Brevet FR3090573A1 — publié le 20200626

Description Titre de l'invention : Panneau de revêtement mural pour aéronef à isolation intégrée [0001] L'invention concerne un panneau de revêtement mural pour aéronef, particulièrement adapté à la finition de la pointe avant d'un aéronef de transport de passager, notamment à la finition d'une partie supérieure de la pointe avant. [0002] Dans la pointe avant d'un aéronef connu, on trouve, de l'intérieur vers l'extérieur de l'aéronef (c'est-à-dire selon une direction centrifuge) : - des panneaux d'habillage (liner), qui sont désormais principalement réalisés en matériau composite (carbone par exemple) puis décoré par peinture ou application d'un film décoratif, - divers éléments de systèmes, en particulier des éléments de circuits électriques et des éléments de circuit d'air - une couche d'isolation, - la structure primaire de l'aéronef (dont des cadres). [0003] Les éléments de systèmes et la couche d'isolation sont individuellement et di- rectement fixés sur la structure primaire de l'aéronef à l'aide d'attaches dédiées. [0004] Ainsi l'équipement et la finition d'une pointe avant d'aéronef requièrent un très grand nombre de pièces (supports fixes et mobiles) et d'opérations d'installation avant la mise en place finale du panneau d'habillage lui-même (qui est lui aussi fixé sur la structure primaire de [aéronef à raide d'attaches dédiées). L'équipement et la finition de la pointe avant de l'aéronef est un poste de fabrication qui prend beaucoup de temps. [0005] L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un panneau de revêtement mural à intégration rapide. [0006] Pour ce faire, l'invention propose un panneau de revêtement mural pour aéronef, l'aéronef ayant une structure primaire. Le panneau est caractérisé en ce qu'il comprend : - une ossature porteuse rigide, - un décor porté par l'ossature porteuse, - un matelas isolant phonique et thermique, fixé à l'ossature porteuse, l'ossature porteuse, le décor et le matelas isolant formant un ensemble solidaire autoportant, - des attaches pour la fixation de l'ossature porteuse du panneau à des éléments de la structure primaire de l'aéronef. [0007] Ainsi le panneau selon l'invention intègre, en un seul ensemble solidaire autoportant, à la fois la fonction de décoration et la fonction d'isolation. Dans l'art antérieur, ces deux fonctions sont remplies par un liner (plaque rigide) d'une part et par un panneau 2 isolant d'autre part, liner et panneau isolant qu'il convient de fixer l'un après l'autre à la structure primaire de l'aéronef par des attaches dédiées. Avec un panneau selon l'invention, il n'est pas nécessaire de fixer le matelas isolant à la structure primaire de l'aéronef. L'invention permet donc de réduire le nombre de pièces constitutives de l'aéronef, le nombre d'attaches et le nombre d'opérations nécessaires à l'équipement et à la finition de la pointe avant et en particulier du cockpit de l'aéronef. Il en résulte une réduction de la masse de l'aéronef et une simplification de la fabrication, et donc aussi une baisse des coûts. [0008] Selon une caractéristique possible de l'invention, le panneau de revêtement mural comprend de plus : - une portion de route d'un circuit de circulation de fluide ou d'électricité, laquelle portion de route est portée par l'ossature porteuse du panneau et commence à un premier bord du panneau, - un premier élément de connexion dans le premier bord du panneau pour la connexion de la portion de route à une autre portion de route (portion de route amont) du même circuit portée par un panneau adjacent. [0009] Dans cette version de l'invention, le panneau de revêtement mural intègre donc une troisième fonction, à savoir un ou plusieurs systèmes. [0010] Dans toute la description, le terme "un" (respectivement "une") signifie "ou moins un un ou plusieurs" (respectivement "ou moins une"), et non "un et un seul" (respectivement "une et une seule") sauf indication contraire. Ainsi par exemple, dans la définition qui précède, le panneau selon l'invention peut comprendre plusieurs portions de route, appartenant à un même circuit ou à des circuits différents. [0011] Lorsqu'il s'agit d'un circuit électrique, la portion de route peut-être formée par des câbles rapportés et fixés contre une face arrière de l'ossature porteuse, les câbles étant noyés dans l'épaisseur du matelas isolant qui présente, si nécessaire, une encoche pour la réception desdits câbles. [0012] Lorsqu'il s'agit d'un circuit de fluide, par exemple un circuit d'air (ventilation), la portion de route peut être formée par un tuyau rapporté et fixé sur la face arrière de l'ossature porteuse et noyé dans l'épaisseur du matelas isolant. [0013] Dans les deux exemples ci-dessus, la portion de route est fixée sur la face arrière de l'ossature porteuse et est noyée dans l'épaisseur du matelas isolant, en étant éventuellement logée dans des encoches ménagées dans celui-ci. [0014] En variante, la portion de route (qu'il s'agisse d'une route électrique ou d'une route de fluide) est logée dans l'épaisseur de l'ossature porteuse, cette dernière ayant alors avantageusement (mais pas nécessairement) une structure alvéolaire. Lorsque la portion de route est un conduit d'air, le conduit peut même être directement formé par des parties de l'ossature porteuse. Par exemple, l'ossature porteuse comprend une plaque cellulaire 3 qui présente des ailettes internes délimitant la portion de route. [0015] Selon une caractéristique possible de l'invention, la portion de route s'étend du premier bord à un deuxième bord du panneau, la portion de route traversant alors le panneau (dans toute la suite une telle portion de route est dite traversante). Le panneau de revêtement mural comprend alors avantageusement un deuxième élément de connexion dans le deuxième bord pour la connexion de la portion de route à une autre portion de route (portion de route aval) du même circuit portée par un panneau adjacent. [0016] En variante, le panneau de revêtement mural intègre un équipement de sortie et la portion de route s'étend du premier bord à l'équipement de sortie, le circuit se terminant alors dans le panneau par cette portion de route et cet équipement de sortie (dans toute la suite une telle portion de route est dite terminale). Un équipement de sortie est par exemple une bouche de ventilation, un éclairage, un coffret de stockage de matériels divers, etc. [0017] Bien entendu, un panneau de revêtement mural selon l'invention peut comprendre une première portion de route traversante et une deuxième portion de route terminale, ou plusieurs portions de route traversantes et plusieurs portions de route terminales sc terminant par des équipements de sortie divers intégrés au panneau. [0018] Selon une caractéristique possible de l'invention, l'ossature porteuse du panneau présente une structure alvéolaire, qui présente l'avantage d'offrir une très grande rigidité et une très grande résistance à l'ossature. De préférence, l'ossature porteuse comprend une plaque cellulaire présentant une face arrière lisse et une face avant lisse séparées par des ailettes internes. Si nécessaire, cette plaque cellulaire à faces lisses est complétée par des nervures de renfort mécanique prévues sur sa face arrière. [0019] De préférence, les ailettes internes de la plaque cellulaire sont percées de trous de drainage permettant la communication entre cellules voisines, afin d'éviter une étanchéité parfaite des conduits formés par les ailettes internes, qui pourrait être problématique compte tenu des variations de pression du cockpit lors des différentes phases de vol ; aussi et surtout, ces trous permettent un drainage des eaux de condensation vers le bas de la plaque. [0020] Cette plaque cellulaire est avantageusement obtenue par impression 3D. Lorsqu'elles sont prévues, les nervures de renfort mécanique sont obtenues par le même procédé lors d'une même étape de fabrication de la plaque cellulaire. [0021] Une telle structure alvéolaire (de préférence avec nervures de renfort mécanique), du fait de sa très grande rigidité et de sa très grande inertie en flexion, permet de limiter les points de fixation avec la structure primaire de l'aéronef. Quatre points de fixation répartis aux quatre coins de la plaque cellulaire (considérant un panneau de forme globale rectangulaire, que celui-ci soit plan ou incurvé) suffisent dans la majeure partie des cas. Des gains considérables en termes de masse, de temps et de coûts de fabrication sont ainsi réalisés. Quatre points de fixation peuvent également suffire dans le cas d'une ossature porteuse qui n'a pas une structure alvéolaire, dès lors que l'ossature porteuse présente la rigidité et la résistance suffisantes. [0022] Selon une caractéristique possible de l'invention, le matelas isolant phonique et/ou thermique est un bloc de mousse rigide. Un tel bloc est stable en dimensions et jeux par rapport aux systèmes fixés à la face arrière de l'ossature porteuse, de sorte que tout risque d'usure par frottement (fretting) est évité. Le volume du bloc de mousse prend avantageusement en compte la capacité d'isolation thermique et phonique de l'ossature porteuse (en particulier lorsque celle-ci présente une structure alvéolaire). [0023] De préférence, le bloc de mousse rigide est muni à sa périphérie d'une bande de mousse souple permettant d'assurer la jonction avec l'environnement direct du panneau de revêtement mural et de réaliser un joint entre les matelas isolants de deux panneaux adjacents. [0024] L'invention s'étend à un aéronef ayant une pointe avant équipée de panneaux de re- vêtement mural selon invention. [0025] 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. [0026] [fig.1] la figure 1 est une vue schématique de profil d'un aéronef dans lequel l'invention peut être mise en oeuvre. [0027] [fig.2] la figure 2 est une vue schématique en perspective, de 3/4 dessus, de la pointe avant d'un aéronef tel celui de la figure 1. [0028] [fig.3] la figure 3 est une vue schématique en perspective, de 3/4 face, d'un panneau de revêtement mural selon l'invention. [0029] [fig.4] la figure 4 est une vue schématique éclatée en perspective, de 3/4 dos, du panneau de revêtement mural de la figure 3. [0030] [fig.5] la figure 5 est une vue schématique en perspective d'une portion d'un mode de réalisation alvéolaire de l'ossature porteuse d'un panneau de revêtement mural selon l'invention. [0031] [fig.6] la figure 6 est une vue schématique en coupe transversale de l'ossature porteuse de la figure 5. [0032] [fig.7] [0033] [fig.8] [0034] [fig.9] les figures 7 à 9 sont des vues schématiques en perspective d'éléments de connexion électrique à la jonction entre deux panneaux adjacents. [0035] [fig.10] la figure 10 est une vue schématique de face d'une variante d'éléments de connexion électrique à la jonction entre deux panneaux adjacents. [0036] [fig.11 ] la figure 11 est une vue en coupe des éléments de connexion électrique illustrées aux figures 7 à 9. [0037] [fig.12] la figure 12 est une vue en perspective, de 3/4 face, de la jonction entre deux panneaux adjacents avec des éléments de connexion électrique et des éléments de connexion d'un circuit de ventilation, [0038] [fig.13] la figure 13 est une vue schématique en perspective d'éléments de connexion d'un circuit de ventilation. [0039] [fig.14] la figure 14 est une vue schématique en coupe transversale de deux panneaux adjacents au niveau d'une attache desdits panneaux. [0040] Les panneaux de revêtement mural illustrés sur les figures annexées sont particu- lièrement adaptés à l'habillage de la pointe avant 1 d'un aéronef tel celui illustré sur la figure 1. On aperçoit sur la figure 2 la structure primaire d'une telle pointe avant qui comprend notamment des cadres 100 et des longerons 102. On distingue également sur cette figure 2 des panneaux de revêtement mural 104 à 110 de formes diverses. Ces panneaux sont agencés à l'intérieur de l'enveloppe formée par la structure primaire et la peau (ici retirée) de l'aéronef. Ils sont représentés avec des nuances de gris comme étant presque transparents afin de montrer schématiquement l'intérieur du cockpit. [0041] Un panneau de revêtement mural selon invention comprend une ossature porteuse 10 et un matelas isolant 12 (voir figures 3 et 4). L'ossature porteuse 10 comporte ici une plaque cellulaire présentant une face avant 34 lisse et une face arrière 32 lisse entre lesquelles s'étendent des ailettes 36 (voir aussi figures 5 et 6). La face avant reçoit un décor, qui peut être un motif en relief directement obtenu par impression 3D au moment de la fabrication de l'ossature porteuse, ou qui peut être un film adhésif texturé rapporté sur l'ossature après sa fabrication ; une peinture de finition peut être prévue pour terminer le décor. La plaque cellulaire est renforcée par des nervures 38 sur sa face arrière 32 (voir figure 4). Les ailettes 36 sont percées de trous 46 pour le drainage des eaux de condensation. [0042] Le panneau de revêtement mural illustré sur les figures 3 et 4 comprend de plus une portion de route électrique 14 traversante, qui s'étend d'un premier bord vertical 24 du panneau au bord vertical opposé 26. À noter que les termes "vertical" "horizontal", etc., font référence à l'orientation du panneau tel qu'illustré sur les figures, qui n'est pas nécessairement l'orientation de celui-ci lorsqu'il est installé dans la pointe avant de l'aéronef. [0043] Le panneau illustré sur les figures 3 et 4 comprend également une portion de route électrique 16 terminale (c'est-à-dire non traversante), qui commence au premier bord 24 et se termine à un équipement de sortie intégrée dans l'ossature porteuse 10, en l'occurrence un dispositif d'éclairage 20. [0044] Le matelas isolant 12, qui est accolé à la face arrière 32 de l'ossature porteuse 10, 6 présente deux encoches horizontale 40, 42 pour la réception des portions de route électrique 14 et 16. 11 présente aussi des encoches verticales (non visibles sur les dessins) de profondeur moindre pour la réception des nervures de renfort 38. [0045] Le panneau illustré sur les figures 3 et 4 comprend de plus une portion de route de ventilation 18 terminale (non traversante) qui commence elle aussi au premier bord 24 et se termine dans une bouche de ventilation 22 (équipement de sortie). Cette portion de route de ventilation 18 terminale est formée à l'intérieur même de l'ossature porteuse 10 par un conduit délimité par deux ailettes internes 36 horizontales successives de l'ossature porteuse. [0046] Les ailettes internes de la plaque cellulaire peuvent ainsi délimiter des conduits ho- rizontaux, mais aussi verticaux (non représentés), une multitude de géométries étant possible dès lors que la tenue mécanique de l'ossature porteuse et du panneau de revêtement mural n'est pas menacée. Lcs conduits de la plaque cellulaire qui ne sont pas utilisés à titre de portion de route de ventilation (ou autre circulation de fluide) sont fermés par des cabochons 44 au niveau des bords de l'ossature porteuse (un seul cabochon est représenté sur la figure 5 afin de de pouvoir visualiser les ailettes internes 36 de la plaque cellulaire). Si l'ossature porteuse est obtenue par impression 3D, en l'état actuel de la technologie de l'impression 3D il reste plus simple de rapporter des cabochons obturants 44 (pour faciliter l'évacuation des résidus d'impression). Si les évolutions de la technologie le permettent, dans le futur ceux-ci pourront avantageusement faire partie directement de la pièce principale, c'est-à-dire être imprimés en même temps que le reste de l'ossature porteuse. [0047] À noter que les conduits délimités par les ailettes internes 36 peuvent également servir de logements pour des portions de route électrique ; les encoches 40 et 42 ménagées dans le matelas isolant deviennent alors inutiles. [0048] A l'inverse, il est aussi possible de prévoir des portions de route de ventilation formées par des tuyaux rapportés sur la face arrière 32 de l'ossature porteuse (à l'instar des portions de route électrique 14 et 16 illustrées). Dans ce cas, il convient de prévoir des encoches correspondantes dans le matelas isolant. [0049] Le panneau de revêtement mural illustré à la figure 4 comprend aussi un coffret de stockage 28 contre la face arrière 32 de son ossature porteuse 10. Une trappe (non représentée) peut être prévue sur la face avant 34 de l'ossature porteuse pour accéder à l'intérieur de ce boîtier. [0050] Pour chaque portion de route, des éléments de connexion sont prévus en bordure du panneau de revêtement mural pour la connexion de la portion de route à une portion de route amont portée par un panneau adjacent et, le cas échéant, à une éventuelle portion de route aval portée par un autre panneau adjacent. [0051] Ainsi par exemple, la portion de route électrique 14 traversante comprend une prise 7 de connexion électrique amont 50 au niveau du premier bord 24 de l'ossature porteuse et une prise de connexion électrique aval 52 au niveau du deuxième bord 26 de l'ossature porteuse ; la portion de route électrique 16 terminale comprend une prise de connexion électrique amont 54 au niveau du premier bord 24 (s'agissant d'une portion de route terminale, il n'y a pas d'élément de connexion aval) ; la portion de route de ventilation 18 terminale comprend un raccord amont 56 au niveau du premier bord 24 (pas de raccord aval au niveau du bord 26 puisqu'il s'agit d'une portion de route terminale). [0052] Les figures 7 à 11 illustrent des éléments de connexion électrique entre deux panneaux adjacents. Par souci de clarté, les matelas isolants de ces deux panneaux ne sont pas représentés ; seules apparaissent les ossatures porteuses 200 et 300 et les portions de route électrique 201 et 301 à connecter. Chaque portion de route électrique 201, 301 possède à son extrémité une prise de connexion 202, 302 agencée sur le bord de l'ossature porteuse du panneau de revêtement mural correspondant. Lorsque les panneaux sont mis en place, les deux prises de connexion 202, 302 se retrouvent accolées côte à côte comme illustré à la figure 7. Pour relier les deux portions de route 201, 301, on utilise un connecteur de jonction 400 (voir figure 8) qui vient coiffer les prises de connexion 202, 302. Lorsqu'il est emboîté sur les deux prises de connexion, le connecteur de jonction 400 assure la continuité électrique entre les deux prises 202, 302 de connexion comme on peut l'observer à la figure 11 (partie basse de la figure). À noter que les prises de connexion 202, 302 et le connecteur de jonction 400 sont des "éléments de connexion" au sens des revendications annexées. [0053] Dans l'exemple qui vient d'être décrit, les deux prises de connexion sont agencées côte à côte. En variante (voir figure 10), il est possible de prévoir des portions de route électrique à connecter 210, 310 qui sont décalées en hauteur de façon à ce que leur prises de connexion 211, 311 se retrouvent l'une au-dessus de l'autre lorsque les panneaux adjacents sont mis en place. Un connecteur de jonction allongé 410 qui recouvre les deux prises de connexion sur toute leur hauteur doit alors être utilisé. Cet agencement permet de limiter l'écartement entre les ossatures porteuses des deux panneaux adjacents et de limiter l'ampleur et faciliter le traitement des ponts thermiques qui apparaissent à la jonction entre les panneaux de revêtement mural. [0054] Les figures 12 et 13 illustrent des éléments de connexion de ventilation entre deux panneaux adjacents. Par souci de clarté, là encore, les matelas isolants de ces deux panneaux ne sont pas représentés. On aperçoit sur la figure 12 à la fois les éléments de connexion électrique précédemment décrit, dont le connecteur de liaison 400, et un raccord de de ventilation 500 inséré entre la tranche de l'ossature porteuse 300 d'un panneau intégrant une portion de route de ventilation amont et la tranche de l'ossature porteuse 200 d'un panneau intégrant une portion de route de ventilation aval. Comme 8 précédemment expliqué, dans cet exemple, le circuit de ventilation est formé par des conduits délimités par les ailettes internes des ossatures porteuses des panneaux de revêtement mural. [0055] Au niveau du bord de chaque panneau, l'extrémité du conduit formant portion de route de ventilation est pourvue d'un cadre sur la tranche de l'ossature porteuse. Ce cadre porte deux glissières 502 parallèles (voir figure 13) et une languette de verrouillage 503 souple à déformation élastique dont une extrémité est fixée sur le cadre et dont l'autre extrémité est libre. Les glissières 502 et la languette de verrouillage 503 constituent des éléments de connexion au sens des revendications annexées. Ces éléments de connexion comprennent de plus un raccord 500 comportant deux plaques d'extrémité 501 entre lesquelles s'étend un tube souple 502 compressible. Chaque plaque d'extrémité est configurée de façon à pouvoir être insérée dans les glissières 502 de l'un des panneaux. [0056] Pour garantir le bon positionnement du raccord 500, une glissière de butée 506 et un système de verrouillage (incluant la languette de verrouillage 503) sont prévus : chaque plaque d'extrémité 501 vient en butée dans la glissière de butée 506 lorsque le raccord 500 est glissé jusqu'au bout dans les glissières 502 ; par ailleurs, chaque plaque d'extrémité 501 est pourvue d'une fente 504 destinée à recevoir l'extrémité libre de la languette de verrouillage 503 lorsque le raccord 500 est en position de verrouillage (complètement inséré dans les glissières 502 et 506). Pour faciliter la manipulation et la mise en place du raccord 500, de fines poignées 507 peuvent être prévues. [0057] L'installation des panneaux de revêtement mural selon l'invention est extrêmement simple et rapide. Chaque panneau est présenté devant son emplacement définitif et l'ossature porteuse du panneau est fixée à la structure primaire de l'aéronef en un nombre limité de points de fixation, à l'aide d'attaches telles celle illustrée à la figure 14 (sur cette figure, là encore, le matelas isolant des panneaux n'est pas représenté). [0058] À titre d'exemple, chacun des quatre coins d'un panneau selon invention peut être fixé à un cadre 600 de la structure primaire à l'aide d'une ferrure 701 et d'une vis de fixation 702. Dans l'exemple illustré, la ferrure 701 sert à la fixation de deux panneaux 200, 300 adjacents. Elle comporte en effet une âme fixée au cadre 600 et deux ailes recevant chacune une vis de fixation 702, l'une des vis servant à la fixation d'un premier panneau 200, l'autre vis servant à la fixation du deuxième panneau 300. [0059] Une bande de jonction esthétique 703 assure la finition esthétique entre les deux panneaux. Pour assurer la continuité de l'isolation thermique et phonique entre les deux panneaux adjacents et limiter ainsi les ponts thermiques entre la structure et le cockpit, deux solutions peuvent être prévues. Comme on peut l'observer sur la figure 3, le matelas isolant 12 de chaque panneau peut déborder avantageusement de l'ossature porteuse 10 de façon à combler l'espace résiduel entre les ossatures porteuses des 9 panneaux adjacents (cet espace résiduel résulte de la présence des connecteurs de jonction électrique 400 et/ou des raccords de ventilation 500 entre panneaux). La portion d'isolation en saillie est de préférence souple et compressible (le reste du matelas isolant 12 étant de préférence rigide) afin de faciliter la mise en place des panneaux et des connecteurs ou raccords et de garantir la continuité de l'isolation). En variante ou en combinaison, une bande d'isolation complémentaire 704 est insérée derrière la bande de jonction esthétique 703. [0060] L'invention s'étend à toute variante accessible à l'homme du métier c'est-à-dire entrant dans le cadre délimité par les revendications annexées. [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6]