Brevet FR2999525A1 — publié le 20140620

CASE DE TRAIN D'AERONEF DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte à une case de train d'aéronef apte à reprendre les efforts qui lui sont appliqués. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Un aéronef dispose généralement d'au moins un train d'atterrissage qui permet à l'aéronef d'évoluer au sol jusqu'au décollage, d'amortir l'impact de l'atterrissage. S'il est doté d'un dispositif de freinage, le train d'atterrissage permet l'arrêt de l'aéronef sur une distance limitée par la longueur de la piste d'atterrissage. Lorsque l'aéronef est en vol, le train d'atterrissage peut être rétracté afin de diminuer son impact aérodynamique et de diminuer sa traînée induite : on parle alors d'un train rétractable. Le train est alors logé dans une case de train qui est en général située dans le fuselage (train avant, train principal sous voilure) ou dans les ailes (train sous voilure). La géométrie et la structure de la case de train répondent à des contraintes de dimension du train d'atterrissage, à des contraintes de reprise d'effort et à des contraintes d'encombrement. Les contraintes de reprise d'effort tiennent au fait que la case de train est une structure soumise à la différence de pression existant entre la case de train non pressurisée et l'environnement dans laquelle elle est située (environnement pressurisé). Ces efforts sont appelés effort de compression. Elle doit de plus être apte à résister à l'ensemble des efforts engendrés par le train d'atterrissage au moment de l'atterrissage (contact avec le sol) et lors du roulage sur la piste d'atterrissage et le tarmac. Ces contraintes induisent un dimensionnement de la case de train tant en statique qu'en fatigue. Cette sollicitation en fatigue est liée au nombre de cycles avion déterminés par une phase de décollage et d'atterrissage. Afin de minimiser les dimensions d'une case de train, des 5 géométries plus ou moins complexes ont été élaborées. En général, ces formes sont de forme parallélépipédique, composées de cloisons planes. Une telle géométrie est, par exemple, décrite dans le document FR2954934. Ce document décrit un module de train d'atterrissage comportant notamment une structure de case de train d'atterrissage. Cette structure de case de train 10 est essentiellement formée par un caisson qui détermine un volume permettant de loger le train d'atterrissage dans sa position rentrée, de transmettre les efforts du train d'atterrissage au reste de la structure de l'aéronef, par l'intermédiaire de la structure qui en forme une enveloppe et assure l'étanchéité nécessaire entre l'intérieur du fuselage pressurisé et 15 l'extérieur de l'aéronef. Les figures 1 et 2 qui décrivent ce module illustrent parfaitement la forme parallélépipédique de la case de train. Pour la reprise des efforts exercés par le train d'atterrissage ou des efforts de compression, ce type de case de train nécessite des renforts structuraux comme des cadres de renfort qui alourdissent la structure. 20 Le document FR2905929 décrit une case de train comprenant un panneau supérieur avec au moins une forme en creux enveloppant au plus juste au moins une roue du train d'atterrissage lorsque celui-ci est en position rétractée. Cette géométrie est particulièrement complexe, compliquée à calculer et difficile à fabriquer. 25 Enfin, le document US7641146 décrit une case de train ayant une surface courbe. Seul le panneau supérieur de la case de train décrite de ce document présente cette surface courbe. Les panneaux latéraux sont décrits comme étant des surfaces droites, ce qui est visible sur la figure 2. Or, les angles vifs entre les panneaux latéraux de la case de train et le fuselage ne 30 permettent pas un passage optimisé des efforts exercés par le train d'atterrissage sur la case de train et des efforts de compression. Les solutions du document FR2954934 pour reprendre ces efforts s'appliquent aussi sur l'invention décrite dans le document US7641146, à savoir la mise en place de renforts structuraux qui alourdissent la structure de la case de train. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de proposer une case de train dans laquelle est susceptible de se loger un train d'atterrissage comportant au moins une roue, ladite case de train étant de forme ellipsoïde. Cette case de train remédie au moins partiellement aux 10 inconvénients mentionnés ci-dessus relatifs aux réalisations de l'art antérieur. En effet, cette case de train ne comporte pas d'angle vif : elle est continue en courbure, courbe longitudinalement et transversalement et sans point d'inflexion. Cette forme particulière appelée ellipsoïde permet de 15 reprendre de façon optimisée les efforts exercés par le train d'atterrissage et les efforts de compression. Le comportement isostatique d'une telle case de train réduit sensiblement les contraintes mécaniques structurales. Ce comportement permet de simplifier la structure de la case de train et permet de limiter l'utilisation des renforts structuraux indispensables de l'art 20 antérieur. Avantageusement, la case de train est fabriquée en matériau composite. Ce matériau couramment utilisé en aéronautique facilite la réalisation de la case de train. L'utilisation de ce matériau pour la fabrication d'une case de train selon l'invention permet d'associer leur bonne tenue 25 mécanique à leur faible masse volumique mais également leur capacité à engendrer des panneaux de forme plus complexe. Une case de train selon l'invention fabriquée en matériau composite sera donc aussi résistante que les cases de train traditionnelles mais nettement plus légère de par le matériau utilisé et les avantages intrinsèques liés à sa forme ellipsoïde. 30 Selon une caractéristique particulière, la case de train est formée par deux panneaux latéraux bombés et par un panneau supérieur également bombé. Ainsi, la fabrication d'une case de train selon l'invention est une opération simple, la fabrication de panneaux étant communément maîtrisée dans le milieu aéronautique. De plus, la case de train est conformée au plus juste : son encombrement dans le fuselage est réduit au minimum nécessaire. Le panneau supérieur peut se présenter sous la forme d'un panneau supérieur principal bombé et de deux panneaux supérieurs secondaires bombés. Cette disposition particulière permet de fabriquer des éléments courbes de dimensions plus faibles qu'un élément monobloc. Ceci facilite la manipulation d'éléments de grande dimension. De manière avantageuse, les deux panneaux latéraux sont identiques. L'ellipsoïde comportant au moins trois plans de symétrie, il est avantageux de fabriquer les deux panneaux latéraux avec un seul moule, les deux panneaux étant rigoureusement identiques. En termes d'investissement, un seul moule identique pour les panneaux latéraux et un moule pour le panneau supérieur pourront ainsi être fabriqués. Selon une autre caractéristique particulière, la case de train est seulement formée par deux panneaux en forme de demi-coquilles accolées ensemble. Cette caractéristique permet de simplifier la structure de la case de train. En effet, la case de train selon l'invention ne comporte que deux panneaux ce qui diminue le nombre d'éléments et le temps nécessaires à sa fabrication. De plus, la case de train est conformée au plus juste : son encombrement dans le fuselage est réduit au minimum nécessaire. De manière avantageuse, les deux panneaux en forme de demi-coquilles sont identiques. Là encore, il est avantageux de fabriquer les deux 25 panneaux avec un seul moule. L'invention a aussi pour but un procédé de fabrication d'une case de train de forme ellipsoïde composée de deux panneaux latéraux bombés et d'un panneau supérieur bombé, ledit procédé comportant une étape de fabrication des deux panneaux latéraux bombés, une étape de fabrication du 30 panneau supérieur bombé, une étape d'assemblage des trois panneaux et une étape d'intégration de la case de train dans le fuselage de l'aéronef. Selon un deuxième mode de réalisation, l'invention porte sur un procédé de fabrication d'une case de train de forme ellipsoïde composée de deux panneaux latéraux bombés, d'un panneau supérieur principal bombé et de deux panneaux supérieurs secondaires bombés, ledit procédé comportant une étape de fabrication des deux panneaux latéraux bombés, une étape de fabrication du panneau supérieur principal bombé, une étape de fabrication des deux panneaux supérieurs secondaires bombés, une étape d'assemblage des cinq panneaux et une étape d'intégration de la case de train dans le fuselage de l'aéronef. Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé sont similaires à la case de train objet de la présente invention. Ils ne sont donc pas rappelés ici. Selon un deuxième mode de réalisation, l'invention porte sur un procédé de fabrication d'une case de train ellipsoïde composée de deux 15 panneaux en forme de demi-coquilles, ledit procédé comportant une étape de fabrication des deux demi-coquilles, une étape d'assemblage des deux panneaux et une étape d'intégration de la case de train dans le fuselage de l'aéronef. Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé 20 sont similaires à la case de train objet de la présente invention. Ils ne sont donc pas rappelés ici. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. 25 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels : La figure 1 représente une vue en perspective de la case de train 30 selon l'invention. La figure la représente une vue schématique de la case de train représentée sur la figure 1 selon un premier mode de fabrication. La figure lb représente une vue schématique de la case de train représentée sur la figure 1 selon un second mode de fabrication. La figure 1 c représente une vue schématique de la case de train représentée sur la figure 1 selon un troisième mode de fabrication. La figure 2 représente l'enchaînement des étapes de fabrication selon un premier procédé de fabrication. La figure 2 représente l'enchaînement des étapes de fabrication selon un second procédé de fabrication. La figure 3 représente l'enchaînement des étapes de fabrication selon un troisième procédé de fabrication. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PREFERES La figure 1 représente une case de train 1 selon l'invention. Cette case de train accueille le train d'atterrissage d'un aéronef. Pour des raisons de lisibilité, le train d'atterrissage n'est représenté que par ses roues 2 et sa contrefiche 3. Ce train d'atterrissage permet à l'aéronef d'évoluer au sol pendant les phases de décollage et d'atterrissage. Afin de diminuer son impact aérodynamique et la traînée induite, le train d'atterrissage peut être rétractable : il vient alors se ranger dans une case de train située dans le fuselage de l'avion. Cette case de train est munie de trappes qui sont fermées en vol et alignées sur le fuselage. Ces trappes ne sont, ici, pas représentées. La case de train 1 selon l'invention est de forme ellipsoïde. Cette forme particulière rappelant la forme d'une goutte d'eau possède de nombreux avantages. En effet, elle permet de reprendre de façon optimisée les efforts exercés par le train d'atterrissage les efforts de compression engendrés par la différence de pression existant entre l'intérieur de la case de train (qui est une zone non pressurisée) et l'extérieur de la case de train (qui est une zone du fuselage pressurisée). Cette case de train 1 se comporte donc de façon isostatique, ce qui n'engendre pas de contrainte mécanique. Cette case de train 1 peut être fabriquée en matériau composite. L'utilisation d'un tel matériau se prête à la fabrication d'éléments courbes. Dans ce cas particulier, la bonne tenue mécanique de ce matériau est associée à sa faible masse volumique. Ainsi, la case de train selon l'invention répond aux exigences des autorités de certification à propos de la résistance de ladite case mais aussi aux exigences de réduction de masse de l'avion dans sa globalité, exigences qui permettent d'optimiser la masse maximale au décollage. Ce matériau composite peut être composé de fibres de carbone dont les caractéristiques mécaniques sont connues dans le milieu aéronautique du fait de leur large utilisation : panneaux de plancher, traverses, panneaux de fuselage pour ne citer que quelques exemples. La case de train 1 représentée sur la figure 1 comporte deux panneaux latéraux bombés 4a et 4b ainsi qu'un panneau supérieur 6 également bombé. La figure la représente la case de train 1 selon une vue éclatée schématique. Sur cette figure, ne sont représentés, pour une meilleure compréhension de l'invention, que les deux panneaux latéraux 4a et 4b et le panneau supérieur 6. Une case de train selon cette configuration n'est alors composée que de trois éléments : sa fabrication est plus simple qu'une case de train conventionnelle. La réalisation en elle-même des différents panneaux utilise des connaissances générales du domaine des matériaux composites. Pour faciliter les opérations de fabrication de cette case de train, il est avantageux que les deux panneaux latéraux 4a et 4b soient identiques : en effet, cette caractéristique implique l'utilisation d'un seul moule de fabrication pour les deux panneaux. Outre le fait que les panneaux (4a, 4b) peuvent être fabriqués sans avoir à les différencier et donc sans avoir à fabriquer et stocker des panneaux gauche et droit, leur fabrication nécessite l'utilisation d'un seul moule. Ce premier mode de fabrication bénéficie du fait que la case de train 1 comporte au moins trois plans de symétrie. La case de train 1 selon ce premier mode de réalisation peut être fabriquée selon le procédé de fabrication représenté sur la figure 2. Il est constitué des étapes suivantes : - Etape 10a : fabrication des deux panneaux latéraux bombés (4a, 4b) ; - Etape 10b : fabrication du panneau supérieur bombé 6; - Etape 10c: assemblage des deux panneaux latéraux bombés (4a, 4b) et du panneau supérieur bombé 6 pour former la case de train 1 ; - Etape 10d: intégration de la case de train 1 dans le fuselage de l'aéronef. La fabrication de la case de train et son intégration dans le fuselage de l'aéronef nécessite donc 4 étapes. Comme indiqué précédemment, les panneaux latéraux bombés (4a, 4b) pouvant être identiques, l'étape 10a correspond à une fabrication sur un seul moule, ce qui permet de faciliter les opérations à mettre en oeuvre. Une fois l'assemblage de la case de train 1 terminé, il lui sera adjoint les éléments nécessaires à son utilisation fonctionnelle : trappes pour fermer la case de train, éléments de fixation sur les traverses 12 de l'aéronef pour fixer ladite case 1 à la structure environnante, éléments de fixation permettant de fixer le train d'atterrissage à la case de train 1. Ces éléments devront être adaptés à la forme d'ellipsoïde de ladite case 1. Selon un second mode de réalisation, la case de train 1 est formée par deux panneaux latéraux (4a, 4b), par un panneau supérieur principal bombé 6 et par deux panneaux supérieurs secondaires bombés (5a, 5b). Ce mode de réalisation est présenté sur la figure lb. Sur cette figure, ne sont représentés, pour une meilleure compréhension de l'invention, que les deux panneaux latéraux 4a et 4b, le panneau supérieur principal bombé 6 et les deux panneaux supérieurs secondaires bombés (5a, 5b). Une case de train selon cette configuration n'est alors composée que de cinq éléments : sa fabrication reste plus simple qu'une case de train conventionnelle. Comme déjà indiqué, la fabrication en elle-même des différents panneaux utilise des connaissances générales du domaine des matériaux composites. La case de train 1 selon ce second mode de réalisation peut être fabriquée selon le procédé de fabrication représenté sur la figure 3. Il est constitué des étapes suivantes : - Etape lia: fabrication des deux panneaux latéraux bombés (4a, 4b) ; - Etape 11b: fabrication du panneau supérieur principal bombé 6; - Etape 11c: fabrication des deux panneaux supérieurs secondaires bombés (5a, 5b) ; - Etape 11c: assemblage des deux panneaux latéraux bombés (4a, 4b), du panneau supérieur principal bombé 6 et des panneaux supérieurs secondaires bombés (5a, 5b) pour former la case de train 1 ; - Etape 11e: intégration de la case de train 1 dans le fuselage de l'aéronef. La fabrication de la case de train et son intégration dans le fuselage de l'aéronef nécessite donc 5 étapes. Comme indiqué dans le premier mode de réalisation, les panneaux latéraux bombés (4a, 4b) pouvant être identiques, l'étape 11a correspond à une fabrication sur un seul moule, ce qui permet de faciliter les opérations à mettre en oeuvre. Une fois l'assemblage de la case de train 1 terminé, il lui sera adjoint les éléments nécessaires à son utilisation fonctionnelle : trappes pour fermer la case de train, éléments de fixation sur les traverses 12 de l'aéronef pour fixer ladite case 1 à la structure environnante, éléments de fixation permettant de fixer le train d'atterrissage à la case de train I. Ces éléments devront être adaptés à la forme d'ellipsoïde de ladite case I. Selon un troisième mode de réalisation, la case de train 1 est formée par deux panneaux en forme de demi-coquilles (4c, 4d), comme représenté schématiquement sur la figure 1c. Lorsque les deux demi-coquilles (4c, 4d) sont fabriquées, elles sont assemblées ensemble pour former la case de train I. Comme déjà indiqué, la fabrication de ces formes particulières de panneaux est facilitée par l'utilisation de matériau composite. Par exemple, il faudra draper des nappes ou des fibres de matériau composite sur un moule femelle selon les techniques traditionnelles de manipulation des matériaux composites. Après avoir drapé les couches d'éléments classiques, le moule est placé dans un autoclave pour subir des cycles de montées en température et en pression selon une procédure connu de l'homme du métier. La fabrication de deux panneaux (4c, 4d) entraîne une facilité de fabrication de la case de train 1 dans sa globalité. Afin d'optimiser la fabrication d'une telle case de train, les deux demi-coquilles (4c, 4d) peuvent être identiques, ce qui nécessitera l'utilisation d'un seul moule. Les avantages liés à une telle caractéristique ont déjà été développés dans les paragraphes précédents. La case de train 1 selon ce troisième mode de réalisation peut être fabriquée selon le procédé de fabrication représenté sur la figure 4. Il est constitué des étapes suivantes : - Etape 14a: fabrication des deux panneaux en forme de demi-coquille (4c, 4d) ; - Etape 14b: fabrication assemblage des deux demi-panneaux en forme de demi-coquille (4c, 4d) ; - Etape 14c: intégration de la case de train 1 dans le fuselage de l'aéronef. Ce procédé de fabrication nécessite trois étapes : il est simplifié par rapport au premier procédé de fabrication précédemment décrit. Dans le cas où les deux demi-coquilles (4c, 4d) sont identiques, les avantages qui en 25 découlent sont les mêmes que ceux précédemment cités, à savoir, la simplicité de gestion des panneaux fabriqués puisqu'il n'est pas nécessaire de prévoir un panneau gauche et un panneau droit. De même, l'utilisation d'un seul moule permet de limiter les coûts de fabrication et les manipulations car un seul moule est utilisé. 30 Dans ce procédé de réalisation, les éléments nécessaires à l'utilisation fonctionnelle de la case de train 1 lui seront adjoints une fois l'assemblage de ladite case 1 terminé. Ces éléments sont, par exemple, les trappes pour fermer la case de train, les éléments de fixation sur les traverses 12 de l'aéronef pour fixer ladite case 1 à la structure environnante ou les éléments de fixation pour fixer le train à la case de train 1. Ces éléments devront être adaptés à la forme d'ellipsoïde de la case de train 1. REVENDICATIONS1. Case de train (1) pour aéronef susceptible de loger un train d'atterrissage comportant au moins une roue (2) caractérisée en ce que ladite case de train (1) est de forme ellipsoïde. 2. Case de train (1) selon la revendication 1 caractérisée en ce que la case de train (1) est fabriquée en matériau composite. 3. Case de train (1) selon les revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que la case de train (1) est formée par deux panneaux bombés latéraux (4a, 4b) et un panneau supérieur bombé (6). 4. Case de train (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce que le panneau supérieur bombé se compose d'un panneau supérieur principal bombé (6) et de deux panneaux supérieurs secondaires bombés (5a, 5b). 5. Case de train (1) selon la revendication 3 caractérisée en ce que les deux panneaux latéraux bombés (4a, 4b) sont identiques. 6. Case de train (1) selon les revendications 1 ou 2 caractérisée en ce 25 que la case de train (1) est formée par deux panneaux (4c, 4d) en forme de demi-coquilles. 7. Case de train (1) selon la revendication 6 caractérisée en ce que les deux panneaux en forme de demi-coquilles (4c, 4d) sont identiques. 30 20 8. Procédé de fabrication d'une case de train (1) selon les revendications 3 ou 5 caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : 2 99952 5 13 - Etape 10a: fabrication des deux panneaux latéraux bombés (4a, 4b) ; - Etape 10b : fabrication du panneau supérieur bombé (6) ; - Etape 10c: assemblage des panneaux (4a, 4b, 6) pour former 5 la case de train (1) ; et - Etape 10d: intégration de la case de train (1) dans le fuselage de l'aéronef. 9. Procédé de fabrication d'une case de train (1) selon les revendications 4 caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : 10 - Etape lia: fabrication des deux panneaux latéraux bombés (4a, 4b) ; - Etape 11b: fabrication du panneau supérieur principal bombé (6) ; - Etape 11c: fabrication des panneaux supérieurs secondaires 15 bombés (5a, 5b) ; - Etape lld : assemblage des panneaux (4a, 4b, 5a, 5b, 6) pour former la case de train (1) ; et - Etape 11e: intégration de la case de train (1) dans le fuselage de l'aéronef. 20 10. Procédé de fabrication d'une case de train (1) selon les revendications 6 ou 7 caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - Etape 14a: fabrication des deux panneaux en forme de demi-coquilles (4c, 4d) ; 25 - Etape 14b : assemblage des deux panneaux en forme de demi- coquilles (4c, 4d) pour former la case de train (1) ; et - Etape 14c: intégration de la case de train (1) dans le fuselage de l'aéronef.