Brevet FR3000025A1 — publié le 20140627

L'invention concerne un poste de pilotage pour un aéronef de transport civil, c'est-à-dire pour un aéronef commercial transportant des passagers, leurs bagages et/ou des marchandises. Le poste de pilotage, usuellement appelé cockpit, est l'espace réservé aux pilotes. Il contient toutes les commandes (commandes d'actionnement des gouvernes et autres volets hypersustentateurs, commandes d'actionnement du train atterrissage, des moteurs, des aérofreins, etc.) et les instruments nécessaires au pilotage de l'appareil. Depuis de nombreuses années, l'architecture de l'aéronef est figée, notamment en ce qui concerne la position du cockpit dans l'aéronef. Afin d'offrir aux pilotes une bonne visibilité de la scène extérieure à l'avant de l'aéronef, le cockpit se trouve traditionnellement toujours à l'avant du fuselage, dans une zone de l'aéronef appelée pointe avant, munie de larges vitres frontales et latérales fournissant aux pilotes une vue dégagée vers l'avant de l'aéronef, mais aussi vers le bas pour les phases d'atterrissage et de roulage au sol. Dans toute la suite, on entend par « pointe avant » toute la partie avant du fuselage, de forme évolutive, aménagée pour accueillir l'équipage, qui s'étend vers l'avant généralement à partir de la cloison arrière du poste de pilotage ou d'une zone de repos pour l'équipage dans un aéronef traditionnel, et qui comprend un radome et un logement pour un atterrisseur avant. Pour des raisons aérodynamiques, la pointe avant devrait idéalement présenter la forme d'une ogive. Mais le logement dans cette pointe avant d'un radar, d'un train d'atterrissage et surtout du poste de pilotage, oblige à prévoir une structure et une forme bien plus complexe, avec de nombreux rayons de courbure. En particulier, la présence du poste de pilotage exige de prévoir une verrière ayant une superficie importante afin d'offrir une visibilité physique opérationnelle et de répondre aux règles et exigences de certification, surface vitrée très lourde qui nécessite la mise en place de nombreux renforts structuraux qui augmentent plus encore la masse de l'aéronef et font de la pointe avant, une des parties de l'aéronef les plus complexes à réaliser. Afin d'optimiser la vision extérieure et en particulier de limiter les problèmes de distorsion optique et l'impact sur l'aérodynamique de l'aéronef, les verrières connues comprennent de préférence des vitres frontales plates ou présentant une double courbure à grands rayons, ce qui ajoute encore du poids pour la partie vitrée. Les verrières connues sont des pièces complexes à réaliser, qui s'intègrent mal dans la forme aérodynamique idéale d'un aéronef et qui affaiblissent la pointe avant en raison des discontinuités de forme et de résistance structurale (la verrière étant une surface « non travaillante ») qu'elles induisent. De surcroît, le positionnement du cockpit à l'avant de l'aéronef dans le prolongement de la cabine passagers réduit d'autant la taille de cette cabine et le nombre de passagers susceptibles d'être accueillis ou le confort de ceux-ci, limitant par-là les gains financiers pour la compagnie aérienne exploitant l'aéronef. L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un aéronef présentant une forme aérodynamique améliorée et une masse diminuée. L'invention vise également à fournir un aéronef dont la conception et la fabrication sont simplifiées. Un autre objectif de l'invention est de permettre d'augmenter la charge rentable (« payload ») que peut embarquer un aéronef. Pour ce faire, l'invention concerne un aéronef comprenant un poste de 20 pilotage, caractérisé en ce que le poste de pilotage est situé au moins partiellement en dehors d'une partie supérieure d'une pointe avant de l'aéronef. En d'autres termes, selon invention, le poste de pilotage est délocalisé en dehors de la partie supérieure de la pointe avant de l'aéronef. De préférence, le poste de pilotage est situé totalement en dehors d'une partie supérieure de la 25 pointe avant, voire même en dehors de la pointe avant. Cette délocalisation entraîne la suppression de la verrière prévue dans les aéronefs antérieurs, et, partant, la suppression des renforts qu'induit la présence d'une telle verrière. Les gains de masse et de coûts qui s'ensuivent sont considérables. En outre, la forme de la pointe avant peut désormais évoluer vers une forme parfaite au plan 30 aérodynamique, c'est-à-dire une forme d'ogive. Cette nouvelle forme de la pointe avant se traduit également par une simplification de la réalisation de la pointe avant. De plus, le volume récupéré dans la pointe avant à la fois par la délocalisation du poste de pilotage et par le gain de volume qu'induit une forme ogivale pure peut être aménagé pour accueillir des sièges passagers supplémentaires ou de nouvelles fonctions, par exemple un salon VIF pouvant offrir aux passagers une vue inédite de l'environnement à l'avant de l'aéronef, via des hublots de faible superficie dont l'impact est faible sur la structure de la pointe avant. Ainsi, dans le cas d'un aéronef de transport de passagers, comprenant une cabine aménagée pour accueillir des passagers, la cabine s'étend avantageusement jusqu'à une extrémité avant de l'aéronef. De façon générale, la charge rentable (passagers ou fret) de l'aéronef peut être augmentée par un nouvel aménagement de la pointe avant. De façon classique, le poste de pilotage comprend au moins l'un des moyens techniques suivants : ^( des instruments de vol, .( un système de visualisation des instruments de vol, ^( au moins un siège pour un pilote. Dans une première version de l'invention, il est prévu que le poste de pilotage soit au moins partiellement situé en partie basse d'une dérive (empennage vertical) de l'aéronef. Dans une deuxième version de l'invention, il est prévu que le poste de pilotage soit au moins partiellement situé en dessous de la cabine, c'est-à-dire en soute. La position du poste de pilotage dans la dérive dans la première version de l'invention présente de nombreux avantages. Elle permet aux pilotes d'avoir une meilleure visibilité directe sur l'aéronef lui-même, et par exemple de surveiller le comportement de sa voilure et de l'ensemble de ses gouvernes. La délocalisation du poste de pilotage dans la base de la dérive dans la première version permet d'améliorer sensiblement le bilan aérodynamique de l'avion. Sur un aéronef de grande taille, par exemple sur un aéronef de type connu sous le nom A330®, un cockpit s'intègre parfaitement dans l'épaisseur de la base de la dérive, et ne devrait donc pas pénaliser l'aéronef au plan aérodynamique. De façon similaire, la délocalisation du poste de pilotage en soute dans la deuxième version peut s'effectuer sans aucun impact sur l'aérodynamique de l'aéronef. Par contre, comme expliqué précédemment, la pointe avant profite complètement de ces nouvelles architectures puisque celle-ci peut désormais présenter la forme d'une ogive. Globalement, l'aérodynamique de l'aéronef est donc améliorée. Dans la première version, l'intégration du cockpit en partie basse de la dérive se fait dans un endroit qui à ce jour n'est pas utilisé, cet endroit étant occupé par un carénage non travaillant de la dérive. Le remplacement de ce carénage non travaillant par des surfaces vitrées pour le cockpit délocalisé ne nécessite donc pas de prévoir des renforts structuraux. De plus, l'intégration du cockpit en partie basse de la dérive dans la première version permet de récupérer un volume aménageable supplémentaire qui était jusqu'ici inexploité. La zone se trouvant sous le cockpit dans les aéronefs antérieurs est une zone traditionnellement non exploitée commercialement. En déportant la cloison étanche arrière de la cabine jusqu'au niveau du compartiment APU où est installé le système du générateur auxiliaire et en positionnant l'empennage horizontal plus haut qu'à l'accoutumée, il est possible de récupérer un volume important, qui n'est pas intéressant pour la cabine, mais est intéressant pour l'équipage de l'aéronef. Ce volume peut en effet être aménagé en une zone de vie (avec une pièce de repos) pour l'équipage, zone de vie qui communique directement avec le poste de pilotage et pourrait communiquer avec la cabine par une porte blindée, à accès réservé, pour parer à tout acte d'infraction et de terrorisme. Le confort et la sécurité de l'équipage s'en trouvent améliorés. La création de cette zone sécurisée pour l'ensemble de l'équipage se fait sans prélever de volume à la cabine et donc sans diminuer le fret et/ou le nombre de passagers pouvant être accueillis ou le confort de ceux-ci. Ainsi, dans la première version, le compartiment APU de l'aéronef est avantageusement fermée par une cloison avant étanche, s'étendant à l'arrière de la dérive ou en dessous d'une portion arrière de la dérive, et séparant ledit compartiment APU d'une zone pressurisée aménagée pour accueillir des membres d'équipage. La délocalisation du poste de pilotage en partie basse de la dérive dans la première version présente a priori un inconvénient : une perte de la visibilité directe sous le nez de l'avion, visibilité qui est surtout intéressante lorsque l'avion est au sol dans les phases de roulage. De même, la délocalisation du poste de pilotage en dessous de la cabine dans la deuxième version, entraîne une perte de la visibilité directe pour les pilotes. De façon usuelle, le poste de pilotage comprend une surface, dite surface de vision pour le pilotage, offrant à au moins un pilote une vision d'une scène extérieure comprenant l'environnement de l'aéronef à l'avant de celui-ci. Dans un aéronef selon l'invention, pour compenser la perte de visibilité engendrée par la délocalisation du cockpit, au moins une partie de la surface de vision pour le pilotage est formée par des moyens d'affichage d'une image numérique représentant au moins une partie d'une scène extérieure comprenant l'environnement de l'aéronef à l'avant de celui-ci. Par exemple, les moyens d'affichage comprennent l'un ou plusieurs des moyens suivants : .( un écran et des moyens de projection (y compris rétroprojection) associés, .( un dispositif à lasers de formation d'une image holographique. La perte de visibilité qui résulte de la délocalisation du cockpit est donc compensée par la fourniture d'une image numérique incluant par exemple le champ de vision perdu. Cette image numérique de la scène extérieure peut être formée à partir de données vidéo fournies par une caméra vidéo embarquée, disposée par exemple à l'avant de l'aéronef ou dans un empennage de l'aéronef, et/ou à partir de données mémorisées dans des banques de données ou fournies par d'autres caméras vidéo (par exemple pour les phases de roulage au sol). Elle peut être nettoyée. Elle peut également être enrichie par utilisation d'une technologie choisie parmi des technologies de représentation 3D, des technologies de réalité augmentée, etc., susceptibles d'améliorer la perception par le pilote de la scène extérieure, et par-là d'augmenter la sécurité. Par exemple, si un obstacle est détecté sur la route de l'aéronef (en vol, il peut s'agir d'un nuage d'orage, au sol, d'un véhicule situé sur la piste ou à un emplacement de stationnement dans un aéroport), il est possible de modifier une image vidéo de la scène extérieure de façon à attirer l'attention du pilote sur cet obstacle : en mettant en relief l'obstacle (représentation 3D) ; en accentuant le contour de l'obstacle (réalité augmentée) ; en incrustant dans l'image le gabarit de l'aéronef selon l'invention à côté de l'obstacle (en tenant compte du cap actuel de l'aéronef), ou encore en incrustant dans l'image le tracé de la route que devrait emprunter l'aéronef pour éviter l'obstacle de façon certaine De préférence, le poste de pilotage est dépourvu de surfaces vitrées, et la totalité de la surface de vision pour le pilotage est formée par les moyens d'affichage, ce qui facilite son intégration dans la dérive ou à n'importe quel endroit de la soute. D'autres détails et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, qui se réfère aux dessins schématiques annexés et porte sur des modes de réalisation préférentiels, fournis à titre d'exemples non limitatifs. Sur ces dessins : La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un poste de pilotage selon l'invention, qui peut être délocalisé en soute ou dans la dérive. La figure 2 est une vue de profil d'un premier mode de réalisation d'un aéronef selon l'invention dont une partie de la structure est transparente de façon à voir le poste de pilotage, délocalisé en soute. La figure 3 est une vue de profil d'un deuxième mode de réalisation d'un aéronef selon l'invention dont une partie de la structure est transparente de façon à voir le poste de pilotage, délocalisé en partie basse de la dérive. La figure 4 et une vue en coupe selon un plan vertical longitudinal de la pointe avant d'un troisième mode de réalisation d'un aéronef selon l'invention, dont le poste de pilotage est délocalisé dans la moitié inférieure de la pointe avant. Le poste de pilotage 10 illustré sur la figure 1 possède une surface de vision 1 pour le pilotage entièrement formé par un écran sphérique (ou éventuellement ovoïde ou ogival), par exemple par un écran à diodes électroluminescentes organiques (cette technologie permettant de concevoir des écrans courbes). Cet écran peut former une surface continue ou être constitué par plusieurs sous-écrans séparés. Le poste de pilotage comprend de plus un premier siège 5 pour un premier pilote agencé sensiblement au centre de la calotte sphérique formée par l'écran, et un second siège 6 pour un second pilote agencé à l'arrière et décalé sur un côté du premier siège 5. Les expressions « à l'arrière », « à l'avant », « sur le côté » font ici référence à une direction définie par un axe central du poste de pilotage passant par un point central de la surface de vision pour le pilotage 1 et par un point central d'une assise du premier siège de pilote 5 et allant dudit siège 5 à la surface de vision pour le pilotage 1. De préférence, cet axe central du poste de pilotage coïncide avec un axe longitudinal central de l'aéronef, afin que le pilote soit installé dans le « sens de la marche » et éprouve les mêmes sensations que dans un cockpit traditionnel. A noter que le poste de pilotage illustré est aménagé pour accueillir deux pilotes mais il est aussi possible de ne prévoir qu'un seul pilote (le poste de pilotage ne comprend alors qu'un seul siège de pilote). Chaque siège 5, 6 est monté sur une crémaillère (non représentée sur les figures) s'étendant de préférence selon l'axe central du poste de pilotage, et permettant donc un déplacement du siège selon cet axe. A l'avant de la crémaillère du premier siège 5 se trouvent deux pédales de palonnier (non visibles sur les figures). La crémaillère permet donc d'ajuster la distance entre le siège de pilote 5 et les pédales de palonnier, en fonction de la taille du pilote. Le poste de pilotage comprend également un premier tableau de bord 7 qui, en position d'utilisation, suit un arc de cercle sensiblement centré sur un point central de la crémaillère du premier siège 5, et un second tableau de bord 8 qui, en position d'utilisation, suit un arc de cercle sensiblement centré sur un point central de la crémaillère du second siège 6. Les tableaux de bord 7, 8 comprennent chacun un écran tactile de type OLED transparent. Ainsi l'écran 2 à 4 de la surface de vision pour le pilotage 1 est visible à travers les deux tableaux de bord. L'image numérique de la scène extérieure projetée (ou rétroprojetée) sur l'écran 2 à 4 est par exemple formée à partir d'une image vidéo de l'environnement extérieur captée par une caméra vidéo embarquée (non représentée), qui peut être logée dans la pointe avant de l'aéronef ou dans un empennage de l'aéronef. Elle peut en variante ou en combinaison être reconstituée à partir d'images mémorisées dans des banques de données (embarquées ou au sol). La scène extérieure, ainsi filmée depuis l'aéronef ou reconstituée, peut être : ^( une scène extérieure telle qu'elle est vue dans un aéronef traditionnel, c'est-à-dire l'environnement de l'aéronef à l'avant de sa pointe avant ; .( l'environnement de l'aéronef et l'aéronef vus depuis sa dérive (en regardant vers l'avant de l'aéronef) .( l'environnement de l'aéronef et l'aéronef vu depuis un point situé à l'arrière de l'aéronef et à une altitude supérieure ou inférieure (ce point de vue étant fixe par rapport à l'aéronef, mais pouvant de préférence, être choisi par le pilote). Dans une version préférée de l'invention les images de plusieurs 5 scènes extérieures sont réalisées et proposées au pilote, et les moyens d'affichage comprennent des moyens de sélection de l'affichage permettant au pilote de sélectionner la ou les scènes qu'il souhaite afficher, en fonction, par exemple, de sa façon de piloter ou de la situation (phase de vol, conditions météorologiques...). 10 De plus, à cette image numérique de la scène extérieure peuvent être ajoutés l'un ou plusieurs des éléments suivants : .( une ou plusieurs images se superposant à l'image numérique de la scène extérieure sur la surface de vision pour le pilotage 1, comme par exemple : . une flèche 32 représentant la route que devrait 15 suivre l'aéronef, telle qu'elle est préconisée par un pilote au sol compte tenu des divers obstacles (autres véhicules au sol, nuages...) présents sur la route actuelle de l'aéronef ; cet exemple est illustré à la figure 1, . le dessin du contour ou la mise en relief ou en couleur d'un obstacle sur l'image vidéo, afin d'attirer l'attention du pilote sur cet 20 obstacle, . une représentation graphique 37 à 39 d'un ou plusieurs instruments de vol, tels que horizon artificiel, anémomètre, altimètre, gyroscope directionnel ou plateau de route, etc., .( une image formée de façon holographique en dehors (par exemple à 25 l'avant) de la surface de vision 1 pour le pilotage, comme par exemple : . un hologramme représentant un maillage 3D de la surface terrestre s'étendant sous et à l'avant de l'aéronef, une partie de l'hologramme pouvant se superposer à l'image numérique de la scène extérieure sur la surface de vision pour le pilotage 1, une autre partie pouvant envahir 30 l'espace du poste de pilotage ; . un hologramme représentant un globe terrestre avec un plan de vol modifié que devrait suivre l'aéronef jusqu'à la fin de la mission, tel qu'il est préconisé par un pilote assistant au sol chargé de gérer la mission de vol (le pilote dans l'aéronef étant alors uniquement chargé de faire voler l'aéronef, ce qui réduit considérablement sa charge de travail) compte tenu des divers obstacles présents sur le plan de vol actuel de l'aéronef, . un hologramme représentant par exemple un pilote assistant au sol, à titre de signal d'alerte en cas de danger quelconque. . une représentation holographique 37 à 39 d'un ou plusieurs instruments de vol, tels que horizon artificiel, anémomètre, altimètre, gyroscope directionnel ou plateau de route, etc. Conformément à l'invention, ce poste de pilotage 10 est situé au moins partiellement, et de préférence totalement, en dehors de la moitié supérieure de la pointe avant. La cabine passagers 11 s'étend alors avantageusement dans la pointe avant jusqu'à l'extrémité avant (nez) de l'aéronef. À noter que, dans ce cas, le poste de pilotage 10 peut être logé à n'importe quel endroit de la soute dans une partie centrale du fuselage (figure 2) ou dans la pointe avant (figure 4), cette dernière localisation n'empêchant pas de prévoir une pointe avant en forme d'ogive puisque le poste de pilotage peut être dépourvu de surface vitrée. Il est possible de prévoir une fenêtre 50 (figure 4) ou un plancher vitré entre la cabine et le poste de pilotage afin de permettre aux passagers d'observer le ou les pilotes dans l'exercice de leurs fonctions, avec l'accord de ceux-ci. Un espace de repos avec couchettes 51 peut être aménagé sous le plancher de la cabine à l'arrière du ou des sièges de pilote, à l'abri des regards. En variante, le poste de pilotage 10 selon l'invention peut être logé en partie basse d'une dérive 12 de l'aéronef, comme le montre la figure 3. Dans cette variante, il est possible de prévoir une surface vitrée pour réaliser une partie de la surface de vision pour le pilotage car la structure de la dérive à cet endroit ne supporte aucune charge. Cela étant, il est également possible de prévoir une surface de vision pour le pilotage entièrement formé par un écran et des moyens de projection associés, comme illustré à la figure 1. Dans cette variante, la disposition des sièges de pilote peut différer de celle présentée sur la figure 1, selon la largeur disponible dans la dérive. Par exemple, il est possible de disposer le second siège de pilote à l'arrière et au-dessus du premier siège de pilote, dans un même plan vertical longitudinal. L'invention peut faire l'objet de nombreuses variantes par rapport aux modes de réalisation décrits et illustrés, dès lors que ces variantes restent dans le cadre délimité par les revendications annexées. REVENDICATIONS1. Aéronef comprenant un poste de pilotage, caractérisé en ce que le poste de pilotage est situé au moins partiellement en dehors d'une partie supérieure d'une pointe avant de l'aéronef. 2. Aéronef de transport de passagers selon la revendication 1, comprenant une cabine aménagée pour accueillir des passagers, caractérisé en ce que le poste de pilotage est situé totalement en dehors d'une partie supérieure de la pointe avant de l'aéronef et en ce que la cabine s'étend jusqu'à une extrémité avant de l'aéronef. 3. Aéronef selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le poste de pilotage est au moins partiellement situé en partie basse d'une dérive de l'aéronef. 4. Aéronef selon la revendication 3 comprenant, à l'arrière de son fuselage, un compartiment dit compartiment APU intégrant un système de générateur auxiliaire, caractérisé en ce que le compartiment APU est fermé par une cloison antérieure étanche, s'étendant à l'arrière de la dérive ou en dessous d'une portion arrière de la dérive, et séparant ledit compartiment APU d'une zone pressurisée aménagée pour accueillir des membres d'équipage. 5. Aéronef selon la revendication 4, caractérisé en ce que la zone aménagée pour accueillir des membres d'équipage est séparée d'une cabine aménagée pour accueillir des passagers par une porte blindée. 6. Aéronef selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le poste de pilotage est au moins partiellement situé en dessous de la cabine. 7. Aéronef selon l'une des revendications 1 à 6, dont le poste de pilotage comprend une surface, dite surface de vision pour le pilotage, offrant à au moins un pilote une vision d'une scène extérieure comprenant l'environnement de l'aéronef à l'avant de celui-ci, caractérisé en ce qu'aumoins une partie de la surface de vision pour le pilotage est formée par des moyens d'affichage d'une image numérique représentant au moins une partie d'une scène extérieure comprenant l'environnement de l'aéronef à l'avant de celui-ci.5