite comme cela apparaît sur la figure 1 : le tracé en traits mixtes 31 montre ce que serait la surface extérieure de la partie avant du fuselage 1 si le plancher 5 s'étendait dans le prolongement du plancher 10 de cabine. Cette réduction de la surface de la partie avant de fuselage 1 se traduit par une réduction de traînée et, par conséquent, de consommation de l'avion en carburant. La réduction de la surface extérieure entraine aussi une réduction de la masse.25 REVENDICATIONS1. Structure avant d'avion comprenant un fuselage (1), un plancher (5) pour un local pressurisé (6), et une case (8) de rangement de train d'atterrissage avant disposée sous le plancher (5), du côté opposé audit local (6), et comportant des parois formant barrière à la pression, caractérisée en ce que lesdites parois formant barrière à la pression comprennent au moins deux panneaux latéraux (14g, 14g) solidarisés mécaniquement avec ledit plancher (5) par des organes (29) de reprise d'effort. 2. Structure avant d'avion selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites parois formant barrière à la pression comprennent au moins un panneau supérieur (12) adjacent audit plancher (5) et s'étendant entre lesdits panneaux latéraux (14d, 14g). 3. Structure avant d'avion selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit plancher (5) comporte des traverses (24) de renforcement dudit panneau supérieur (12). 4. Structure avant d'avion selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit plancher (5) comporte, entre lesdites traverses (24), des voiles (25) de reprise d'efforts s'étendant entre lesdits panneaux latéraux (14d, 14g) et ledit fuselage (1). 5. Structure avant d'avion selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits voiles (25) comportent chacun une aile (28) solidarisée avec l'un desdits panneaux latéraux (14d, 14g). 6. Structure avant d'avion selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que lesdites parois formant barrière à la pression comprennent, entre lesdits panneaux latéraux (14d, 14g), un panneau arrière (15) s'étendant entre ledit panneau supérieur (12) et ledit fuselage (1, 16). 7. Structure avant d'avion selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que lesdits panneaux latéraux (14d, 14g) comportent des montants de renfort (23) et en ce que lesdits organes de reprise d'efforts (29) sont des pièces fixées chacune respectivement à l'un desdits montants de renfort (23) et à l'une desdites traverses (24) de plancher (5). 8. Structure avant d'avion selon les revendications 6 et 7, caractérisée en ce qu'elle comporte des traverses (30) de renforcement dudit panneau arrière (15) s'étendant transversalement entre les extrémités de deux desdits montants de renfort (23). 9. Structure avant d'avion selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisée en ce que lesdits organes de reprise d'efforts (29) sont des équerres. 10. Structure avant d'avion selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que ledit panneau supérieur (12) comporte des rebords longitudinaux (28) de liaison avec lesdits panneaux latéraux, lesdits rebords longitudinaux (28) étant serrés chacun entre l'un desdits panneaux latéraux (14d, 14g) et lesdits organes de reprise d'efforts (29). 11. Avion, caractérisé en ce qu'il comporte une structure avant selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. 12. Avion selon la revendication 11 comprenant une cabine (9) dotée d'un plancher de cabine (10) et un poste de pilotage doté dudit plancher (5) sous lequel est disposée ladite case (8) de train d'atterrissage avant, caractérisé en ce que ledit plancher (5) de poste de pilotage est disposé à un niveau inférieur à celui du plancher de cabine (10).