Brevet FR3015431A1 — publié le 20150626

STRUCTURE PRIMAIRE DE MÂT D'ACCROCHAGE RENFORCEE. DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine des structures primaires de mât d'accrochage sur un aéronef. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Le mât d'accrochage désigne un dispositif d'accrochage qui permet de relier un moteur d'aéronef au reste de l'aéronef. Le mât d'accrochage forme une liaison entre un moteur, notamment un turboréacteur (nommé également par le terme anglais « turbofan ») ou un CROR (pour l'anglais « Counter-Rotating Open Rotor), et un élément de l'aéronef tel que la voilure, le fuselage, ou l'empennage. Le mât d'accrochage permet de transmettre à la structure de l'aéronef les efforts générés par le moteur. Il est parfois désigné par l'acronyme EMS, pour l'anglais « Engine Mounting Structure ». Le mât d'accrochage comprend : une structure secondaire comprenant des carénages, servant notamment à lui conférer une forme aérodynamique ; et une structure rigide, nommée structure primaire, reliée directement au moteur et destinée à assurer le transfert des efforts provenant du moteur et devant être transmis vers le reste de l'aéronef. Un objectif de la présente invention est de proposer des moyens pour sécuriser la liaison entre un moteur d'un aéronef et le reste de l'aéronef, par exemple une liaison entre un moteur d'un aéronef et la voilure de celui-ci. EXPOSÉ DE L'INVENTION Cet objectif est atteint avec une portion de structure primaire de mât d'accrochage recouverte au moins partiellement par un assemblage de protection comprenant une couche formant pare-feu et une couche thermiquement isolante, la couche thermiquement isolante étant située entre la couche formant pare-feu et la portion de structure primaire de mât d'accrochage. On positionne avantageusement l'assemblage de protection du côté d'une portion de structure primaire faisant face à un moteur de l'aéronef. La couche thermiquement isolante forme alors une barrière thermique entre la structure primaire et le moteur. Ainsi, lors d'un fonctionnement normal du moteur, la portion de structure primaire recouverte par la couche thermiquement isolante est maintenue à une température sensiblement constante. En cas d'incendie au niveau du moteur, la couche thermiquement isolante ralentit l'élévation de température de ladite portion de structure primaire. Du fait de la conductivité thermique de la structure primaire, on protège en fait l'ensemble de la structure primaire à l'égard de forts gradients de température. Ainsi, quel que soit l'état du moteur, la structure primaire est maintenue à une température la plus basse possible. On renforce ainsi la tenue de la structure primaire en limitant les élévations de températures et on réduit ainsi les risques de rupture. La couche formant pare-feu réalise une protection de la structure primaire à l'égard du feu. La couche formant pare-feu est disposée au-dessus de la couche thermiquement isolante. Elle protège donc également la couche thermiquement isolante à l'égard d'un contact direct avec le feu. Ainsi, même si la couche thermiquement isolante est sensible au feu, elle continue d'assurer sa fonction de barrière thermique entre la structure primaire et un incendie au niveau du moteur. On réalise ainsi un élément structurel d'aéronef dans lequel une portion de structure primaire présente une excellente intégrité mécanique au cours du temps, en particulier en cas d'anomalie du moteur telle qu'un feu moteur provoqué par un fluide hydraulique et/ou du fuel. L'invention permet donc de sécuriser la liaison entre un moteur et un autre élément de l'aéronef, par exemple sa voilure, en particulier lors d'un feu moteur. L'invention permet également d'utiliser une grande variété de matériaux pour la structure primaire, tout en respectant la législation en vigueur concernant la résistance au feu en cas de feu moteur (structure fireproof, spécification CS25). La législation relative à un environnement aéronautique impose une tenue au feu pendant 15 minutes, mais on peut remarquer qu'il est possible d'augmenter cette durée, en augmentant l'épaisseur de la couche formant pare-feu et/ou la couche thermiquement isolante. Ladite portion de structure primaire de mât d'accrochage est avantageusement en matériau composite. La couche formant pare-feu peut être métallique. En variante, la couche formant pare-feu peut être en matériau composite. La couche formant pare-feu présente avantageusement une épaisseur déterminée en fonction d'une durée souhaitée de résistance au feu. La couche thermiquement isolante présente avantageusement une épaisseur déterminée en fonction d'une durée souhaitée de résistance au feu. La couche thermiquement isolante peut comprendre un matériau thermiquement isolant. Selon un premier mode de réalisation avantageux, le matériau thermiquement isolant est encapsulé à l'intérieur d'une enveloppe. La couche formant pare-feu et l'enveloppe peuvent être fixées l'une sur l'autre par une colle intumescente ou une couche intermédiaire adhésive intumescente. En variante, ladite enveloppe peut comprendre la couche formant pare-feu, réalisée par une surépaisseur de l'enveloppe. Selon un deuxième mode de réalisation avantageux, le matériau thermiquement isolant est encapsulé entre la couche formant pare-feu et une couche formant couverture. L'élément structurel selon l'invention comprend avantageusement des supports disposés entre l'assemblage de protection et la portion de structure primaire de mât d'accrochage, de façon à maintenir un espace entre l'assemblage de protection et la portion de structure primaire de mât d'accrochage. L'espace peut être comblé par un gaz thermiquement isolant. En variante, l'assemblage de protection s'étend directement sur la portion de structure primaire de mât d'accrochage. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre de manière schématique un premier mode de réalisation d'un élément structurel d'aéronef selon l'invention ; les figures 2A à 2C illustrent de manière schématique un deuxième mode de réalisation d'un élément structurel d'aéronef selon l'invention ; et les figures 3A à 3C illustrent un exemple d'application de l'invention dans une architecture d'aéronef connue. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS La figure 1 illustre de manière schématique, et selon une vue en coupe, un premier mode de réalisation d'un élément structurel 100 selon l'invention. L'élément structurel 100 comprend une portion 110 de structure primaire de mât d'accrochage. Cette portion 110 de structure primaire de mât d'accrochage est recouverte par une couche thermiquement isolante 120, elle-même recouverte par une couche formant pare-feu 130. La couche thermiquement isolante 120 et la couche formant pare-feu 130 forment ensemble un assemblage de protection 140. La couche thermiquement isolante 120 et la couche formant pare-feu 130 sont superposées l'une sur l'autre, de préférence en contact direct l'une avec l'autre sur toute leur étendue. L'assemblage de protection 140 ne présente généralement aucune fonction de transfert d'effort du moteur vers le reste de l'aéronef, par exemple la voilure. Il forme simplement une protection de la portion 110 de structure primaire, à l'égard d'un contact direct avec le feu, et à l'égard des gradients de température. L'assemblage de protection 140 forme une frontière entre une zone 150 dite « zone feu » en contact direct avec le feu en cas d'incendie sur un moteur 300, et une zone 160 dite « zone adjacente feu » qui se trouve alors protégée du feu. La zone feu 150 est située du côté de l'assemblage de protection 140 où se trouve le moteur d'aéronef 300. La zone adjacente feu 160 se trouve du côté de l'assemblage de protection 140 opposé au moteur 300. Ainsi, l'assemblage de protection 140 place la portion 110 de structure primaire hors de la zone feu 150. La portion 110 de structure primaire est protégée à l'égard du feu grâce à la couche formant pare-feu 130. Elle est également protégée à l'égard des fortes températures grâce à la couche thermiquement isolante 120. Elle est d'autant mieux protégée à l'égard des fortes températures que la couche thermiquement isolante 120 est protégée du feu par cette même couche formant pare-feu 130. La couche formant pare-feu 130 est une couche d'étanchéité au feu (standard) : elle est étanche aux flammes, et le cas échéant aux gaz générés par les flammes, pendant une durée souhaitée, par exemple au moins 15 minutes. En d'autres termes, la couche formant pare-feu 130 présente une stabilité mécanique telle qu'elle reste étanche au feu pendant une durée souhaitée, par exemple au moins 15 minutes. On utilise en pratique le terme anglais « fireproofness » pour désigner une telle étanchéité au feu (ref. CS25). La couche formant pare-feu 130 est par exemple en métal, typiquement du titane, de l'acier, ou un alliage de titane et d'acier. Son épaisseur est par exemple comprise entre 0,40 mm et 3 mm. Une couche formant pare-feu en acier, et étanche au feu pendant 15 min, présente une épaisseur d'au moins 0,40 mm. Une couche formant pare-feu en titane, et étanche au feu pendant 15 min, présente une épaisseur d'au moins 0,45 mm. En variante, la couche formant pare-feu est en matériau composite. Il s'agit alors de fibres, telles que des fibres de carbone ou métalliques, noyées dans une matrice. Le matériau composite est par exemple un matériau composite à matrice céramique, un matériau composite à matrice métallique, ou un matériau composite à matrice organique tel que du CFRP (pour l'anglais « Carbon Fiber Reinforced Polymere »). On pourrait même utiliser une matrice minérale. La couche formant pare-feu en matériau composite présente par exemple une épaisseur comprise entre 1 mm et 5 mm. Elle a tendance à se dégrader au contact du feu, c'est pourquoi on prévoira une épaisseur d'autant plus importante que la durée durant laquelle on souhaite qu'elle assure une fonction pare-feu est importante. Selon le matériau utilisé, et la durée souhaitée pour le maintien de l'étanchéité au feu, l'homme du métier saura ajuster l'épaisseur de la couche formant pare-feu 130. La couche thermiquement isolante 120, ou matelas d'isolation thermique, comprend un matériau isolant 141. Ce matériau isolant 141 est encapsulé à l'intérieur d'une enveloppe 142. L'enveloppe 142 est avantageusement en un métal tel que l'aluminium ou l'acier (inox), mais on pourra aussi réaliser une enveloppe en un matériau composite tel que décrit ci-dessus. L'enveloppe 142 est par exemple réalisée par un feuillet qui présente une épaisseur comprise entre 0,2 et 0,3 mm. Le matériau isolant est par exemple un matériau de type microporeux ou aérogel. On prévoit par exemple une épaisseur de matériau isolant comprise entre 5 mm et 20 mm. Le matériau isolant peut participer au maintien de l'étanchéité au feu, par exemple lorsque la couche formant pare-feu est endommagée. L'épaisseur de matériau isolant augmente (rapidement) avec une durée durant laquelle on souhaite que celui-ci remplisse également une fonction d'étanchéité au feu. Dans l'exemple représenté en figure 1, l'enveloppe 142 et la couche formant pare-feu 130 sont deux couches distinctes et fixées l'une sur l'autre, typiquement à l'aide d'une colle intumescente ou d'une bande adhésive intumescente. Un matériau intumescent s'épaissit lorsque la température augmente. On créé ainsi, en cas d'incendie au niveau du moteur, une seconde barrière thermique. Cette seconde barrière thermique est située entre la couche formant pare-feu 130 et la couche thermiquement isolante 120. Selon une variante non représentée, le matériau thermiquement isolant 141 est encapsulé entre la couche formant pare-feu 130, et une couche de couverture. La couche de couverture est fixée à la couche formant pare-feu par exemple à l'aide d'une colle intumescente. En d'autres termes, la couche de couverture et la couche formant pare-feu 130 forment ensemble une enveloppe à l'intérieur de laquelle est logé le matériau isolant. L'assemblage de protection 140 est fixé à la portion de structure primaire 110 par l'intermédiaire de supports 170, dits supports fix, de préférence en métal. Chaque support 170 est relié d'un côté à l'assemblage de protection 140, et de l'autre à la structure primaire 110. Ces liaisons sont réalisées par des attaches 180, de préférence en métal, qui s'étendent au travers du support 170 et de la structure de protection 140, respectivement au travers du support 170 et de la structure primaire 110. La forme du support peut être en C, ou en I, ou en X ou toute autre forme présentant un corps et deux embases parallèles l'une à l'autre et séparées par le corps. Les deux embases permettent aux attaches de les traverser et les maintenir avec l'assemblage 140 ou la structure 110. Le corps permet de maintenir un écart entre l'assemblage 140 et la structure 110. L'épaisseur de la couche thermiquement isolante 120 est beaucoup plus faible au niveau des supports 170, pour permettre l'installation de la fixation au support 170. Par exemple, pour chaque support 170, l'épaisseur de matériau isolant 141 décroît progressivement en s'approchant du support 170, jusqu'à devenir nulle au regard de ce support. Les parois opposées 121, 125 de l'enveloppe 142 (ou dans la variante décrite ci-avant, la couche formant pare-feu et la couche de couverture) se trouvent donc en contact direct l'une avec l'autre, au niveau de ce support 170. La paroi 121 de l'enveloppe 142, faisant face à la structure primaire 110, reste sensiblement plane à proximité du support 170. La couche formant pare-feu 130 décrit alors, au niveau du support, une forme en chapeau, avec un sommet plat au regard du support 170, par exemple une forme en c) ou toute autre forme bombée vers la structure primaire 110. Les supports 170 maintiennent un espace 190 entre l'assemblage de protection 140 et la structure primaire 110. Cet espace présente avantageusement une épaisseur e de l'ordre du centimètre. Cet espace est par exemple un espace d'air, qui participe également à la création d'une barrière thermique entre la structure primaire 110 et le moteur. On pourrait également combler cet espace avec un autre type de gaz, par exemple un gaz présentant de meilleures propriétés d'isolation thermique. Dans l'exemple représenté en figure 1, un coin 143 de l'assemblage de protection 140 entoure un coin 111 de la structure primaire 110. Le matériau isolant 141 s'étend partout dans ce coin 143. On pourra prévoir que l'assemblage de protection 140 entoure entièrement la structure primaire 110. Cependant, et afin de limiter l'encombrement et le poids de l'élément structurel selon l'invention, on dispose avantageusement l'assemblage de protection 140 uniquement sur des portions de structure primaire 110 susceptibles d'être exposées à des températures élevées, ou susceptibles d'être en contact direct avec un feu. On réalise alors avantageusement une étanchéité au feu entre l'assemblage de protection et une portion de structure primaire non recouverte par l'assemblage de protection, ou entre l'assemblage de protection et une autre pièce de l'aéronef. On a par exemple représenté sur la figure 1 un joint résistant au feu 210, entre l'assemblage de protection 140 et un clinquant métallique 220. Le joint 210 peut être remplacé par une éclisse métallique. En variante, on réalise une liaison entre les bords de l'assemblage de protection et les bords de la portion de structure primaire recouverte par ce même assemblage. Il y a alors contact direct entre l'assemblage de protection 140 et la portion structure primaire 110, au niveau de cette liaison. On peut prévoir des orifices dans l'assemblage de protection 140, afin de laisser passer des attaches (par exemples des ferrures d'accroche de capot de nacelle), et/ou des systèmes (par exemple des câbles d'alimentation électrique, hydraulique, kérosène, etc.). Ces orifices sont avantageusement équipés de joints résistant au feu afin de conserver une étanchéité au feu de l'assemblage de protection 140. La portion 110 de structure primaire de mât d'accrochage est avantageusement en métal, par exemple du titane, de l'acier, ou un alliage de titane et acier. En variante, la portion 110 de structure primaire est en un matériau composite tel que décrit ci-avant, par exemple du CRFP. L'invention est alors particulièrement avantageuse en ce qu'elle permet que la liaison entre le moteur et le reste de l'aéronef ne soit pas affectée par une éventuelle sensibilité du matériau de la structure primaire à l'égard du feu ou des fortes températures. La figure 2A illustre de manière schématique, selon une vue en coupe, un deuxième mode de réalisation d'un élément structurel 100 selon l'invention. Le mode de réalisation représenté en figure 2A se distingue du mode de réalisation représenté en figure 1 en ce que l'assemblage de protection 140 se trouve directement au contact de la portion 110 de structure primaire, sur toute l'étendue de structure primaire qu'il recouvre. Ce mode de réalisation permet un gain en volume, et également en poids grâce à la suppression des supports 170. Le mode de réalisation représenté en figure 2A se distingue également du mode de réalisation représenté en figure 1 en ce que l'enveloppe 142 comprend la couche formant pare-feu 130, celle-ci étant formée par une simple surépaisseur de l'enveloppe, du côté opposé à la structure primaire 110. On réalise ainsi un véritable couplage des fonctions pare-feu et isolation thermique, ces deux fonctions étant assurées par un assemblage réalisé d'un seul tenant dès sa conception. Dans le mode de réalisation représenté en figure 2A, un coin 143 de l'assemblage de protection 140 entoure un coin 111 de la structure primaire 110. L'assemblage de protection est réalisé à plat, puis replié autour du coin 111. Afin de faciliter le pliage et de limiter les contraintes mécaniques sur l'enveloppe 142, l'épaisseur de matériau isolant 141 diminue au fur et à mesure que l'on se rapproche d'une arête du coin 143. Lorsque l'assemblage de protection 140 est disposé à plat, la face 121 de l'enveloppe présente alors une section de forme incurvée vers la couche formant pare-feu 130, par exemple en forme de V dont les deux branches 122, 123 forment entre elles un angle a (voir figure 2B). On replie ensuite l'assemblage de protection 140 pour former le coin 143 formant un angle (3=n-a (voir figure 2C). Au niveau de ce coin 143, deux branches 122, 123 se retrouvent alors face à face. Sur la figure 2A, et à des fins d'illustration, on a volontairement exagéré un espace F entre les surfaces 122, 123, lorsque le coin 143 est formé. On va maintenant décrire un exemple d'application particulièrement avantageuse de l'invention, dans une architecture d'aéronef selon l'art antérieur. La figure 3A illustre une première vue en coupe de cette architecture selon l'art antérieur. On reconnaît à la figure 3A un moteur 300 entouré par une nacelle comprenant deux demi-coquilles 401, 402. Chaque demi-coquille est articulée à une portion 110 de structure primaire par une liaison pivot respective 411, 412 parallèle à un axe longitudinal de la nacelle. Sur la portion 110 de structure primaire, on reconnaît un longeron inférieur 111, côté moteur, un longeron supérieur 112 du côté opposé au longeron inférieur, et deux panneaux latéraux 113, 114. Les faces latérales de la portion 110 de structure primaire sont formées de deux panneaux latéraux, raccordés entre eux par l'intermédiaire de nervures transversales de rigidification (non représentées). En cas d'incendie au niveau du moteur 300, les panneaux latéraux 113, 114 sont protégés du feu par des joints 441, 442, disposés le long des panneaux latéraux et au plus près du moteur 300. Les joints 441, 442 bloquent le passage des flammes entre un panneau latéral et une demi-coquille de nacelle, protégeant ainsi la structure primaire. Il s'agit par exemple de joints faits de silicone chargé en fibres. La figure 3B illustre une deuxième vue en coupe de l'architecture d'aéronef représentée en figure 3A. La figure 3B diffère de la figure 3A en ce que les joints sont remplacés par des clinquants métalliques 511, 512 disposés le long des panneaux latéraux, et au-dessus des liaisons pivots 411, 412. Ce sont alors ces clinquants métalliques qui bloquent le passage des flammes entre un panneau latéral et une demi-coquille de nacelle, protégeant ainsi la partie de structure primaire située au-dessus des clinquants. Selon l'art antérieur, la portion de structure primaire située sous les clinquants métalliques 511, 512 se trouve donc directement au contact des flammes en cas de feu moteur. Cette portion de structure primaire doit donc être formée par un matériau adapté, particulièrement résistant au feu. L'invention permet de protéger la portion de structure primaire située sous les clinquants métalliques 511, 512 grâce à un assemblage de protection 140 selon l'invention. On réalise ainsi un élément structurel 100 selon l'invention. On peut alors relâcher les contraintes sur le matériau formant cette portion de structure primaire. La figure 3C illustre de façon schématique et en vue de face, le panneau latéral 113 représenté sur les figures 3A et 3B. On a représenté en trait gras le joint 442 et le clinquant métallique 512. Dans la zone 301 se trouve le moteur. La figure 3A correspond à une coupe selon l'axe BB'. Le joint 442 s'étend bien le long de l'extrémité inférieure du panneau latéral 113. La figure 3B correspond à une coupe selon l'axe AA'. Le clinquant métallique 512 s'étend du côté de l'extrémité supérieure du panneau latéral 113. La structure primaire 110 est recouverte par un assemblage de protection selon l'invention, dans une zone 133 du panneau latéral 113, située sous le clinquant métallique 512, du côté de la zone 301. La zone 133 est représentée hachurée sur la figure 3C. Pour différentes raisons pratiques (liées par exemple au passage des systèmes hydraulique et/ou électrique), il peut être avantageux que des portions de la structure primaire ne bénéficient pas d'une protection à l'égard du feu par un joint ou un clinquant métallique. En recouvrant ces portions par un assemblage de protection selon l'invention, on s'assure qu'elles soient néanmoins parfaitement protégées à l'égard du feu et des températures élevées. On peut ainsi relâcher certaines contraintes concernant ces portions de structure primaire (choix des matériaux par exemple), sans pour autant créer de nouvelles contraintes de conception comme cela pourrait être le cas si l'on souhaitait que le joint 442 s'étende sur le bord inférieur du panneau latéral 113 sur tout le long de ce panneau. On pourrait également envisager d'utiliser l'assemblage de protection selon l'invention pour recouvrir non plus une portion de structure primaire, mais un système électrique, hydraulique ou kérosène. REVENDICATIONS1. Elément structurel (100) d'un aéronef comprenant au moins une portion (110) d'une structure primaire de mât d'accrochage, caractérisé en ce que la portion de structure primaire de mât d'accrochage est recouverte au moins partiellement par un assemblage de protection (140) comprenant une couche formant pare-feu (130) et une couche thermiquement isolante (120), la couche thermiquement isolante (120) étant située entre la couche formant pare-feu (130) et la portion (110) de structure primaire de mât d'accrochage. 2. Elément structurel (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite portion (110) de structure primaire de mât d'accrochage est en matériau composite. 3. Elément structurel (100) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche formant pare-feu (130) est métallique. 4. Elément structurel (100) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche formant pare-feu (130) est en matériau composite. 5. Elément structurel (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche formant pare-feu (130) présente une épaisseur déterminée en fonction d'une durée souhaitée de résistance au feu de l'assemblage de protection (140). 6. Elément structurel (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche thermiquement isolante (120) présente une épaisseur déterminée en fonction d'une durée souhaitée de résistance au feu de l'assemblage de protection (140). 25 7. Elément structurel (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la couche thermiquement isolante (120) comprend un matériau thermiquement isolant (141). 8. Elément structurel (100) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau thermiquement isolant (141) est encapsulé à l'intérieur d'une enveloppe (142). 9. Elément structurel (100) selon la revendication 8, caractérisé en ce que la couche formant pare-feu (130) et l'enveloppe (141) sont fixées l'une sur l'autre par une colle intumescente ou une couche intermédiaire adhésive intumescente. 10. Elément structurel (100) selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite enveloppe comprend la couche formant pare-feu (130), réalisée par une surépaisseur de l'enveloppe (141). 11. Elément structurel (100) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau thermiquement isolant (141) est encapsulé entre la couche formant pare-feu (130) et une couche formant couverture. 12. Elément structurel (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend des supports (170) disposés entre l'assemblage de protection (140) et la portion (110) de structure primaire de mât d'accrochage, de façon à maintenir un espace (190) entre l'assemblage de protection (140) et la portion (110) de structure primaire de mât d'accrochage. 13. Elément structurel (100) selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'espace (190) est comblé par un gaz thermiquement isolant. 14. Elément structurel (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'assemblage de protection (140) s'étend directement sur la portion (110) de structure primaire de mât d'accrochage.