TRENTO, Stéphane (3 Rue des Tuiliers, Vieille Toulouse, Vieille Toulouse, F-31320, FR)
| REVENDICATIONS 1. Pylône central pour poste de pilotage d'un aéronef, pour la fixation d'organes de commande et de contrôle dudit aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte une coque tridimensionnelle (8) en matériau composite comportant des fibres minérales ou organiques maintenues dans une matrice polymère, se fixant par une paroi inférieure (11 ) sur une structure de plancher de sol (24) dudit poste de pilotage, ouverte au niveau d'une face supérieure opposée (12), et comportant des parois périphériques (13, 14) sensiblement pleines entre ladite paroi inférieure (11 ) et ladite face supérieure (12), et un cadre électriquement conducteur (9) de fixation desdits organes, assemblé à ladite coque au niveau de ladite face supérieure (12). 2. Pylône central selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la coque (8) est monobloc. 3. Pylône central selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le cadre (9) est réalisé en alliage d'aluminium. 4. Pylône central selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la coque (8) est formée en matériau composite monolithique dans des zones accidentées et en matériau composite sandwich à structure nid d'abeille dans des zones planes. 5. Pylône central selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un rebord interne (22) de réception dudit cadre (9) est formé au niveau d'un bord périphérique supérieur (21 ) de la coque (8). 6. Pylône central selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le cadre (9) est assemblé à la coque (8) par collage. 7. Pylône central selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la paroi inférieure (11 ) de la coque (8) se présente sous la forme d'un bord tombé délimitant une ouverture centrale (32). 8. Pylône central selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la coque (8) est associée au niveau de ladite paroi inférieure (11 ) à des inserts métalliques (26), de préférence collés à ladite coque (8), pour sa fixation à ladite structure de plancher de sol (24). 9. Pylône central selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la coque (8) comporte sur au moins une paroi périphérique une ouverture (18) pour le passage de câbles reliés auxdits organes de commande et de contrôle, de préférence sur une paroi périphérique avant (17) se disposant vers une console de pilotage principale disposée à l'avant dudit poste de pilotage. 10. Pylône central selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que qu'il comporte un bandeau (10) d'habillage d'un bord périphérique supérieur (21 ) de la coque (8), de préférence formé en matériau composite, et assemblé à ladite coque (8) par collage. 11. Aéronef dont le poste de pilotage est équipé d'un pylône central selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel ladite coque (8) est fixée à une structure de plancher de sol (24) dudit poste de pilotage par ladite paroi inférieure (11 ). 12. Procédé de fabrication d'un pylône central selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la fabrication de la coque tridimensionnelle (8) est mise en œuvre dans un moule extérieur. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le moule est constitué en acier. |
La présente invention s'inscrit dans le domaine de l'aménagement des postes de pilotage d'aéronefs. Elle concerne un pylône central pour un tel poste de pilotage, un procédé de fabrication d'un tel pylône central, ainsi qu'un aéronef qui en est équipé. L'invention sera plus précisément décrite dans la présente description en référence à un domaine d'application préféré de l'invention qui est un poste de pilotage d'avion. Elle s'applique de manière similaire à tout autre type d'aéronef dans lequel on trouve de façon classique un pylône central, ou dans lequel il peut s'avérer utile d'installer un tel pylône. Les postes de pilotage d'aéronefs, en particulier d'avions, notamment de taille importante, sont fréquemment équipés de façon classique d'une console centrale, communément nommée pylône central, qui est disposée entre les sièges destinés aux deux pilotes et qui supporte des systèmes et organes de commande et de contrôle de vol, par exemple des organes de commande des moteurs, des aérofreins, des volets, de systèmes de navigation, du téléphone cabine, des instrumentations et équipements divers, etc. Ces organes sont reliés aux systèmes de l'aéronef par des câblages disposés à l'intérieur du pylône. Le pylône central est fixé au sol du poste de pilotage, en appui par une face avant contre la console principale ou planche de bord de l'avion, elle-même placée devant les sièges de pilotage, à l'avant du poste de pilotage dans le sens de déplacement normal de l'avion en vol.
Actuellement, le pylône central d'un poste de pilotage d'avion est formé d'une structure métallique ajourée qui consiste en un assemblage de pièces boulonnées et/ou rivetées les unes aux autres. Ces pièces métalliques sont en général usinées dans des tôles épaisses, ou formées par découpe et pliage pour celles qui sont réalisées en tôles minces. Une enveloppe d'habillage est assemblée sur cette structure métallique fixée dans le poste de pilotage, de manière à en recouvrir les faces périphériques latérales et la face arrière, située à l'opposé de la console principale, afin de protéger les éléments disposés en son intérieur et d'assurer un meilleur aspect esthétique du pylône. Cette enveloppe est formée d'éléments qui peuvent être métalliques, ou réalisés en plastique thermoformé et / ou en composite non structurel, et qui sont assemblés les uns aux autres. Les organes de contrôle et de commande sont quant à eux fixés sur un châssis métallique disposé en face supérieure du pylône, de manière à être accessible aux pilotes de l'avion.
De tels pylônes centraux sont longs, et donc coûteux, à fabriquer, en raison notamment du nombre important de pièces qui les composent et des différentes opérations, notamment d'usinage et d'assemblage, à effectuer pour leur fabrication. En outre, afin de respecter une exigence constante dans le domaine des aéronefs qui est l'optimisation de la masse des éléments qui les composent, les pièces métalliques formant la structure sont de préférence usinées dans des tôles épaisses d'un alliage léger, et donc s'avèrent également coûteuses, tant par le taux de matière éliminé qui atteint fréquemment 95 %, que par le prix du matériau lui-même. Pour des raisons similaires, l'enveloppe d'habillage présente également un coût de revient élevé. Le montage de l'ensemble de ces éléments est long à mettre en œuvre, et il nécessite un important outillage d'assemblage. La présente invention vise à remédier aux inconvénients des pylônes centraux pour postes de pilotage d'aéronefs existants, notamment à ceux énoncés ci-avant, en proposant un pylône central qui soit rapide à fabriquer, à des coûts limités, et facile et rapide à installer dans l'aéronef. L'invention vise également à ce que ce pylône central présente une masse réduite, en même temps qu'un bon aspect esthétique, et une résistance structurale adaptée aux sollicitations auxquelles il est susceptible d'être soumis lors de son utilisation en vol.
Selon l'invention, un pylône central pour poste de pilotage d'un aéronef, pour la fixation d'organes de commande et de contrôle de l'aéronef, comporte une coque tridimensionnelle en matériau composite comportant des fibres minérales ou organiques maintenues dans une matrice polymère, qui se fixe par une paroi inférieure sur une structure de plancher de sol du poste de pilotage, qui est ouverte au niveau d'une face supérieure opposée, et qui comporte des parois périphériques, entre la paroi inférieure et la face supérieure, qui sont sensiblement pleines. La coque est associée à un cadre électriquement conducteur pour la fixation des organes de commande et de contrôle de l'aéronef, qui lui est assemblé au niveau de sa face supérieure.
Préférentiellement, le cadre de fixation des organes de commande et de contrôle de l'aéronef est métallique. Il peut également être formé en tout autre matériau, par exemple en matériau composite à base de fibres noyées dans une résine polymère, la métallisation des équipements étant alors réalisée par des moyens classiques en eux-mêmes, par exemple par une ferrure conductrice reliée à une interface de métallisation.
La coque selon l'invention présente des parties structurales dont les formes se développent dans les trois directions d'un système d'axes de référence. Cette coque réalise ainsi elle-même à la fois la présentation des organes de commande et de contrôle dans un plan bidimensionnel sensiblement défini par sa face supérieure ouverte, et la mise à hauteur opérante de ces organes par rapport au plancher de l'aéronef, ainsi que leur support à cette hauteur. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la coque tridimensionnelle est une pièce monobloc.
Le pylône selon l'invention est ainsi principalement constitué d'un cadre métallique et d'une coque tridimensionnelle qui forme à la fois la structure travaillante du pylône, capable de résister notamment au poids des différents organes et équipements de commande et de contrôle que le pylône doit soutenir, en les présentant dans une position dans laquelle ils sont facilement accessibles à un utilisateur assis sur un siège de pilotage de l'avion, et rhabillage extérieur du pylône assurant la protection des équipements à l'intérieur du pylône et un aspect esthétique satisfaisant de ce dernier. La structure travaillante et l'habillage extérieur du pylône sont ainsi de manière tout à fait avantageuse formés en une seule et même pièce. Le fait que la coque soit formée en matériau composite permet en outre avantageusement, grâce aux propriétés intrinsèques de tels matériaux, d'obtenir les caractéristiques avantageuses nécessaires à son utilisation en tant qu'élément porteur d'un pylône central d'aéronef, en termes de résistance mécanique d'une part, et bel aspect esthétique de l'autre.
Pour le montage du pylône dans le poste de pilotage, la coque est positionnée de la façon classique pour les structures métalliques de l'art antérieur, c'est-à-dire avec une face périphérique avant dirigée vers une console principale occupant tout l'avant du poste de pilotage, devant les sièges des pilotes. Les câbles nécessaires à l'alimentation et aux connexions des différents organes de commande et de contrôle portés par le pylône proviennent le plus généralement de cette zone, ainsi que du plancher du poste de pilotage. Afin d'assurer le passage de ces câbles vers l'intérieur du pylône pour les relier aux organes de commande et de contrôle portés par le cadre supérieur, la coque selon l'invention comporte avantageusement une ouverture sur au moins une paroi périphérique, de préférence sur la paroi périphérique avant se disposant vers la console de pilotage principale disposée à l'avant du poste de pilotage par rapport au sens de déplacement normal de l'appareil. Les autres parois périphériques, c'est-à-dire les parois latérales et la paroi arrière, qui sont celles qui sont exposées à la vue dans le poste de pilotage, sont sensiblement pleines, si bien qu'elles dissimulent les câbles et équipements à l'intérieur du pylône et qu'elles assurent un aspect esthétique du pylône satisfaisant.
Par sensiblement pleines, on entend dans la présente description que les parois périphériques comportent peu ou pas d'ouvertures, et qu'elles assurent de ce fait les propriétés requises pour un habillage extérieur de pylône central d'aéronef, c'est-à-dire la protection et la dissimulation des équipements en son intérieur. Les parois périphériques sont ainsi pourvues du minimum d'ouvertures nécessaire pour assurer un bon fonctionnement des équipements contenus dans le pylône, c'est-à-dire une ouverture pour le passage des câbles requis, avantageusement dans la partie avant la moins visible du pylône en raison de son positionnement dans le poste de pilotage, et le cas échéant des ouvertures de taille réduite sur les parois latérales, de préférence au niveau d'un bord inférieur de ces dernières, de manière à assurer une aération suffisante du volume intérieur du pylône pour éviter toute surchauffe nuisible au bon fonctionnement des équipements. Ces ouvertures peuvent, le cas échéant, servir à l'aération du poste de pilotage.
La coque tridimensionnelle reçoit sur sa face supérieure un cadre supérieur électriquement conducteur configuré de sorte à permettre la fixation des différents organes de commande et de contrôle. Ce cadre est de préférence réalisé en alliage léger, de préférence en alliage d'aluminium, si bien qu'il allie avantageusement solidité mécanique, bonne conductivité électrique et légèreté.
Il est notamment formé par usinage, de manière à assurer la maîtrise de la précision nécessaire au montage des équipements qui lui sont fixés. Le pylône central selon l'invention offre de nombreux avantages par rapport aux pylônes de l'art antérieur. Il est facile à fabriquer, puisque formé uniquement de deux pièces principales qui sont elles-mêmes formées d'un seul bloc (ou deux blocs éventuellement pour le cadre métallique, pour des raisons de débit de matière). Le temps d'assemblage est également réduit pour les mêmes raisons, de même que l'outillage nécessaire à cet assemblage. Le gain se mesure également au niveau du transport et du stockage préalablement à l'installation dans l'aéronef, car deux pièces seulement sont à gérer.
Grâce aux propriétés des matériaux choisis pour sa constitution, le pylône selon l'invention présente une masse réduite, ce qui s'avère tout à fait avantageux dans le domaine aéronautique.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la coque tridimensionnelle selon l'invention est formée en matériau composite monolithique et/ou sandwich, de préférence à structure nid d'abeille.
Un matériau composite est défini dans toute la présente description de manière classique, c'est-à-dire comme constitué par l'assemblage de plusieurs matériaux ou composants élémentaires différents liés entre eux, plus particulièrement de fibres mécaniquement résistantes distribuées dans une matrice de résine organique polymère. Le terme résine définit ici un composé polymère, pouvant être du type thermoplastique ou thermodurcissable, qui joue le rôle d'une colle structurale dans laquelle les fibres sont dispersées de manière plus ou moins organisée. Le matériau composite ainsi formé présente des propriétés mécaniques qui lui sont propres, tout à fait avantageuses en termes de résistance mécanique et de légèreté.
La coque selon l'invention est de préférence fabriquée par moulage, à partir de fibres pré-imprégnées de résine déposées en plis successifs dans le moule, puis soumises à cuisson. Elle comporte de préférence à la fois des parties monolithiques, c'est-à-dire formant un monobloc dont il est impossible de séparer les constituants, et des parties sandwich, de préférence à structure nid d'abeille, c'est-à-dire comportant une couche alvéolaire solide entre deux feuilles composites monolithiques auxquelles elle est liée de manière structurale, notamment par collage. Les parties sandwich se caractérisent notamment par une grande résistance mécanique pour une masse relativement faible, si bien qu'il est tout à fait avantageux conformément à l'invention d'intégrer de telles parties dans la coque, de manière à lui conférer une grande solidité en même temps qu'une masse réduite.
Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, la coque est formée en matériau composite sandwich à structure nid d'abeille dans des zones planes qu'elle comporte, de sorte qu'elle présente avantageusement au niveau de ces zones une rigidité élevée. Elle est de préférence formée en matériau composite monolithique dans des zones accidentées, également appelées zones en forme, ces zones accidentées étant définies par opposition aux zones planes et étant naturellement auto-raidies. Le matériau composite monolithique peut le cas échéant, suivant les zones, être renforcé par des nervures ou des profilés. Des renforts localisés peuvent en outre être réalisés, selon les besoins, sous forme de plis supplémentaires, de changement de matière, etc. De manière générale, les choix du matériau, de l'épaisseur et de l'orientation des plis pour chaque zone de la coque sont déterminés en fonction des contraintes mécaniques et géométriques définies pour le pylône par le cahier des charges, de manière à assurer à ce dernier une résistance structurale suffisante pour lui permettre de supporter les efforts exercés sur lui tant par le poids des équipements qu'il est destiné à supporter, que par les diverses forces d'accélération, décélération, vibrations, etc, subies en vol.
Suivant une caractéristique avantageuse de l'invention, la paroi inférieure de la coque se présente de préférence sous la forme d'un bord tombé délimitant une ouverture centrale dans le fond de la coque, pour le passage de câbles provenant du plancher de l'aéronef. Ce bord tombé est avantageusement formé en monobloc avec le reste de la coque, et il permet avantageusement de conférer à cette dernière une rigidité transversale permettant sa fixation au plancher de l'aéronef sans que les efforts liés à cette fixation ne soient repris sur ses parois périphériques.
Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, un rebord interne de réception du cadre est formé au niveau d'un bord périphérique supérieur de la coque. Ce rebord interne est de préférence formé par usinage de la coque après sa fabrication. Il occupe de préférence sensiblement toute la périphérie de la coque. Il reçoit des traverses délimitant extérieurement le cadre électriquement conducteur. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, le cadre est assemblé à la coque par collage.
Les différentes ouvertures nécessaires au bon fonctionnement des équipements fixés dans le pylône peuvent être formées lors du procédé de fabrication par moulage, ou usinées dans les parois de la coque finie.
Des orifices sont de préférence percés dans la paroi inférieure de la coque pour permettre sa fixation à la paroi de sol du poste de pilotage. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la coque est associée au niveau de cette paroi inférieure à des inserts métalliques, de préférence collés à la coque, pour sa fixation au plancher de sol du poste de pilotage. Ces inserts permettent de gérer les pressions de contact des organes de fixation sur les parties composites. Au niveau des points de fixation, l'épaisseur de la coque est en outre de préférence augmentée progressivement, de sorte à gérer les concentrations de contraintes dans ces parties.
Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, le pylône comporte un bandeau d'habillage d'un bord périphérique supérieur de la coque, de préférence formé en matériau composite ou en thermoplastique et fixé à cette coque. Un tel bandeau ré-hausse avantageusement l'aspect esthétique du pylône, en même temps qu'il protège les chants des parois de la coque et la zone de fixation dans la coque. En outre, cette pièce étant particulièrement exposée et pouvant être endommagée dans le poste de pilotage, elle reste avantageusement démontable.
La coque selon l'invention est avantageusement à la fois légère, rigide et résistante aux efforts pouvant être exercés sur elle en opération.
Le pylône central selon l'invention est avantageusement constitué d'un nombre de pièces réduit, ce qui simplifie la gestion des stocks de pièces, et son temps d'assemblage à l'intérieur de l'aéronef est fortement diminué par rapport aux pylônes de l'art antérieur. A titre illustratif, le cycle de fabrication et d'assemblage dans l'aéronef est d'environ dix semaines, contre vingt semaines pour les pylônes de l'art antérieur.
L'invention concerne également un aéronef dont le poste de pilotage est équipé d'un pylône central selon l'invention, dans lequel la coque tridimensionnelle est fixée à un plancher de sol du poste de pilotage par sa paroi inférieure.
Selon un procédé de fabrication d'un pylône central selon l'invention, la fabrication de la coque est mise en œuvre dans un moule extérieur. Ce moule est avantageusement formé de plusieurs parties séparables, de manière à faciliter le démoulage de la pièce. Une telle forme de mise en œuvre s'avère notamment particulièrement avantageuse d'un point de vue économique. En effet, il est possible au moyen d'un même moule de fabriquer des coques tridimensionnelles de côte extérieure invariable, mais d'épaisseurs variables selon les besoins et les contraintes mécaniques auxquelles la coque devra répondre en opération, les différences d'épaisseurs d'une pièce à l'autre étant alors obtenues par des variations du nombre de plis et/ou de structure du matériau dans les zones choisies. Un tel procédé de fabrication permet ainsi une évolution dans le choix des matériaux, le nombre de plis, l'orientation des fibres, en fonction des contraintes mécaniques fixées pour la pièce, sans impacter l'outillage.
En outre, on obtient ainsi une coque dont la surface extérieure est directement satisfaisante en termes d'état de surface, rugosité, tolérance de forme, et à laquelle il n'est nécessaire d'appliquer qu'un traitement de finition, notamment de peinture, avant son utilisation.
Ce moule est de préférence constitué en un matériau de coefficient de dilatation thermique proche de celui du matériau constituant la coque, de préférence en acier, dont le coefficient de dilatation thermique est égal à 12.10 "6 K "1 .
L'invention sera maintenant plus précisément décrite dans le cadre de modes de réalisation préférés, qui n'en sont nullement limitatifs, représentés sur les figures 1 à 8, dans lesquelles : - la figure 1 représente en vue en éclaté les différents éléments constitutifs d'un exemple de pylône central de l'art antérieur ; la figure 2 montre en vue en perspective le pylône de la figure 1 dans lequel les différents éléments sont assemblés les uns aux autres ; la figure 3 illustre en vue en perspective la coque tridimensionnelle principale d'un pylône central selon l'invention ; la figure 4 représente un cadre métallique supérieur d'un pylône central selon l'invention ; la figure 5 montre un bandeau d'habillage supérieur d'un pylône central selon l'invention ; - la figure 6 illustre en vue en perspective un pylône central selon l'invention dans lequel sont assemblés la coque de la figure 3, le cadre de la figure 4 et le bandeau de la figure 5 ; la figure 7 montre de façon schématique, en coupe selon un plan transversal, une zone de montage du cadre sur la coque du pylône de la figure 6 ; et la figure 8 illustre de façon schématique, en coupe selon un plan transversal, une zone de fixation de la coque du pylône de la figure 6 sur un plancher de sol d'un poste de pilotage d'aéronef.
On se placera dans la description ci-après dans le cadre d'un pylône de poste de pilotage d'avion à deux pilotes, cas général des avions de transport civils ou militaires. Ce domaine d'application préféré n'est cependant pas restrictif de l'invention.
Un pylône central pour poste de pilotage d'avion, tel que proposé par l'art antérieur, est représenté sur les figures 1 et 2, respectivement en éclaté et en configuration assemblée. Ce pylône se compose principalement d'une structure métallique 1 , sur laquelle se fixent des organes de commande et de contrôle du vol de l'avion, et d'une enveloppe d'habillage 2 destinée à entourer partiellement la structure métallique de manière à protéger les équipements en son intérieur et à donner un meilleur aspect esthétique au pylône. La structure métallique 1 est formée d'une multitude de pièces métalliques 3, 4, qui sont formées par usinage, pour les pièces taillées dans la masse 3, ou par découpe et pliage pour les pièces réalisées en tôlerie 4. Ces différentes pièces sont assemblées les unes aux autres par boulonnage et/ou rivetage. Elles sont en général réalisées en un alliage léger, de manière à former une coque globale de masse la plus faible possible.
L'enveloppe d'habillage 2 est également formée de plusieurs éléments distincts 5, qui peuvent être réalisés en plastique thermoformé ou en matériau composite non structurel.
Comme on peut le voir sur la figure 1 , afin d'obtenir le pylône représenté sur la figure 2, il est selon l'art antérieur nécessaire de fabriquer et d'assembler un nombre important de pièces. Ces opérations de fabrication et d'assemblage sont longues à mettre en œuvre, et elles nécessitent un outillage spécifique important. Cela entraîne des coûts de fabrication et d'assemblage élevés, et ce d'autant plus que les matériaux qui sont choisis pour la fabrication d'un pylône dont les propriétés, et notamment la masse, sont adaptées pour le domaine aéronautique, présentent en eux-mêmes un coût de revient élevé.
Le pylône de l'art antérieur tel que représenté sur la figure 2 se fixe par vissage, par l'intermédiaire de pattes inférieures 6 de la structure 1 , sur un plancher de sol du poste de pilotage. Les organes de commande et de contrôle se fixent quant à eux sur des barres métalliques supérieures 7 de la structure
1 .
Le pylône central selon la présente invention remédie aux inconvénients des pylônes de l'art antérieur existants, notamment à ceux exposés ci-avant. Comme les pylônes de l'art antérieur, il est destiné à être disposé dans le poste de pilotage de l'avion entre les sièges des pilotes, de manière à présenter à ces derniers différents organes de commande et de contrôle de vol et des systèmes de l'appareil. Le pylône se dispose dans ce poste de pilotage en appui sur une surface de sol de celui-ci par une paroi que l'on qualifiera dans toute la présente description de paroi inférieure, en référence à sa position normale de montage dans un avion. Les organes de commande et de contrôle se fixent au niveau d'une face supérieure opposée du pylône, de manière à être facilement accessibles aux pilotes depuis les sièges de pilotage. Entre cette face supérieure et cette paroi inférieure, le pylône comporte des parois périphériques, dont une paroi dite avant se disposant en regard d'une console principale de pilotage située à l'avant du poste de pilotage, l'avant étant ici défini par rapport au sens de déplacement normal de l'avion, une paroi dite arrière opposée, située du côté intérieur du poste de pilotage, et des parois latérales. Le pylône selon l'invention, tel qu'il est représenté à titre d'exemple sur les figures 3 à 8, comporte trois éléments principaux : une coque tridimensionnelle 8 qui est monobloc, un cadre 9 électriquement conducteur, de préférence métallique, et un bandeau d'habillage supérieur 10.
La coque tridimensionnelle 8 est destinée à être fixée à une paroi de sol du poste de pilotage, et à supporter le cadre métallique 9 sur lequel se fixent les organes de commande et de contrôle de vol et de systèmes classiques en eux-mêmes. Elle peut prendre toute forme souhaitée. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention représenté sur les figures, et plus particulièrement sur la figure 3, elle présente sensiblement la forme d'un parallélépipède rectangle, comportant néanmoins différents pans en biais et courbures. Cette forme de la coque n'est cependant nullement restrictive de l'invention, et la coque peut prendre toute forme souhaitée.
La coque 8 est ici définie de la même façon que le pylône dans son ensemble, en référence à son positionnement normal d'utilisation dans un poste de pilotage classique d'avion. Elle comporte une paroi inférieure 11 , se disposant sur le sol du poste de pilotage, qui se présente sous la forme d'un bord tombé, s'étendant vers le centre de la coque sensiblement perpendiculairement à des parois périphériques qu'elle comporte, occupant sensiblement toute la périphérie de la coque et délimitant en son intérieur une ouverture 32 ménagée dans le fond de la coque pour le passage de câbles provenant du plancher de l'aéronef et à relier avec les organes de commande et de contrôle de l'aéronef du pylône.
La coque 8 est ouverte au niveau de sa face supérieure opposée 12. Cette ouverture peut occuper toute la surface supérieure de la coque, comme dans le mode de réalisation représenté sur la figure, ou une partie seulement de cette surface.
La coque 8 comporte également une paroi périphérique arrière 13 et des parois périphériques latérales 14, qui sont sensiblement pleines. On entend ici par sensiblement pleines que ces parois périphériques comportent peu ou pas d'ouvertures. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, elles peuvent être percées dans des zones spécifiques, de préférence situées en partie inférieure 15 des parois, d'orifices 16 assurant l'aération du volume interne de la coque à l'intérieur duquel se disposent des équipements de commande et de contrôle de vol.
Sur une paroi périphérique avant 17, se disposant dans le poste de pilotage vers une console principale de pilotage, dite planche de bord, située à l'avant de l'avion, la coque 8 comporte une ouverture 18 qui permet d'alléger la coque sans nuire à sa rigidité d'ensemble, et qui permet le passage de câbles d'alimentation des équipements et organes de commande et de contrôle, et leur connexion aux divers dispositifs associés.
La coque 8 est formée en matériau composite, constitué de fibres mécaniquement résistantes distribuées dans une matrice de résine organique polymère jouant le rôle d'une colle structurale.
La coque est de préférence réalisée par la mise en œuvre d'un moule extérieur, à l'intérieur duquel sont déposées des couches successives de fibres pré-imprégnées de résine à l'état non entièrement réticulé. L'invention n'exclut pas pour autant que la coque 8 soit réalisée par tout autre procédé classique en lui-même pour la fabrication de pièces en matériau composite, par exemple par la technique connue sous le nom de RTM (pour l'anglais Resin Transfer Molding), celle connue sous le nom de RTM Light, ou encore celle de l'infusion de résine. Les fibres utilisées conformément à l'invention peuvent être du type organique ou minéral, telles notamment que des fibres d'un aramide, des fibres de carbone, des fibres de verres, ou un mélange de ces fibres. Ces fibres peuvent être agencées en tissus de différents grammages et tissages, par exemple en taffetas, sergé, satin, etc., utilisés seuls ou en associations, ou en non tissés, dans lesquels les fibres sont toutes orientées dans la même direction.
Toute résine classique en elle-même peut être utilisée dans le cadre de l'invention, avec une préférence pour les résines du type thermodurcissable, par exemple les résines époxy, les résines phénoliques ou un mélange des deux. La coque 8 peut être formée en matériau composite monolithique ou sandwich, de préférence à âme en structure dite nid d'abeille. Dans des modes de réalisation avantageux de l'invention, elle comporte à la fois des parties monolithiques et des parties sandwich, ces dernières offrant notamment l'avantage d'une grande rigidité mécanique pour une faible masse. On privilégie notamment dans le cadre de l'invention un matériau monolithique pour les zones en forme, et un matériau sandwich pour les zones planes.
Pour les parties sandwich, l'âme est par exemple constituée d'une mousse ou, de préférence, d'un nid d'abeille, notamment mais non limitativement en papier ou en aluminium. Cette âme est comprise entre deux panneaux en matériau composite monolithiques.
A titre d'exemple, pour la fabrication de la coque 8, on utilise de préférence un moule extérieur dit femelle, c'est-à-dire à surface de moulage principalement concave. Ce moule peut par exemple être constitué de plusieurs parties distinctes, afin de faciliter les opérations de démoulage de la coque. Il peut notamment être formé en acier, en aluminium, ou en matériau composite monolithique à base de fibres de verre ou de carbone.
La coque 8 est de préférence fabriquée de la façon suivante.
De façon schématique, après les opérations classiques de préparation des outillages et de découpe des différents éléments constitutifs (tissus, âmes, films de colle), il est procédé au drapage de la peau extérieure de la coque.
Des couches de fibres pré-imprégnées de résine non entièrement réticulée sont drapées sur la surface de moulage, puis recouvertes d'une bâche étanchée sur ses bords avec le moule. Une mise sous vide partiel est réalisée entre le moule et la bâche, de manière à assurer la mise en pression des couches les unes contre les autres sous l'effet de la pression atmosphérique.
L'ensemble est soumis à une opération de cuisson en autoclave ou en étuve, en maintenant la pression sur les couches, de manière à assurer la réticulation et le durcissement de la résine. La température de cuisson est choisie en fonction de la température de polymérisation de la résine, selon des calculs à la portée de l'homme du métier. L'opération est par exemple réalisée à 120 0 C et 4 bars.
Il est ensuite procédé à la mise en place de l'âme dans les zones concernées, puis au drapage de la peau intérieure et à la polymérisation, de manière similaire à celle décrite ci-avant, par exemple à 120 0 C et 1 ,5 bar. Après démoulage, la coque 8 ainsi obtenue, sous forme d'une pièce monobloc, est soumise à différents traitements de finition, notamment d'ébavurage, d'usinage, d'apprêt et de peinture.
Les différentes ouvertures dans ses parois sont notamment réalisées par usinage au niveau des différentes faces de la coque. Selon l'invention, on peut cependant également prévoir que toutes ou partie de ces ouvertures soient formées lors du procédé même de fabrication par moulage.
Le pylône selon l'invention comporte également un cadre métallique 9, représenté sur la figure 4, qui est formé par usinage, de préférence en un bloc, ou le cas échéant en deux blocs assemblés l'un à l'autre. Ce cadre est avantageusement constitué en alliage léger, notamment en alliage d'aluminium. Il comporte, à l'intérieur de traverses périphériques 19 qui le délimitent, un treillis formé de barres métalliques 20. Ces barres sont destinées à recevoir les organes de commande et de contrôle, notamment les manettes de commande, les instrumentations, et les divers autres équipements devant être fixés sur le pylône.
La réalisation de ce cadre par usinage intégral permet de garantir une précision des dimensions nécessaire au montage correct des éléments de commande et de contrôle devant être fixés sur le pylône.
Le cadre 9 est en plan sensiblement rectangulaire. Sa forme et sa surface en section sont sensiblement équivalentes à celle de l'ouverture de la face supérieure 12 de la coque 8. On entend ici par sensiblement équivalentes que le cadre présente la même forme que l'ouverture, aux imprécisions de fabrication près, et une surface en section légèrement supérieure à celle de l'ouverture, de manière à pouvoir recouvrir entièrement cette dernière, tout en en débordant sur au moins deux de ses bords opposés de sorte à pouvoir être déposé en appui sur un bord supérieur périphérique 21 de la coque délimitant cette ouverture supérieure.
Afin de recevoir avec précision le cadre 9 au niveau de sa face supérieure 12, la coque 8 est usinée sur un bord périphérique supérieur 21 , de manière à former un rebord périphérique interne 22 autour de l'ouverture, comme représenté en coupe sur la figure 7. Le cadre 9 repose par ses traverses externes 19 sur ce rebord 22. A cet effet, dans des modes de réalisation préférés de l'invention, les traverses 9 comportent à leur extrémité inférieure un retour perpendiculaire 23, qui accroit la stabilité d'appui du cadre 9 sur le rebord 22 et qui permet un montage précis et rapide sans outillage complémentaire. Le cadre 9 est fixé sur le rebord 22, notamment par collage.
Sur cette figure 7 apparaissent clairement les différentes parties constitutives de la coque 8, à savoir une partie monolithique accidentée 29, représentée en rayures continues sur la figure, et une partie sandwich plane 30, dont l'âme alvéolaire est représentée en traits discontinus. Selon la configuration particulière de la coque, ces parties de constitutions différentes sont réparties en fonction des besoins de rigidité spécifiques à chaque zone de la coque et des contraintes de fabrication liées à sa forme, selon des calculs à la portée de l'homme du métier. Le pylône selon l'invention peut enfin optionnellement comporter un bandeau d'habillage supérieur 10, qui est représenté sur la figure 5. Ce bandeau est de préférence formé en matériau composite ou en thermoplastique. Il présente sensiblement la forme de la partie supérieure des parois périphériques arrière 13 et latérales 14 de la coque 8, tout en étant légèrement plus large. Il se fixe sur la coque de manière à recouvrir extérieurement ces bords supérieurs et ainsi à protéger les chants des parois et la zone de fixation du cadre métallique 9 sur la coque et les faces latérales des traverses 19 de ce dernier, comme illustré sur la figure 6. Le bandeau 10 est de préférence fixé sur la coque 8 par des moyens de fixation réversibles, de manière à pouvoir être démonté et remplacé indépendamment du reste du pylône, par exemple par des moyens de fixation positive tels que des vis, ou par un système de fixation du type à boucles et crochets. Il reste ainsi avantageusement démontable.
Les opérations de fabrication des différents éléments constitutifs de l'invention sont faciles et rapides à réaliser. Les opérations d'assemblage de ces éléments les uns avec les autres sont également rapides à mettre en œuvre, et elles ne nécessitent pas d'outillage spécifique important. Le coût de fabrication et d'assemblage du pylône selon l'invention est par conséquent avantageusement réduit, notamment bien moins important que celui de l'art antérieur. Pour le stockage des pièces et la gestion des pièces de rechange, le nombre limité de pièces distinctes entrant dans la constitution du pylône s'avère particulièrement intéressant en termes de gains en de temps et d'argent.
Sur la figure 6 on a représenté le pylône selon l'invention entièrement assemblé. Dans la pratique, on préfère assembler la coque 8 et le cadre métallique 9 en usine, préalablement au montage et à la fixation dans le poste de pilotage de l'avion. Le bandeau 10 est quant à lui de préférence, mais non limitativement, monté sur le pylône une fois que celui-ci a été fixé à la structure de sol du poste de pilotage et que les différents équipements ont été installés en son intérieur, d'une part pour éviter tout risque d'endommagement du bandeau lors du transport et de l'installation dans l'avion, et d'autre part pour faciliter le montage des équipements à l'intérieur du pylône.
La coque 8 joue dans le pylône le rôle à la fois de structure travaillante entre le cadre métallique 9 et la paroi de sol de l'avion sur laquelle elle se fixe, pour la reprise des efforts exercés par le poids des équipements fixés sur le cadre 9 et des différents efforts qui leurs sont appliqués, et d'habillage du pylône sur ses faces périphériques. Elle assure ainsi la protection des faces arrière des équipements fixés sur le cadre 9. Elle présente avantageusement un bon aspect esthétique en elle-même, sans qu'il soit nécessaire de l'associer à des éléments supplémentaires, outre le cas échéant le bandeau d'habillage 10 pour sa partie supérieure recevant le cadre 9.
De par les propriétés des matériaux qui la constituent, la coque 8 est avantageusement légère. Selon les dimensions du pylône, sa masse peut être inférieure de jusqu'à environ 40 % à la masse des pylônes à structure métallique de l'art antérieur.
La coque est réalisée sans nécessité de retrait d'une masse importante par usinage et se trouve donc particulièrement économique en termes de matière consommée.
En outre, toujours grâce aux propriétés avantageuses des matériaux composites en termes de solidité mécanique, et particulièrement pour les parties sandwich, la coque 8 présente une bonne résistance mécanique, similaire à celle des structures des pylônes de l'art antérieur. Ceci est d'autant plus avantageux que cette coque est très sollicitée lors de son utilisation dans l'avion, d'une part par le poids des équipements fixés au cadre 9 qu'elle supporte, de l'ordre de plusieurs dizaines de kg, notamment de 40 à 50 kg, mais également d'autre part par les forces subies lors de l'accélération en altitude de l'avion, par les forces de vibration associées et par les sollicitations en cas d'accident, typiquement associées à une décélération qui peut s'élever jusqu'à 9g dans le sens de l'axe de l'avion.
Pour la fixation de la coque à une paroi de sol 24 du poste de pilotage, des orifices sont percés à différentes positions dans la paroi inférieure 11 de la coque 8. Les emplacements préférentiels pour ces orifices sont les coins de la coque 8, de manière à présenter la meilleure résistance aux efforts. Par exemple, au niveau de chaque orifice, des inserts métalliques 26 sont fixés à la paroi 11 , notamment par collage, de manière à s'insérer partiellement dans l'orifice et à en dépasser périphériquement sur les faces de la paroi, respectivement sur sa face inférieure 25 et sa face supérieure 27, comme montré sur la figure 8. La coque 8 est assemblée à la paroi de sol 24 par un système de fixation classique en lui-même, assurant une fixation solide, par exemple par boulonnage 28. Cette fixation est de préférence réalisée au travers également d'éléments 31 de la sous-structure primaire inférieure du plancher de l'avion.
Suivant les configurations et les contraintes particulières auxquelles peut être soumis le pylône selon l'invention, la coque 8 peut en outre comporter des renforts, par exemple en carbone, au niveau de ces zones les plus sollicitées et des points de fixation.
On peut également envisager dans le cadre de l'invention qu'elle soit métallisée sur certaines parties, ou qu'elle comporte en son intérieur des rampes métalliques pour relier les équipements contenus dans le pylône à la masse.
La description ci-avant illustre clairement que par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs qu'elle s'était fixés. En particulier, elle fournit un pylône central pour poste de pilotage d'aéronef qui est facile et rapide à fabriquer, pour un coût modéré, et qui présente de bonnes propriétés de résistance mécanique en même temps qu'une masse réduite et un bon aspect esthétique extérieur.