Brevet FR3000030A1 — publié le 20140627

COMPARTIMENT ELECTRIQUE ET ELECTRONIQUE D'UN AERONEF AVEC UNE ARCHITECTURE AMELIOREE ET AERONEF INTEGRANT LEDIT COMPARTIMENT La présente invention se rapporte à un compartiment électrique et électronique d'un aéronef avec une architecture améliorée ainsi qu'a un aéronef intégrant ledit compartiment. Comme illustré sur la figure 1, un avion civil comprend une pointe avant 10 comprenant en partie supérieure un cockpit 12 disposé à l'avant d'une cabine 14 destinée aux passagers et en partie inférieure un compartiment électrique et électronique 16 (E&E bay en anglais) disposé sous le cockpit 12, éventuellement partiellement sous la cabine 14, et à l'avant d'une soute à bagages 18. Pour la suite de la description, le compartiment électrique et électronique est 10 appelé le compartiment E&E. La direction longitudinale DL correspond à la direction qui va de la pointe avant de l'aéronef à la pointe arrière. Un plan transversal correspond à un plan perpendiculaire à la direction longitudinale. Dans ce compartiment E&E 16 sont situés différents matériels nécessaires notamment pour le pilotage de l'avion, pour la gestion de l'énergie électrique et 15 des autres réseaux tels que les réseaux de communication et fluidiques. Ainsi, comme illustré sur la figure 3, le compartiment E&E 16 comprend des meubles avioniques 20C, 20D, 20G intégrant des calculateurs, des coeurs électriques 22D, 22G, des éléments complémentaires 24D, 24G aux coeurs électriques comme des batteries ou des transformateurs de puissance, ainsi que des réseaux 20 électriques, de communication et de fluidiques reliant ces différents éléments 20C, 201), 20G, 221), 22G, 241), 24G. Les réseaux fluidiques sont notamment prévus pour assurer le refroidissement de tous ces éléments. Selon un mode de réalisation, les coeurs électriques 221) et 22G occupent un volume sensiblement parallélépipédique à la manière d'une armoire. Il en est de même des meubles avioniques 20C, 201) et 20G. Les éléments complémentaires 241) et 24G ont des formes plus complexes et ne sont pas organisés sous forme d'armoire. Selon une première contrainte liée à la sécurité, les systèmes électriques et électroniques présents à bord d'un aéronef (notamment les plus sensibles) sont redondants. Ainsi, le compartiment E&E 16 comprend deux coeurs électriques, au moins deux meubles avioniques (voire trois dans l'exemple illustré sur la figure 3) et deux ensembles d'éléments complémentaires des coeurs électriques. Selon une deuxième contrainte liée au principe de ségrégation, le compartiment E&E 16 comprend deux ensembles, un ensemble droit 261) avec un coeur électrique 221), un meuble avionique 201) et des éléments complémentaires 241) du coeur électrique 221), et un ensemble gauche 26G avec un coeur électrique 22G, un meuble avionique 20G et des éléments complémentaires 24G du coeur électrique 22G, les coeurs électriques des deux ensembles devant être séparés d'une distance réglementaire minimale de l'ordre du mètre. Selon une autre contrainte liée au bon fonctionnement des éléments électriques ou électroniques, ils doivent être régulés en température. Par conséquent, les meubles avioniques et les coeurs électriques sont reliés à des moyens pour évacuer la chaleur dégagée par ces éléments qui se présentent généralement sous forme de canalisations d'air. Selon une autre contrainte liée à la maintenance, il est nécessaire de pouvoir accéder à tous les éléments présents dans le compartiment E&E. Compte tenu de ces contraintes, comme illustré sur la figure 3, le compartiment E&E 16 comprend quatre couloirs Cl à C4 bordant cinq rangées R1 à R5 d'éléments orientés selon la direction longitudinale DL. Ainsi, le compartiment E&E 16 comprend de gauche à droite, une rangée R1 d'éléments complémentaires 24G, un couloir Cl, une rangée R2 intégrant le coeur électrique 22G, un couloir C2, une rangée R3 intégrant un meuble avionique central 20C, un couloir C3, une 5 rangée R4 intégrant le coeur électrique 22D, un couloir C4, une rangée R5 d'éléments complémentaires 24D. Les meubles avioniques 20G et 20D sont orientés de telle manière que leurs longueurs sont perpendiculaires à la direction longitudinale DL et sont écartés des rangées R2 à R4. Le meuble avionique 20G est disposé en face des couloirs Cl et C2 et de la rangée R2, le meuble avionique 10 20D est disposé en face des couloirs C3 et C4 et de la rangée R4. Cette architecture permet d'accéder à tous les éléments présents dans le compartiment E&E 16 ainsi qu'aux deux faces de chaque coeur électrique et de chaque meuble avionique, ce qui simplifie la maintenance. Selon un autre aspect, cette architecture permet de répondre à une autre 15 contrainte concernant l'accessibilité des circuits d'arrivée d'eau propre et d'évacuation des eaux usées des toilettes situées à l'arrière du cockpit. Ainsi, grâce aux couloirs Cl et C4, il est possible d'accéder lors d'opérations de maintenance à ces éléments situés sous le plancher de la cabine. Compte tenu des besoins croissants en fonctions électriques et électroniques 20 d'un aéronef, les volumes occupés par les différents éléments présents dans le compartiment E&E tendent à augmenter significativement malgré les progrès permanents réalisés dans le domaine de l'intégration des composants électroniques. Cependant, en raison de contraintes économiques, il est nécessaire de ne pas 25 augmenter le volume du compartiment E&E (voire de le réduire) afin de ne pas réduire le volume des zones qui assurent la rentabilité de l'aéronef telles que la cabine des passagers et la soute à bagages. Par conséquent, afin d'atteindre cet objectif, il est nécessaire d'augmenter la densité des éléments présents dans le compartiment E&E 16. Une première solution peut consister à réduire la largeur des couloirs. Cependant, cette solution n'est pas optimale car il est nécessaire de conserver une largeur minimale entre les rangées pour pouvoir installer les différents éléments dans le compartiment E&E et assurer la maintenance. be plus, la largeur minimale des couloirs C2 et C3 est imposée par le principe de ségrégation. La présente invention vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant une solution qui vise à optimiser la densité des éléments présents dans un compartiment électrique et électronique d'un aéronef. A cet effet, l'invention a pour objet un compartiment électrique et électronique qui se caractérise en ce qu'il comprend deux rangées d'éléments, chaque rangée étant séparée par un unique couloir et comprenant au moins un ensemble d'éléments avioniques, au moins un coeur électrique et au moins un ensemble d'éléments complémentaires au coeur électrique. Cette nouvelle architecture de l'invention permet de densifier les éléments dans le compartiment électrique et électronique, tout en respectant les principes de ségrégation et de redondance be préférence, les éléments complémentaires des coeurs électriques et les éléments avioniques sont disposés dans des meubles. Avantageusement, au moins un meuble comprend des étagères mobiles pour permettre l'accès à l'arrière du meuble en le traversant. Selon une première variante, un meuble comprend deux montants et des 25 étagères mobiles montées sur des glissières solidaires des montants. Selon une autre variante, un meuble comprend deux montants et des étagères montées pivotantes autour d'un axe de pivotement prévu au niveau de la face avant du meuble et d'un côté des étagères mobiles. Selon cette variante, les étagères mobiles sont de préférence reliées entre elles. Selon un mode de réalisation, les éléments montés sur les étagères mobiles sont reliés à un faisceau de câbles prévus au niveau du montant supportant l'axe de 5 pivotement. Selon un autre mode de réalisation, les éléments montés sur les étagères mobiles sont reliés à un faisceau de câbles prévus au niveau d'un montant ne supportant pas l'axe de pivotement. Dans ce cas, des connexions électriques sont intercalées entre les éléments et le faisceau. 10 L'invention a également pour objet un aéronef intégrant un compartiment électrique et électronique comme précédemment défini. De préférence, le fuselage de l'aéronef comprend au moins un trou d'homme pour permettre l'accès à l'arrière des rangées, ledit trou d'homme étant obturé par une trappe démontable. 15 Avantageusement, le compartiment électrique et électronique selon l'invention comprend un meuble avec des étagères mobiles disposé sous chaque toilette afin de permettre l'accès au point de maintenance des toilettes lorsque les étagères sont retirées. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va 20 suivre de l' invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : - La figure 1 est une coupe schématique d'une pointe avant d'un aéronef selon l'art antérieur, - La figure 2 est une demi vue en perspective d'une pointe avant d'un 25 aéronef selon l'art antérieur, - La figure 3 est une vue de dessus illustrant l'architecture d'un compartiment électrique et électronique d'un aéronef selon l'art antérieur, - La figure 4 est une demi vue en perspective d'une pointe avant d'un aéronef selon l'invention, - La figure 5 est une coupe schématique d'une pointe avant d'un aéronef selon l'invention, - La figure 6 est une coupe transversale d'une pointe avant d'un aéronef selon l'invention, - La figure 7 est une représentation schématique montrant l'accessibilité des éléments d'un compartiment électrique et électronique d'un aéronef selon l'invention, - La figure 8A est une vue de face de manière schématique d'une armoire selon une première variante de l'invention, - La figure 8B est une vue de face de l'armoire de la figure 8A sans les équipements, - La figure 8C est une vue de face de l'armoire de la figure 8A sans les équipements et sans les étagères, - La figure 81) est une vue de l'arrière d'une étagère d'une armoire selon l'invention, - La figure 9A est une vue en perspective de manière schématique d'une armoire selon une deuxième variante de l'invention, - La figure 9B est une vue en perspective de manière schématique des étagères de l'armoire de la figure 9A, - La figure 9C est une vue de dessus de manière schématique d'une étagère de l'armoire de la figure 9A, - La figure 10 est une vue de dessus de manière schématique d'une armoire selon une troisième variante de l'invention, et - La figure 11 est une vue de face de manière schématique d'une armoire selon une quatrième variante de l'invention. Sur les figures 4 à 6, on a représenté une pointe avant 30 d'un aéronef délimitée par un fuselage 32. Comme pour l'art antérieur, on retrouve en partie supérieure un cockpit 34 avec à l'arrière une cabine 36 destinée aux passagers et en partie inférieure un compartiment électrique et électronique 38, appelé également compartiment E&E, avec à l'arrière une soute 40. La partie supérieure et la partie inférieure sont séparées par un plancher 42. Le cockpit 34 et la cabine 36 sont séparés par une cloison 44. bes toilettes et/ou compartiments 46 sont généralement prévus dans la cabine 36, collés contre la cloison 44, de part et d'autre d'un couloir 48 prévu pour accéder aux 10 toilettes et/ou compartiments 46 et au cockpit 34. A chaque toilette 46 est associé au moins un point de maintenance 50 auquel il convient d'accéder. Un point de maintenance 50 correspond à une arrivée en eau propre ou une évacuation d'eaux usées. Il est situé sous le plancher 42 à l'aplomb de la toilette 46 à laquelle il est associé. Généralement, chaque toilette 46 15 comprend plusieurs points de maintenance 50. Le compartiment E&E 38 comprend au moins deux ensembles d'éléments avioniques 52, au moins deux coeurs électriques 54 et au moins deux ensembles d'éléments 56 complémentaires aux coeurs électriques. Les éléments avioniques 52 comprennent entre autre des calculateurs. 20 Les éléments 56 complémentaires aux coeurs électriques comprennent entre autre des batteries ou des transformateurs de puissance. Un coeur électrique peut être considéré comme un meuble compte tenu de sa forme géométrique parallélépipédique. En variante, les composants d'un coeur électrique peuvent être intégrés dans un meuble. 25 Avantageusement, tous les éléments 52 et 56 (de préférence les éléments du coeur électrique) sont disposés dans des meubles 58, même les ensembles d'éléments 56 complémentaires aux coeurs électriques qui étaient disséminés selon l'art antérieur. De préférence, les différents meubles 58 ont une section (dans un plan transversal) approximativement identique. Chaque meuble 58 se présente sous la forme d'un parallélépipède avec deux grandes faces, une face arrière 58FAR et une face avant 58FAV, lesdites faces étant parallèles à la direction longitudinale DL. Tous les meubles 58 sont agencés selon deux rangées uniquement, une rangée droite RD et une rangée gauche RG, qui sont orientées selon la direction longitudinale DL et séparées par un unique couloir central 59. Ainsi selon l'invention, chaque rangée est disposée le plus proche possible du fuselage 32, ce qui permet de supprimer un couloir à l'arrière des meubles. Selon cet agencement, les arêtes inférieures des faces arrières 58FAR des meubles 58 sont disposées contre le fuselage. Les faces avants 58FAV des meubles 58 sont directement accessibles depuis l'unique couloir central 59. Comme illustré sur la figure 5, chaque rangée RD ou RG comprend plusieurs 15 meubles 58. Pour respecter les principes de ségrégation et de redondance, chaque rangée RD ou RG comprend un coeur électrique 54, au moins un ensemble d'éléments 56 complémentaires au coeur électrique, de préférence collé contre le coeur électrique 54, et au moins un ensemble d'éléments avioniques 52. 20 Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 5, chaque rangée comprend de l'avant vers l'arrière de l'aéronef, un meuble 58(54) contenant un coeur électrique 54, un meuble 58(56) contenant des éléments 56 complémentaires au coeur électrique, et trois meubles 58(52) contenant des éléments avioniques 52. La nouvelle architecture de l'invention permet de densifier les éléments 52, 54, 25 56 dans le compartiment E&E, tout en respectant les principes de ségrégation et de redondance. Selon un autre avantage, cette architecture procure une accessibilité améliorée aux faces avants 58FAV des différents meubles 58. Selon un autre aspect, les composants électroniques et électriques des éléments 52, 54 et 56 sont disposés dans les meubles en fonction de la périodicité de leurs maintenances. Ainsi, les composants qui requièrent une maintenance fréquente seront disposés au niveau des faces avants 58FAV des meubles, alors que les composants qui requièrent une maintenance moins fréquente seront disposés à l'arrière à proximité des faces arrières 58FAR. Pour la suite de la description, seule une rangée est décrite. Bien entendu, les deux rangées peuvent être identiques. Concernant l'accessibilité des éléments qui ne sont pas directement accessibles depuis la face avant des meubles 58, comme illustré sur la figure 7, un opérateur 60 pourra intervenir depuis la soute 40 pour agir dans une zone 62 qui correspond à la face arrière du meuble 58 situé le plus à l'arrière. A cet effet, au moins une trappe peut être montée au niveau de la cloison séparant le compartiment E&E et la soute. En variante, comme illustré sur la figure 7, un opérateur 64 pourra agir dans une zone 66 en passant à travers un trou d'homme 68 ménagé dans le fuselage 32 de l'aéronef. Ce trou d'homme 68 est fermé par une trappe démontable avec des vis. Selon les besoins, un aéronef peut comprendre un ou plusieurs trous d'homme en fonction de la longueur des rangées. Selon une autre variante, au moins un meuble 58 comprend des étagères 70 mobiles. Lorsque les étagères 70 sont retirées, il est possible d'accéder dans une zone 72 située à l'arrière dudit meuble 58 et des éventuels meubles avoisinants. be préférence, le meuble 58 disposé sous les toilettes 46 comprend des étagères 70 mobiles. Lorsque les étagères 70 sont retirées, il est possible d'accéder au point de maintenance 50 des toilettes. Avantageusement, ce meuble 58 comprend les éléments 56 complémentaires aux coeurs électriques. Contrairement aux autres éléments 52 et 54, les éléments 56 complémentaires ne sont pas liés au réseau électrique de l'aéronef avec beaucoup de fils. A titre d'exemple, chaque élément 56 est relié au reste de l'aéronef par une liaison de commande et par deux liaisons de puissance. Les éléments 56 sont solidaires de supports enfichables, des verrous étant prévus au niveau de la face avant pour immobiliser les supports enfichables sur 5 les étagères. be préférence, ce meuble 58 comprend des connecteurs électriques 74 disposés au niveau de la face avant. Avantageusement, au moins une étagère 70 comprend une cavité dans laquelle peut s'écouler un flux d'air prévu pour refroidir les éléments 56. Selon un mode de réalisation, au moins une étagère 70 mobile comprend à 10 l'arrière une connexion 76 avec un réseau fluidique 78, comme illustré sur la figure 81). Selon une première variante illustrée sur les figures 8A et 8C, le meuble 58(56) comprend deux montants 80, 80' et avantageusement, deux étagères fixes 82, 82' en bas et en haut. Ainsi, les montants 80, 80' et les étagères fixes 82, 82' 15 forment un cadre qui permet à un opérateur de traverser le meuble 58 pour avoir accès à l'arrière des meubles et au point de maintenance des toilettes. Le meuble 58 comprend deux étagères mobiles 70 montées sur des glissières 84 solidaires des montants. Les éléments 56 sont posés sur les étagères 70 et 82. Selon cette variante, pour traverser le meuble 58, il convient de déconnecter les 20 éléments 56 et de les retirer du meuble, comme illustré sur la figure 8B. En suivant, les étagères mobiles 70 sont retirées comme illustré sur la figure 8C, de manière à permettre à un opérateur de traverser le meuble 58. Selon une deuxième variante illustrée sur les figures 9A, 9B et 9C, les étagères mobiles 70 sont montées pivotantes autour d'un axe de pivotement 86 prévu au 25 niveau de la face avant et d'un côté des étagères mobiles 70. Selon un mode de réalisation, le meuble 58 comprend deux montants 80, 80' et avantageusement, deux étagères fixes 82, 82' en bas et en haut. Ainsi, les montants 80, 80' et les étagères fixes 82, 82' forment un cadre qui permet à un opérateur de traverser le meuble 58 pour avoir accès à l'arrière des meubles et au point de maintenance des toilettes. Les étagères mobiles 70 sont reliées entre elles par un réseau de bielles 87 disposées selon un principe de triangulation, de manière à former un bloc, comme illustré sur la figure 9B. Les éléments 56 sont posés sur les étagères mobiles 70. Les éléments 56 disposés au-dessus de l'étagère fixe du bas 82 sont suspendus à la paroi inférieure de l'étagère mobile 70 située au-dessus, comme illustré sur la figure 11. Pour permettre de faire pivoter les étagères mobiles 70, ces dernières sont reliées par une charnière au niveau de la face avant du meuble, au niveau du montant 80. Ces charnières forment l'axe de pivotement 86. Chaque étagère mobile 70 comprend un bord 88 en arc de cercle opposé à l'axe de pivotement, pour permettre le pivotement. Au moins un verrou 89 permet d'immobiliser les étagères mobiles 70. Contrairement à la première variante, il n'est plus nécessaire de démonter les éléments 56. Pour dégager le meuble 58, il suffit de déverrouiller le verrou 89 et de faire pivoter les étagères mobiles 70 autour de l'axe de pivotement 86. Généralement, les éléments 56 sont reliés au réseau électrique de l'aéronef par l'intermédiaire d'un faisceau 90 de câbles prévu au niveau d'un des montants 80. Selon la variante illustrée sur la figure 9A, le montant 80, le long duquel s'étend le faisceau 90, supporte l'axe de pivotement 86. Selon cette deuxième variante, la connexion 76 avec un réseau fluidique 78 prévu à l'arrière des étagères mobiles 70 a une géométrie en arc de cercle, en fonction de la cinématique des étagères. Selon une troisième variante illustrée sur la figure 10, l'axe de pivotement 86 est prévu au niveau du montant 80' opposé au montant le long duquel s'étend le faisceau 90. bans ce cas, des connexions électriques 94 sont prévues entre les éléments 56 et le faisceau 90. Selon cette variante, le harnais 90 est de préférence intégré dans le montant 80. Les fils électriques 92 sont sensiblement fixes par rapport aux étagères mobiles 70, de manière à ce que la connexion et la déconnexion des connexions électriques 94 soient réalisées de manière automatique. Selon une quatrième variante illustrée sur la figure 11, comme pour la troisième variante, le harnais est intégré dans le montant 80. Ce même montant 80 supporte des charnières 96 pour faire pivoter les étagères mobiles 70 autour d'un axe de pivotement 86 prévu au niveau du montant 80. Selon cette variante, chaque charnière 96 comprend un connecteur électrique articulé qui assure la fonction de charnière mécanique mais également de charnière électrique. Avantageusement, un loquet 98 est prévu pour chaque étagère mobile, les différents loquets 98 étant tous commandés par une unique commande sous forme d'une poignée pivotante 100. REVENDICATIONS1. Compartiment électrique et électronique d'un aéronef, ledit compartiment électrique et électronique étant délimité par un fuselage (32) et comprenant au moins deux ensembles d'éléments avioniques (52), au moins deux coeurs électriques (54) et au moins deux ensembles d'éléments (56) complémentaires aux coeurs électriques, caractérisé en ce que le compartiment électrique et électronique comprend deux rangées d'éléments (52, 54, 56), chaque rangée (RD, RG) étant séparée par un unique couloir et comprenant au moins un ensemble d'éléments avioniques (52), au moins un coeur électrique (54) et au moins un ensemble d'éléments (56) complémentaires au coeur électrique. 2. Compartiment électrique et électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments (56) complémentaires des coeurs électriques et les éléments avioniques (52) sont disposés dans des meubles (58). 3. Compartiment électrique et électronique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments (56) complémentaires des coeurs électriques et les éléments avioniques (52) comprennent des composants électroniques et électriques disposés dans les meubles (58) en fonction de la périodicité de leurs maintenances. 4. Compartiment électrique et électronique selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'au moins un meuble (58) comprend des étagères mobiles (70) pour permettre l'accès à l'arrière du meuble en le traversant. 5. Compartiment électrique et électronique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un meuble (58) avec des étagères mobiles (70) comprend les éléments complémentaires aux coeurs électriques. 6. Compartiment électrique et électronique selon la revendication 4 ou 5, 25 caractérisé en ce qu'un meuble (58) comprend deux montants (80, 80') et des étagères mobiles (70) montées sur des glissières (84) solidaires des montants. 7. Compartiment électrique et électronique selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments (56) complémentaires aux coeurs électriques sont solidaires de supports enfichables sur les étagères du meuble. 8. Compartiment électrique et électronique selon la revendication 4 ou 5, 5 caractérisé en ce qu'un meuble (58) comprend deux montants (80, 80') et des étagères montées pivotantes autour d'un axe de pivotement (86) prévu au niveau de la face avant du meuble et d'un côté des étagères mobiles (70). 9. Compartiment électrique et électronique selon la revendication 8, caractérisé en ce que les étagères mobiles (70) sont reliées entre elles. 10 10. Compartiment électrique et électronique selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les éléments (56) complémentaires aux coeurs électriques sont reliés à un faisceau (90) de câbles prévus au niveau du montant (80) supportant l'axe de pivotement (86). 11. Compartiment électrique et électronique selon la revendication 10, 15 caractérisé en ce qu'un montant (80) supporte des charnières (96) pour faire pivoter les étagères mobiles (70) autour d'un axe de pivotement (86), chaque charnière (96) comprenant un connecteur articulé qui assure la fonction de charnière mécanique mais également de charnière électrique. 12. Compartiment électrique et électronique selon la revendication 8 ou 9, 20 caractérisé en ce que les éléments (56) complémentaires aux coeurs électriques sont reliés à un faisceau (90) de câbles prévus au niveau d'un montant (80) ne supportant pas l'axe de pivotement (86) et en ce que des connexions électriques (94) sont intercalées entre les éléments (56) et le faisceau (90). 13. Aéronef comprenant un compartiment électrique et électronique selon 25 l'une quelconque des revendications précédentes. 14. Aéronef selon la revendication 13, caractérisé en ce que le fuselage comprend au moins un trou d'homme (68) pour permettre l'accès à l'arrière des rangées (Rb, RG), ledit trou d'homme étant obturé par une trappe démontable. 15. Aéronef selon la revendication 13 ou 14, ledit aéronef comprenant une toilette (46) disposée au-dessus du compartiment électrique et électronique, à laquelle est associé au moins un point de maintenance, caractérisé en ce que ledit compartiment électrique et électronique comprend un meuble (58) avec des étagères mobiles disposé sous la toilette (46) permettant l'accès au point de maintenance lorsque les étagères sont retirées.