Brevet FR3145179A1 — publié le 20240726

Vitrage multiple d’enceinte pressurisée, comprenant au moins une première dalle (1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5) extérieure, séparée d’une deuxième dalle (7) par une lame d’air (6), au moyen d’un joint de montage (8), la première dalle (1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5) étant constituée d’une première feuille (1) et d’au moins une deuxième feuille (3 ; 5) collées deux à deux par une couche adhésive (2 ; 4), au moins l’une de la première feuille (1) et de l’au moins une deuxième feuille (3 ; 5) étant en verre minéral, et une autre de la première feuille (1) et de la deuxième feuille (3) étant en verre organique avec des bords façonnés en gradin, de manière à former une cavité d’accueil d’un élément de la structure de montage, avec interposition du joint (8) ; son utilisation comme vitrage d’aéronef pressurisé. Figure pour l’abrégé Figure 3. HUBLOT AFFLEURANT HYBRIDE AMELIORANT LE COMPROMIS MASSE / SURFACE / TRAINEE La présente invention concerne un hublot d’avion allégé à faible traînée, c’est-à-dire qui, sous l’effet de la pressurisation du volume intérieur de l’avion en vol, ne se déforme pas en formant par rapport au fuselage de l’avion environnant, une excroissance (flèche) pénalisante d’un point de vue aérodynamique et de la consommation énergétique pour propulser l’avion. Sont ici particulièrement visés les hublots du type à deux dalles séparées par une lame d’air. On connaît de tels hublots d’avion à deux dalles en poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA). En cas de rupture de la dalle extérieure, la dalle intérieure permet de maintenir le volume intérieur de l’avion sous une pression désirée. Même si la dalle intérieure (ou le joint périphérique avec lequel elle est en contact) est communément munie d’un petit trou traversant permettant de maintenir la lame d’air sous la pression du volume intérieur de l’avion en vol dans les conditions normales, cette dalle intérieure est apte à maintenir ce volume intérieur de l’avion sous pression désirée en vol en cas de rupture de la dalle extérieure, car ce trou est suffisamment petit pour maintenir un flux d’air minime compensé par l’unité de conditionnement d’air de l’aéronef; dans ce cas, un sifflement peut se produire. L’invention a plus particulièrement pour but la mise à disposition d’un tel hublot présentant une continuité aérodynamique avec le fuselage, et ayant une composition hybride (minérale – organique) de manière à améliorer la compromis Masse / Surface / Traînée. La continuité aérodynamique signifie que la surface extérieure du hublot est dans la parfaite continuité de celle du fuselage, c’est-à-dire en l’absence de toute irrégularité, excroissance ou creux entre les deux surfaces. D’autre part, l’augmentation de masse du hublot induit une perte du rayon d’action de l’aéronef, de même que son augmentation de traînée aérodynamique. L’augmentation de la surface du hublot induit une augmentation de la traînée à masse constante, ou une augmentation de la masse à flèche constante. Ce but a été atteint par l’invention qui a pour objet un vitrage multiple pour délimiter deux espaces à différence de pressions variable, notamment une enceinte soumise à une pressurisation, comprenant au moins une première dalle transparente destinée à être en contact avec l’atmosphère extérieure en position de montage, et séparée d’une deuxième dalle transparente par une lame d’air, au moyen d’un joint de montage dans lequel une partie périphérique du vitrage multiple est enchâssée, caractérisé en ce que la première dalle est constituée d’une première feuille transparente et d’au moins une deuxième feuille transparente collées deux à deux par une couche adhésive intercalaire, en ce qu’au moins l’une de la première feuille transparente et de l’au moins une deuxième feuille transparente est en verre minéral, et en ce qu’une autre de la première feuille transparente et de la deuxième feuille transparente est en verre organique et a des bords façonnés en gradin, les bords d’une fraction extérieure de l’épaisseur de cette feuille étant en retrait par rapport aux bords de sa fraction complémentaire intérieure, de manière à former, le cas échéant avec les chants de la première feuille et de la première couche adhésive, une cavité d’accueil d’un élément de la structure de montage, avec interposition du joint de montage. Au sens de l’invention, on entend par la fraction extérieure de l’épaisseur de la feuille organique (polymère) façonnée, une partie de son épaisseur la plus proche de l’atmosphère extérieure en position de montage, partie de son épaisseur correspondant, en l’occurrence, à des bords en retrait par rapport à ceux de la partie complémentaire intérieure de son épaisseur, c’est-à-dire plus proche du volume intérieur délimité par le vitrage, dans sa position de montage. Ce volume intérieur peut être l’intérieur d’un aéronef pressurisé. La forme du bord du hublot, du côté de l’atmosphère extérieure, comprend une cavité correspondant à l’ouverture réalisée dans la structure de montage (fuselage) de sorte que les surfaces exposées à l’atmosphère extérieure du fuselage et du hublot, puissent être en parfaite continuité (affleurement) les unes par rapport aux autres. Le maintien du hublot est généralement assuré par des brides fixées sur la structure de montage et exerçant un effort sur la face arrière du hublot d’une part, le blocage par l’élément de la structure de montage en face avant (extérieure) du hublot d’autre part; les brides de serrage réalisent la fixation du hublot par pincement. D’autre part, la constitution hybride de la première dalle extérieure en feuilleté d’au moins une feuille transparente en verre minéral et une autre feuille transparente en verre organique (matériau polymère) permet d’améliorer le compromis Masse / Surface / Traînée du hublot. En effet la masse surfacique d’un matériau polymère transparent tel que poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA) vaut environ 1,2 / 2,5 fois celle du verre minéral (deux fois plus léger à volume constant). D’autre part, la flèche de la première dalle (extérieure) est fonction de sa géométrie divisée par sa raideur équivalente E eq , la raideur équivalente est inversement proportionnelle au module d’Young, c’est-à-dire que la raideur équivalente du PMMA vaut environ 3 / 70 fois celle du verre minéral. L’emploi de verre organique minimise le poids du hublot, l’emploi de verre minéral minimise la flèche et la traînée. Selon une première variante principale, la première feuille transparente est en verre organique et a des bords façonnés en gradin formant une cavité d’accueil pour un élément de la structure de montage, l’au moins une deuxième feuille transparente comprend au moins une deuxième feuille transparente en verre minéral et éventuellement une troisième feuille transparente en verre organique ou en verre minéral, ou une deuxième feuille transparente en verre organique et une troisième feuille transparente en verre minéral. Selon une deuxième variante principale, la deuxième feuille transparente est en verre organique et a des bords façonnés en gradin formant, avec les chants de la première feuille transparente et de la première couche adhésive, une cavité d’accueil pour un élément de la structure de montage, la première feuille transparente est soit en verre minéral, soit en verre organique et l’au moins une deuxième feuille transparente comprend une troisième feuille transparente en verre minéral. De préférence, chaque feuille de verre minéral est en verre sodocalcique, aluminosilicate, borosilicate ou similaire, notamment flotté, éventuellement durci, trempé thermiquement ou renforcé chimiquement, et a une épaisseur comprise entre 0,5 et 6, de préférence 2 et 4 mm. De préférence, chaque feuille de verre organique est en matériau polymère constitué de poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA), polycarbonate (PC), poly(téréphtalate d’éthylène) (PET), polyuréthane (PU) ou similaire, leurs mélanges ou copolymères, et a une épaisseur comprise entre 2 et 15, de préférence 3 et 6 mm. De préférence, chaque couche adhésive intercalaire est en polyvinylbutyral (PVB), copolymère éthylène – acétate de vinyle (EVA), polyuréthane thermoplastique (TPU), résine ionomère ou résine de coulée, et a une épaisseur comprise entre 0,3 et 6,0, de préférence 0,5 et 1,5 mm. De préférence, le vitrage multiple comprend des matériaux de masses volumiques, raideurs et amortissements différents, de nature à lui conférer une propriété d’isolation acoustique. De préférence, la première feuille transparente recouvre le chant du joint de montage orienté vers l’extérieur. Cette mesure protège le scellement silicone ou équivalent. Un autre objet de l’invention consiste en l’utilisation d’un vitrage multiple décrit précédemment comme vitrage d’aéronef pressurisé, notamment hublot de cabine passagers d’avion commercial. Un tel vitrage multiple est apte à être fixé par pincement sur la carlingue d’un avion commercial, sans aucune discontinuité de surface extérieure entre le vitrage et la carlingue (ou fuselage), grâce au profil de son bord présentant une cavité d’accueil pour un élément de la structure de montage. D’autre part, la constitution de la première dalle extérieure de ce vitrage multiple en feuilleté d’au moins une feuille de verre minéral et au moins une feuille de verre organique permet de maîtriser la flèche et la traînée en vol (cabine pressurisée), pour éviter qu’elles ne grèvent la consommation de carburant, tout un limitant le poids du vitrage multiple. L’invention sera mieux comprise à la lumière de la description suivante des dessins en annexe dans lesquels , et représentent schématiquement en coupe trois réalisations d’un vitrage multiple conforme à l’invention. En référence à la , un double vitrage selon l’invention est constitué d’une première dalle transparente extérieure 1, 2, 3 feuilletée et d’une seconde dalle monolithique intérieure 7 maintenue à distance constante de la première dalle au moyen d’un joint périphérique étanche 8 en silicone, dans lequel sont enchâssées une partie de bord de la première dalle d’une part, de la seconde dalle d’autre part. Les termes « extérieure » et « intérieure » font référence au côté de l’atmosphère extérieure d’une part, et du volume intérieur délimité par le vitrage, notamment d’un véhicule tel qu’aéronef pressurisé d’autre part. La première dalle extérieure est constituée d’une première feuille 1 de PMMA façonnée de 6 mm d’épaisseur feuilletée à une deuxième feuille 3 de verre aluminosilicate renforcé chimiquement) (PMMA) de 3 mm d’épaisseur au moyen d’une couche adhésive intercalaire 2 de polyuréthane thermoplastique (TPU) de 2 mm d’épaisseur. La première feuille 1 de PMMA est façonnée : elle comporte un bord profilé en gradin, avec un retrait sur une fraction extérieure de 5 mm de l’épaisseur de la première feuille 1, et un débord sur la fraction de 1 mm de cette épaisseur orientée, en position de montage, vers le volume intérieur de l’aéronef. La deuxième dalle 7 est constituée d’une feuille de PMMA de 3 mm d’épaisseur. Un joint périphérique 8 en silicone maintient la première et la deuxième dalles à une distance de 8 mm l’une de l’autre au repos, de manière à constituer une lame d’air 6. La deuxième dalle 7 ou le joint 8 est muni(e) d’un petit trou mettant en communication la lame d’air 6 avec le volume intérieur délimité par le double vitrage, du côté de la deuxième dalle 7. Ainsi la lame d’air 6 est-elle à la pression de ce volume intérieur, susceptible d’être pressurisé. Le bord profilé en gradin de la première feuille 1 forme une cavité susceptible d’accueillir un élément de la structure de montage (pour fixer par pincement le double vitrage à cette structure de montage au moyen de brides de serrage contre la face arrrière du hublot), avec interposition du joint de montage 8, sans discontinuité des surfaces extérieures de la structure de montage et du vitrage. On dit que ces deux surfaces extérieures sont en affleurement les unes par rapport aux autres (en anglais : « flush »). En vol, la pressurisation de la cabine passagers sollicite la première dalle 1, 2, 3 en flexion de l’intérieur vers l’extérieur. La deuxième feuille 3 de verre limite la flèche et la traînée. De plus, le verre de la deuxième feuille transparente 1, le TPU de la couche adhésive intercalaire 2 et le PMMA de la première feuille transparente 1 sont des matériaux de raideurs et amortissements différents, de nature à conférer à la première dalle extérieure une propriété d’isolation acoustique. Une fonctionnalité de contrôle thermique, bas-émissive réfléchissant le rayonnement thermique vers l’intérieur du volume délimité (cabine passagers d’avion commercial…), ou antisolaire réfléchissant le rayonnement solaire vers l’extérieur, peut être procurée de différentes manières : composition du PMMA ou du TPU, empilement de couches minces antisolaire sur une feuille de verre ou de PMMA, tel que déposé par magnétron (pulvérisation cathodique assistée par champ magnétique), ou sur un film polymère souple (type EVA ou PET) feuilleté ou en adhésion sur une face à l’air du double vitrage, sauf sur la face en contact avec l’atmosphère extérieure. Le double vitrage représenté sur la diffère de celui de la en ce que la première dalle comprend, de l’extérieur vers l’intérieur, du haut vers le bas sur la Figure, une première feuille 1 de verre aluminosilicate renforcé chimiquement de 2 mm d’épaisseur, une première couche adhésive 2 de TPU de 2 mm d’épaisseur, une deuxième feuille transparente 3 de PMMA façonné de 3 mm d’épaisseur, une deuxième couche adhésive 4 de TPU de 2 mm d’épaisseur et une troisième feuille transparente 5 de PMMA de 3 mm d’épaisseur. Ici, c’est la deuxième feuille transparente 3 qui est en PMMA façonné, présentant un bord en gradin avec un retrait sur 1,5 mm d’une fraction extérieure de l’épaisseur de la feuille 3, et un débord sur la fraction complémentaire de 1,5 mm de cette épaisseur, vers l’intérieur. Dans cette configuration, ce sont les chants de la première feuille transparente 1 et de la première couche adhésive 2 et le bord en gradin de la feuille 3 en PMMA façonné qui forment une cavité d’accueil pour un élément de la structure de montage (non représenté). Le vitrage de la ne diffère de celui de la qu’en ce que la première feuille 1 en verre recouvre le bord supérieur, orienté vers l’atmosphère extérieure en position de montage, du joint de montage 8, de sorte à protéger le scellement silicone 8. Les doubles vitrages des Figures 2 et 3, comme celui de la , permettent un montage affleurant du vitrage par rapport au fuselage de l’aéronef, non représenté. Ils permettent également de limiter la masse surfacique du vitrage par l’emploi de matériau polymère transparent, ainsi que la flèche et la traînée en vol, par l’emploi de verre minéral, lorsque le volume intérieur de l’aéronef est pressurisé. Vitrage multiple pour délimiter deux espaces à différence de pressions variable, notamment une enceinte soumise à une pressurisation, comprenant au moins une première dalle transparente (1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5) destinée à être en contact avec l’atmosphère extérieure en position de montage, et séparée d’une deuxième dalle transparente (7) par une lame d’air (6), au moyen d’un joint de montage (8) dans lequel une partie périphérique du vitrage multiple est enchâssée, caractérisé en ce que la première dalle (1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5) est constituée d’une première feuille transparente (1) et d’au moins une deuxième feuille transparente (3 ; 5) collées deux à deux par une couche adhésive intercalaire (2 ; 4), en ce qu’au moins l’une de la première feuille transparente (1) et de l’au moins une deuxième feuille transparente (3 ; 5) est en verre minéral, et en ce qu’une autre de la première feuille transparente (1) et de la deuxième feuille transparente (3) est en verre organique et a des bords façonnés en gradin, les bords d’une fraction extérieure de l’épaisseur de cette feuille (1 ou 3) étant en retrait par rapport aux bords de sa fraction complémentaire intérieure, de manière à former, le cas échéant avec les chants de la première feuille (1) et de la première couche adhésive (2), une cavité d’accueil d’un élément de la structure de montage, avec interposition du joint de montage (8). Vitrage multiple selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première feuille transparente (1) est en verre organique et a des bords façonnés en gradin formant une cavité d’accueil pour un élément de la structure de montage, en ce que l’au moins une deuxième feuille transparente (3 ; 5) comprend au moins une deuxième feuille transparente (3) en verre minéral et éventuellement une troisième feuille transparente (5) en verre organique ou en verre minéral, ou une deuxième feuille transparente (3) en verre organique et une troisième feuille transparente (5) en verre minéral. Vitrage multiple selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième feuille transparente (3) est en verre organique et a des bords façonnés en gradin formant, avec les chants de la première feuille transparente (1) et de la première couche adhésive (2), une cavité d’accueil pour un élément de la structure de montage, en ce que la première feuille transparente (1) est en verre minéral, ou en verre organique et l’au moins une deuxième feuille transparente (3 ; 5) comprend une troisième feuille transparente (5) en verre minéral. Vitrage multiple selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque feuille de verre minéral est en verre sodocalcique, aluminosilicate, borosilicate, notamment flotté, éventuellement durci, trempé thermiquement ou renforcé chimiquement, et a une épaisseur comprise entre 0,5 et 6, de préférence 2 et 4 mm. Vitrage multiple selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque feuille de verre organique est en matériau polymère constitué de poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA), polycarbonate (PC), poly(téréphtalate d’éthylène) (PET), polyuréthane (PU), leurs mélanges ou copolymères, et a une épaisseur comprise entre 2 et 15, de préférence 3 et 6 mm. Vitrage multiple selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque couche adhésive intercalaire est en polyvinylbutyral (PVB), copolymère éthylène – acétate de vinyle (EVA), polyuréthane thermoplastique (TPU), résine ionomère ou résine de coulée, et a une épaisseur comprise entre 0,3 et 6,0, de préférence 0,5 et 1,5 mm. Vitrage multiple selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend des matériaux de masses volumiques, raideurs et amortissements différents, de nature à lui conférer une propriété d’isolation acoustique. Vitrage multiple selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première feuille transparente (1) recouvre le chant du joint (8) orienté vers l’extérieur. Utilisation d’un vitrage multiple selon l’une des revendications précédentes comme vitrage d’aéronef pressurisé, notamment hublot de cabine passagers d’avion commercial.