Brevet FR3085940A1 — publié le 20200320

DESCRIPTION [Titre] : Plancher d'une zone antérieure d'un aéronef ayant une structure simplifiée s L'invention concerne un plancher d'une zone antérieure d'un aéronef, L'invention s'applique en particulier aux aéronefs de transport de passagers, où la zone antérieure accueille un cockpit et une aire de service à l'arrière du cockpit, avec meubles de rangement (connus sous le nom anglais "galley") et toilettes. Dans toute la description, de façon usuelle, les termes "direction 10 longitudinale" ou "longitudinalement" font référence à une direction parallèle à l'axe de roulis ou axe X de l'aéronef (cet axe reliant le nez à la queue de l'aéronef), et les termes "direction transversale" et "transversalement" font référence à une direction parallèle à l'axe de tangage ou axe Y de l'aéronef (cet axe passant par les extrémités des ailes de l'aéronef), les axes X et Y étant orthogonaux entre 15 eux et orthogonaux à l'axe Z ou axe de lacet, qui correspond à la direction de la gravité lorsque l'aéronef est posé sur un sol horizontal. [Art antérieur] Un plancher de zone antérieure d'aéronef comprend usuellement des traverses portées par des cadres du fuselage, des longerons portés par les 20 traverses et des panneaux recouvrant toute la surface définie par le maillage desdites traverses et longerons. Les traverses constituent donc les poutres maîtresses du plancher. Une traverse est prévue à chaque cadre du fuselage et chaque traverse est directement fixée au cadre à ses deux extrémités, ce qui induit un nombre 25 important d'attaches entre les traverses et les cadres. À proximité des attaches des traverses sur les cadres doivent aussi être prévues les fixations du toit de la case de train d'atterrissage avant qui se trouve en partie sous le cockpit. L'invention vise à proposer une structure de plancher de zone antérieure simplifiée, dans laquelle le nombre de fixations traverses/cadres est 30 réduit. [Présentation de l'invention] 2 Pour ce faire, l'invention propose un plancher d'une zone antérieure d'un aéronef, l'aéronef comprenant un fuselage avec des cadres, la zone antérieure accueillant un cockpit, agencé en partie au-dessus d'une case de train d'atterrissage avant, et une aire de services, le plancher de la zone antérieure s comprenant des traverses, des longerons et un ou plusieurs panneaux de sol. Le plancher selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend : - une traverse principale arrière s'étendant dans le plan d'un cadre situé dans l'aire de services, laquelle traverse principale arrière est fixée audit cadre, so - un longeron principal bâbord et un longeron principal tribord, lesquels longerons principaux ont une extrémité arrière fixée à la traverse principale arrière - une ou plusieurs traverses secondaires, fixées aux longerons principaux bâbord et tribord, les traverses secondaires n'étant pas fixées à des 15 cadres, - un ou plusieurs longerons secondaires. Ainsi, selon l'invention, les poutres maîtresses ne sont pas des traverses, à l'exception de la traverse arrière principale, mais des longerons, en particulier les longerons principaux bâbord et tribord. 20 Ceci est avantageux à plusieurs titres. En premier lieu, les traverses secondaires n'étant pas fixées à des cadres, le nombre d'attaches traverse/cadre est considérablement réduit. On notera en second lieu que la dimension du cockpit (et même de la zone antérieure) selon la direction transversale est supérieure à sa dimension 25 selon la direction longitudinale. Les poutres maîtresses (longerons) dans un plancher selon l'invention sont donc plus courtes que celles (traverses) des planchers antérieurs connus. Elles peuvent par conséquent être moins épaisses (et plus légères) pour une même charge de cockpit et d'aire de services à supporter. En d'autres termes, le dimensionnement des poutres maîtresses du 30 plancher est optimisé grâce à l'invention. Selon une caractéristique possible de l'invention, les longerons principaux bâbord et tribord présentent chacun une extrémité avant fixée à un 3 élément structurel de la case de train d'atterrissage avant, l'élément structurel utilisé étant avantageusement situé à l'avant du cockpit. Une traverse principale avant fixée à un cadre aurait pu être prévue à l'instar de la traverse principale arrière pour reprendre les efforts des longerons s principaux ; mais une telle traverse principale avant aurait ajouté à la masse de l'aéronef et au nombre d'attaches traverses/cadres. L'invention tire profit de la proximité, à l'avant du cockpit, entre le plancher du cockpit et la structure de la case de train d'atterrissage avant, en utilisant un élément structurel de la case au lieu d'une traverse additionnelle pour porter les longerons principaux à leur 10 extrémité avant. En l'absence d'élément structurel de la case susceptible de reprendre les efforts du plancher selon l'invention à l'extrémité avant du cockpit, un élément structurel additionnel est prévu. Il peut s'agir d'une traverse principale avant, fixée à un cadre, ou d'un élément de liaison entre le plancher selon l'invention et le 15 fond étanche avant du nez de l'aéronef. Un tel aménagement est moins avantageux mais reste possible. Selon un mode de réalisation possible du plancher de zone antérieure selon l'invention : les traverses secondaires ne s'étendent pas sur toute la zo dimension transversale de la zone antérieure ; par exemple, les traverses secondaires s'étendent uniquement du longeron principal bâbord au longeron principal tribord, le ou les panneaux de sol recouvrent une surface limitée transversalement par les longerons principaux bâbord et tribord. Bien entendu, 25 cette surface correspond au moins à une "surface de marche" des membres d'équipage de l'aéronef (zones auxquelles les membres d'équipage ont besoin d'accéder et sur lesquelles ils sont donc amenés à marcher). De préférence, elle s'étend longitudinalement au moins entre deux traverses secondaires. Dans ce mode réalisation, les traverses secondaires s'étendant 30 uniquement au maximum du longeron principal bâbord au longeron principal tribord, elles ne s'étendent pas jusqu'au fuselage ; de même le ou les panneaux de sol ne s'étendent pas transversalement au-delà (vers le fuselage) des 4 longerons principaux bâbord et tribord. Cet aménagement laisse donc, de chaque côté du cockpit, une bande latérale dépourvue de traverse et de panneau. Dans les aéronefs de l'état de la technique, les nombreuses traverses de la zone antérieure sont autant d'obstacles au passage de systèmes à travers s le plancher. La présence ici de deux bandes latérales dépourvues de traverse et de panneau facilite grandement le passage des systèmes. Selon une caractéristique possible, le plancher de zone antérieure selon l'invention comprend une traverse, dite traverse de renfort, fixée à un cadre de l'aéronef situé dans l'aire de services, à l'avant de la traverse principale arrière. so La traverse de renfort est par exemple située à la jonction entre le cockpit et l'aire de service tandis que la traverse principale arrière est située au niveau de l'extrémité arrière de l'aire de service, par exemple à la jonction entre l'aire de services et la cabine passagers. La traverse de renfort peut être fixée au cadre qui précède celui auquel est fixée la traverse principale arrière. 15 En d'autres termes, dans ce mode de réalisation, le plancher comprend finalement deux traverses fixées à des cadres, situées toutes deux dans l'aire de services, qui est l'endroit de la zone antérieure supportant les charges les plus lourdes. Les autres traverses, situées à l'avant de la traverse de renfort, ne sont pas fixées à des cadres et sont à ce titre qualifiées de traverses 20 secondaires. De façon analogue, selon une caractéristique possible de l'invention, le plancher de zone antérieure comprend un longeron de renfort bâbord et un longeron de renfort tribord qui, à l'instar des longerons principaux bâbord et tribord, présentent chacun une extrémité arrière fixée à la traverse principale 25 arrière, et une extrémité avant qui, de préférence, est fixée à l'élément structurel de la case de train d'atterrissage avant. Selon une caractéristique possible de l'invention, l'élément structurel de la case de train d'atterrissage avant auquel sont fixées les extrémités avant des longerons principaux bâbord et tribord, ainsi que, le cas échéant, les 30 extrémités avant des longerons de renfort bâbord et tribord, fait partie d'un pan de toit horizontal de la case de train. L'invention s'étend à un aéronef équipé d'un plancher de zone antérieure selon l'invention. D'autres détails et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, qui se réfère aux dessins schématiques 5 annexés et porte sur des modes de réalisation préférentiels, fournis à titre d'exemples non limitatifs. [Brève description des dessins] [fig. 1] : la figure 1 est une vue schématique en perspective de dessus et de dos d'un plancher de zone antérieure selon l'invention, dans lequel les panneaux de sol n'ont pas été représentés. - [fig. 2] : la figure 2 est une vue schématique en perspective de dessus et de face du plancher de la figure 1 monté dans un fuselage d'aéronef et avec ses panneaux de sol. - [fig. 3] : la figure 3 est une vue schématique de profil d'un aéronef équipé d'une case de train avant avancée (ainsi qualifiée en raison de sa position) et d'un plancher selon l'invention. [Description détaillée] La figure 1 représente le "squelette" d'un plancher d'une zone antérieure d'un aéronef de transport de passagers, laquelle zone antérieure comprend une partie 30 recevant un cockpit et une partie 32 recevant une aire de services avec galley et toilettes (non représentés). Sous le niveau de ce plancher, on trouve, de l'avant vers l'arrière de l'aéronef, une case de train d'atterrissage avant (appelée simplement "case de train avant" par la suite) et une soute technique qui s'étend sous le cockpit et sous l'aire de services. La soute technique est ouverte en partie supérieure et est pressurisée comme le cockpit. Il existe principalement deux types de case de train avant : des cases de train avant dites "classiques", qui s'étendent essentiellement sous le cockpit, voire même uniquement en partie centrale ou arrière du cockpit, de sorte qu'il existe un espace pressurisé entre la case de train avant et le fond étanche du nez de l'aéronef ; et des cases de train avant dites "avancées" telle celle illustrée sur la figure 3, qui s'étendent jusqu'au fond étanche 33 du nez de l'aéronef. La 6 case de train avant 31 dont on aperçoit le toit sur les figures 1 et 2 est une case "avancée". L'invention s'applique aux aéronefs dotés d'une case de train avancée comme aux aéronefs dotés d'une case de train classique. Mais elle est plus intéressante dans le cas d'une case avancée pour lequel l'absence d'espace libre 5 (pressurisé) entre le fond étanche et la case de train complique la remontée des systèmes vers le cockpit. Le toit de la case de train avant (avancée) que l'on aperçoit sur la figure 1, comporte un pan horizontal 38 et un pan incliné 39. Le plancher de la zone antérieure illustré sur les figures 1 et 2 10 comprend une traverse principale arrière 2 fixée sur et portée par un cadre 20 du fuselage de l'aéronef qui est située dans l'aire de services. La fixation de la traverse principale arrière 2 sur le cadre 20 peut être réalisée à l'aide d'attaches 36 comme dans les planchers antérieurs connus. Le plancher de zone antérieure selon l'invention illustré sur les figures 15 1 et 2 comprend également un longeron principal bâbord 4 et un longeron principal tribord 6 dont les extrémités arrière sont fixées sur et portées par la traverse principale arrière 2, et dont les extrémités avant sont fixées sur et portées par un élément structurel 34 faisant partie du pan de toit horizontal 38 de la case de train avant. 20 À noter que le toit de la case de train avant est dimensionné de façon à pouvoir résister à une importante différence de pressions puisqu'il est exposé d'un côté (au-dessus de la case) à la pression qui règne dans le cockpit et de l'autre côté à la pression extérieure à l'aéronef. Le toit de la case comprend donc des éléments structurels aptes à reprendre des efforts importants, tels la poutre 25 34 en partie arrière du pan de toit horizontal 38. L'invention exploite ici avantageusement cette caractéristique. Le plancher de zone antérieure selon l'invention illustré sur les figures 1 et 2 comprend également une traverse de renfort 8, ainsi qu'un longeron de renfort bâbord 10 et un longeron de renfort tribord 12. 30 La traverse de renfort 8 est fixée à un cadre 22 du fuselage. Le cadre 22 est celui qui précède le cadre 20, c'est-à-dire celui qui est situé immédiatement à l'avant du cadre 20 auquel est fixée la traverse principale arrière 2. Les 7 longerons de renfort 10 et 12 sont fixés de la même façon que les longerons principaux 4 et 6, c'est-à-dire qu'ils sont fixés à la traverse principale arrière 2 par leur extrémité arrière et à l'élément structurel 34 de la case de train avant par leur extrémité avant. s À noter que les longerons principaux bâbord 4 et tribord 6, ainsi que les longerons de renfort 10 et 12, sont également portés par la traverse de renfort 8. Le plancher de zone antérieure selon l'invention illustré sur les figures 1 et 2 comprend de plus deux traverses secondaires 14, 15 qui s'étendent 10 uniquement du longeron principal bâbord 4 au longeron principal tribord 6. Ces traverses secondaires sont fixées sur et portées par les longerons principaux 4 et 6 et les longerons de renfort 10 et 12. Le plancher pourrait comprendre d'autres traverses secondaires ou au contraire une seule traverse secondaire. Le plancher de zone antérieure selon l'invention illustré sur les figures 15 1 et 2 comprend de plus des longerons secondaires 16, 17, 18, 19. Les longerons secondaires 16, 17 s'étendent de la traverse de renfort 8 à la traverse secondaire 14, auxquelles ils sont fixés. Les longerons secondaires 18, 19 s'étendent de la traverse secondaire 14 à l'élément structurel 34 de la case de train avant, auxquels ils sont fixés. 20 Le réseau des traverses et longerons secondaires n'est pas limité à celui illustré sur les figures annexées. La répartition des traverses et longerons secondaires peut varier et le positionnement des divers longerons et traverses secondaires est à déterminer en fonction des charges mécaniques que doit supporter le plancher. À titre d'exemple, les sièges pilote et co-pilote ayant une 25 embase, il est préférable de positionner les croisements des traverses et longerons secondaires au droit des fixations de ces embases pour des raisons d'efficacité structurale. Au-delà de cette logique, des traverses et/ou longerons secondaires peuvent être ajoutés si le maillage est trop grand pour assurer la rigidité des zones de marche du plancher par exemple. 30 Le plancher de zone antérieure selon l'invention comprend enfin des panneaux de sol. En variante, un seul panneau de sol 40 est prévu couvrant toute la surface de marche de l'équipage, cette surface comprenant la totalité de l'aire 8 de service et une partie seulement du cockpit. Dans l'exemple illustré, ce panneau (unique) est ajouré, des trous 42 étant prévus par endroits pour réduire la masse du plancher tout en assurant la tenue des charges mécaniques globales que subit le plancher. Les trous peuvent être bouchés par des plaques plus s légères afin d'assurer la pose du revêtement de sol (de type moquette) et tenir la charge de la marche de l'équipage. Comme on peut le voir sur la figure 2, les cadres 24, 26, 28, qui précèdent le cadre 22 auquel est fixée la traverse de renfort 8, ne portent aucune traverse. Aucune traverse ne vient encombrer l'espace 44 (bande latérale) 10 s'étendant transversalement entre le longeron principal bâbord 4 et le fuselage, de même que l'espace 46 (bande latérale) s'étendant transversalement entre le longeron principal tribord 6 et le fuselage. Ces deux bandes latérales ne sont pas des zones de marche de l'équipage mais des zones recevant essentiellement des outils de navigation ou autres équipements, voire des zones perdues 15 inutilisées à l'étage du cockpit. En conséquence de quoi, les bandes latérales 44 et 46 peuvent avantageusement être dépourvues de panneau de sol (comme illustré sur la figure 2). Elles sont donc vierges de tout élément de structure du plancher (ni traverse, ni panneau de sol). En sorte qu'aucun obstacle ne s'oppose au passage vertical des systèmes entre le cockpit et la soute technique au niveau 20 desdits bandes latérales 44 et 46. L'invention s'étend à toute variante accessible à l'homme du métier c'est-à-dire REVENDICATIONS1. Plancher d'une zone antérieure d'un aéronef, l'aéronef comprenant un fuselage avec des cadres (20-30), la zone antérieure accueillant s un cockpit, agencé en partie au-dessus d'une case de train d'atterrissage avant, et une aire de services, le plancher comprenant des traverses, des longerons et un ou plusieurs panneaux de sol et étant caractérisé en ce qu'il comprend : - une traverse principale arrière (2) s'étendant dans le plan d'un cadre (20) situé dans l'aire de services (32), laquelle traverse principale arrière so (2) est fixée audit cadre (20), - un longeron principal bâbord (4) et un longeron principal tribord (6), lesquels longerons principaux (4, 6) ont une extrémité arrière fixée à la traverse principale arrière (2), - une ou plusieurs traverses secondaires (14, 15), fixées aux 15 longerons principaux bâbord et tribord (4, 6), les traverses secondaires (14, 15) n'étant pas fixées à des cadres, - un ou plusieurs longerons secondaires (16, 17). 2. Plancher selon la revendication 1, caractérisé en ce que les longerons principaux bâbord et tribord (4, 6) présentent chacun une extrémité 20 avant fixée à un élément structurel (34) de la case de train d'atterrissage avant. 3. Plancher selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément structurel (34) de la case de train d'atterrissage avant fait partie d'un pan de toit horizontal (38) de la case de train. 4. Plancher selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce 25 que : - les traverses secondaires (14, 15) s'étendent uniquement du longeron principal bâbord (4) au longeron principal tribord (6), - le ou les panneaux de sol (40, 42) recouvrent une surface limitée transversalement par les longerons principaux bâbord et tribord (4, 6) de sorte 30 qu'il reste deux bandes latérales (44, 46) dépourvues de traverse et de panneau de sol. 10 5. Plancher selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une traverse de renfort (8) fixée à un cadre (22) situé dans l'aire de services, à l'avant de la traverse principale arrière (2). 6. Plancher selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce s qu'il comprend un longeron de renfort bâbord (10) et un longeron de renfort tribord (12) qui présentent chacun une extrémité arrière fixée à la traverse principale arrière (2). 7. Plancher selon les revendications 2 et 6, caractérisé en ce que le longeron de renfort bâbord (10) et le longeron de renfort tribord (12) présentent 10 chacun une extrémité avant fixée à l'élément structurel (34) de la case de train d'atterrissage avant. 8. Plancher selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les longerons secondaires (16, 17) ne s'étendent pas sur la totalité de la dimension longitudinale de la zone antérieure. 15 9. Aéronef caractérisé en ce qu'il comprend une zone antérieure ayant un plancher selon l'une des revendications précédentes.