EMBARQUER À BORD D'UN AÉRONEF

Domaine de l'invention

L'invention concerne une structure intermédiaire pour maintenir des systèmes destinés à être embarqués à bord d'un aéronef. L'invention concerne également un tronçon d'aéronef comportant au moins une structure intermédiaire. Cette structure est composée d'une pluralité de modules indépendants les uns des autres et sur lesquels sont fixés les systèmes destinés à être embarqués avant d'être installés dans les tronçons de l'aéronef.

L'invention trouve des applications dans le domaine de l'aéronautique et, en particulier, dans le domaine de l'assemblage de réseaux électriques, pneumatiques ou autres au sein de la structure d'un aéronef.

Etat de la technique

Dans le domaine de l'aéronautique, l'installation des différents équipements actifs dans la structure d'un aéronef est une phase complexe et longue à mettre en œuvre dans la fabrication d'un aéronef. Ces divers équipements, appelés par la suite « systèmes à embarquer » peuvent être des réseaux électriques, hydrauliques, pneumatiques, télémétriques, etc., destinés à assurer le fonctionnement de ces équipements ou de tout autre équipement installé à bord de l'aéronef.

Par exemple, les systèmes électriques et électroniques sont constitués de fils regroupés en torons et installés par fixation sur la structure interne, ou structure principale, de l'aéronef. De même, les canalisations hydrauliques ou pneumatiques sont installées sur la structure principale de l'aéronef au moyen, par exemple, de colliers (brackets, en termes anglo- saxons) dont les dimensions et les matériaux sont prédéterminés en fonction de la nature des systèmes à installer et des règles techniques de sécurité applicables.

On comprend que la complexité d'un aéronef actuel entraîne la présence de milliers de fils électriques et autres canalisations pour le contrôle de tous les équipements embarqués. L'installation de tous ces réseaux, ou systèmes à embarquer, dans une structure d'aéronef devient de plus en plus complexe et nécessite une mise en œuvre de plus en plus longue et de plus en plus tardive dans la chaîne d'assemblage de l'aéronef. En effet, la multiplication des équipements électriques et électroniques embarqués augmente la densité de ces systèmes ou réseaux à installer, obligeant la mise en place d'éléments de support, tels que des colliers, des rampes, etc., afin de respecter les règles d'installation. En outre, l'utilisation de ces éléments de support dont la taille et les matériaux diffèrent en fonction des règles d'installation et de sécurité a pour effet de multiplier les références de produits à utiliser, ce qui complique encore l'installation des systèmes et augmente leur temps d'installation.

Classiquement, l'installation de ces réseaux ou systèmes à embarquer se fait directement sur la structure principale de l'aéronef, dans la chaîne d'assemblage de l'aéronef. Or, dans la chaîne d'assemblage, ou fabrication en ligne, chaque corps de métier intervient l'un à la suite de l'autre sur la structure de l'aéronef. Il est donc nécessaire qu'un corps de métier ait terminé son travail sur la structure pour qu'un autre corps de métier puisse intervenir, ce qui constitue un chemin critique dans le processus de fabrication de l'aéronef. On comprend bien, dans ce cas, que plus les systèmes à embarquer sont complexes avec un nombre important d'éléments de support à fixer, plus le temps d'installation est long et donc plus le temps de fabrication total de l'aéronef est long.

Pour diminuer ce temps de fabrication total d'un aéronef, il a été proposé de pré-monter les systèmes à embarquer sur une structure intermédiaire. L'installation des systèmes à embarquer sur cette structure intermédiaire peut-être réalisée hors ligne, c'est-à-dire dans une étape de travail réalisée en parallèle de la chaîne d'assemblage de l'aéronef. L'installation des systèmes à embarquer est ainsi parallélisée à la fabrication des tronçons d'aéronef, ce qui offre un gain de temps important sur le temps total de fabrication de l'aéronef. La structure intermédiaire, avec les systèmes à embarquer, est ensuite montée d'une seule pièce sur la structure de l'aéronef, dans le tronçon d'aéronef.

Un tel procédé d'installation des systèmes à embarquer est décrit dans la demande de brevet FR 2 944 262-A1 . Dans cette demande de brevet, il est proposé de monter les systèmes à embarquer sur une structure intermédiaire rigide, réalisée en matériau métallique apte à conduire des courants électriques. De cette façon, la structure intermédiaire assure non seulement le support des systèmes à embarquer, mais également un retour électrique pour ces systèmes.

Or, sur certains aéronefs en matériaux composites, des éléments métalliques sont montés dès l'origine sur la structure de l'aéronef pour assurer ces retours électriques. Une structure intermédiaire métallique telle que celle décrite précédemment n'est donc pas nécessaire dans la mesure où le métal a une masse non négligeable qui augmente la masse totale de l'aéronef pour une fonction électrique non nécessaire sur ce type d'aéronef. En effet, les constructeurs aéronautiques cherchant continuellement à diminuer la masse totale de l'aéronef afin de permettre le transport d'un maximum de passagers ou de fret, il est crucial de ne pas rajouter une masse pour une fonction électrique déjà existante.

Par ailleurs, les procédés d'installation de systèmes à embarquer actuels nécessitent une détermination préalable de l'emplacement des supports de systèmes, avec un usinage préétabli de la structure. En conséquence, en cas de modifications du système à embarquer, par exemple un reroutage de ces systèmes ou un rétrofit de l'aéronef, les supports de systèmes peuvent être modifiés (changés, partiellement retirés, déplacés, etc.). La mise en place de ces modifications nécessite que les éléments de support et leur positionnement soit réétudiés par un Bureau d'études afin d'obtenir l'accord du Service de sécurité. Ce n'est qu'après obtention de cet accord que les supports peuvent être modifiés sur la structure de l'avion. On comprend bien qu'une telle modification des supports entraîne un temps d'attente considérable.

Exposé de l'invention

L'invention a justement pour but de remédier aux inconvénients des techniques exposées précédemment. A cette fin, l'invention propose une structure intermédiaire permettant une installation des systèmes à embarquer, hors ligne de fabrication, tout en limitant l'impact sur la masse de l'aéronef.

Pour cela, l'invention propose une structure intermédiaire réalisée dans un matériau léger, tel qu'un matériau thermoplastique, sous forme de modules indépendants les uns les autres, adaptés chacun aux systèmes qu'il doit maintenir et installés uniquement aux emplacements où ils sont nécessaires. De cette façon, seuls les éléments de structure intermédiaire nécessaires sont utilisés, aucune structure intermédiaire n'étant présente dans les zones dépourvues de tout système à embarquer.

De façon plus précise, l'invention concerne une structure intermédiaire de maintien de systèmes destinés à être embarqués à bord d'un aéronef, caractérisée par le fait qu'elle comporte une pluralité de modules indépendants les uns des autres, fixés séparément sur une structure primaire d'un tronçon d'aéronef, chaque module comportant au moins un élément de fixation apte, d'une part, à être fixé sur la structure primaire et, d'autre part, à supporter au moins un élément de maintien.

Cette structure intermédiaire permet une pré-installation des systèmes à embarquer dans une étape parallèle à la fabrication de la structure principale de l'aéronef. Elle offre également l'avantage de présenter une masse minimum, réduite aux éléments strictement nécessaires pour maintenir les systèmes à embarquer.

La structure intermédiaire de l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- chaque module comporte au moins deux éléments de fixation entre lesquels est monté au moins un élément de maintien.

- chaque module comporte en outre au moins un élément de liaison monté entre au moins deux éléments de maintien, ledit élément de liaison étant apte à supporter un système à embarquer.

- elle comporte une pluralité d'éléments de liaison aptes à être fixés chacun entre deux éléments de maintien et/ou autres éléments de liaison.

- l'élément de maintien est une poutre montée transversalement ou longitudinalement.

- l'élément de fixation est un croisillon apte à supporter au moins deux éléments de maintien montés parallèlement l'un à l'autre.

- l'élément de fixation est une platine apte à supporter au moins deux éléments de maintien montés perpendiculairement l'un à l'autre.

Ainsi, ces deux éléments de fixation, croisillon et platine, permettent toutes sortes de configurations de poutres et d'éléments de liaison pour offrir un maintien adapté à tous les systèmes à embarquer. - chaque platine comporte au moins:

• une embase munie d'orifices destinés à recevoir des moyens de fixation,

• une colonne de protubérances solidaires de l'embase, chaque protubérance étant apte à être emboîtée dans un élément de maintien de façon à assurer un positionnement longitudinal dudit élément de maintien, et

• un logement en forme de U apte à recevoir un élément de maintien positionné transversalement.

- la platine intègre un collier apte à recevoir un système à embarquer.

De cette façon, certains systèmes à embarquer peuvent être fixés directement sur la structure principale.

- chaque élément du module est fixé de façon amovible de sorte qu'il est séparable des autres éléments dudit module. De cette façon, chaque élément de la structure intermédiaire peut être facilement interchangé.

- chaque élément du module est fabriqué dans un matériau léger, ce qui permet d'alléger encore la structure intermédiaire.

- chaque module est formé uniquement d'éléments de liaison, de poutres, de croisillons et/ou de platines, choisis et montés spécifiquement en fonction du système à embarquer.

L'invention concerne également un tronçon d'aéronef comportant au moins une structure intermédiaire telle que décrite précédemment.

Brève description des dessins

La figure 1 représente une vue générale, en perspective, d'un exemple de structure intermédiaire modulaire selon l'invention.

La figure 2 représente une vue en perspective d'un exemple de module de la structure intermédiaire de la figure 1 .

Les figures 3A et 3B représentent différents éléments pouvant constituer un module de la structure intermédiaire de la figure 1 .

Les figures 4A et 4B représentent deux modes de réalisation des éléments de fixation de la structure intermédiaire de la figure 1 .

Description détaillée de modes de réalisation de l'invention

La structure intermédiaire de l'invention est une structure modulaire. Cette structure est constituée d'un ou plusieurs modules indépendants les uns des autres. Chaque module est apte à supporter et maintenir un ou plusieurs systèmes destinés à être embarqué(s). Chaque module est conçu spécifiquement pour un système à embarquer : il est réalisé, à partir d'éléments standardisés, en fonction des systèmes qu'il doit maintenir et en fonction de l'emplacement de la structure sur lequel il sera fixé. Une structure intermédiaire peut ainsi être constituée d'une pluralité de modules tous différents les uns des autres.

Dans l'invention, chaque module de structure intermédiaire est découplé des autres modules. Le seul lien qui peut relier éventuellement un module à un autre est constitué par les systèmes à embarquer eux-mêmes lorsque ces systèmes sont maintenus par plusieurs modules.

La figure 1 représente un exemple d'une structure intermédiaire modulaire selon l'invention. Selon l'invention, cette structure intermédiaire comporte une pluralité de modules M1 , M2, ..., M6 indépendants les uns les autres. Ces modules M1 , M2, ..., M6 sont répartis longitudinalement suivant l'axe avion X et transversalement suivant l'axe Y perpendiculaire à l'axe avion. Sur cette figure 1 , les modules M1 , M2, ..., M6 de la structure intermédiaire sont représentés nus, c'est-à-dire avant installation des systèmes à embarquer, afin de mieux montrer le caractère modulaire de cette structure.

Dans la structure intermédiaire de l'invention, des modules peuvent être répartis sur toute une surface de la structure principale de l'aéronef ou, au contraire, sur une partie seulement de cette surface, offrant ainsi une zone nue, comme la zone Z sur la figure 1 , dénuée de tout élément de maintien.

Comme montré dans cet exemple, la structure intermédiaire de l'invention comporte des modules de dimensions et de conceptions différentes : certains modules, comme les modules M1 et M2, sont de dimensions relativement larges, alors que certains modules, comme les modules M4 et M5, sont de dimensions restreintes. Comme cela sera expliqué plus en détail par la suite, un module peut être constitué uniquement par un seul élément de fixation.

Sur la figure 2, on a représenté un exemple d'un module M1 de la structure intermédiaire de la figure 1 . Ce module M1 comporte des éléments de fixation, des éléments de maintien et des éléments de liaison. Il comporte, en particulier, comme éléments de maintien, cinq poutres référencées 10, 1 1 , 12, 13, 14 et 15. Il comporte aussi, comme éléments de fixation, quatre platines 40, 41 , 42 et 43 ainsi que deux croisillons 20 et 21 . Chacune des cinq poutres est fixée sur une platine 40, 41 , 42, 43. Dans cet exemple, quatre poutres 10, 1 1 , 12 et 13 sont montées longitudinalement suivant l'axe X et deux poutres 14 et 15 sont montées transversalement suivant l'axe Y. Les poutres longitudinales 10 à 13 sont montées chacune entre une platine, respectivement 40 à 43, et un croisillon 20, 21 . Les poutres transversales 14 et 15 sont fixées transversalement sur les platines 41 et 42 pour la 14 et 42 et 43 pour la 15.

Une platine est un élément de fixation, fixé sur la structure principale ou sur des éléments solidaires de cette structure principale, comme les traverses ou tout autre élément transversal solidaire de la structure principale. Une platine, comme la platine 42, peut assurer le maintien d'une poutre longitudinale, comme la poutre 12, et/ou le maintien de poutres transversales, comme les poutres 14 et 15.

Un croisillon, comme le croisillon 20, est un élément de fixation, fixé sur la structure principale ou sur des éléments solidaires de cette structure principale et longitudinaux, comme les rails de siège ou faux rails de siège de l'aéronef. Le croisillon est apte à maintenir deux poutres longitudinales, parallèles l'une à l'autre, comme les poutres 10 et 1 1 . Le croisillon a uniquement pour rôle de maintenir des poutres. Pour cela, il est fixé par un système de poutrelles croisées entre les deux poutres dont il assure le maintien.

Les poutres sont des éléments de maintien fixés entre deux éléments de fixation. Les poutres longitudinales sont fixées entre une platine et un croisillon. Les poutres transverses sont fixées entre deux platines. Une poutre est apte à supporter un ou plusieurs systèmes à embarquer. Chaque poutre est équipée à son extrémité d'un élément d'encastrement apte à s'encastrer sur une platine ou sur un croisillon, comme cela sera décrit de façon plus détaillée par la suite.

Un module, tel que le module M1 , peut comporter également des éléments de liaison comme des poutrelles, ou rampe constituée des éléments 30, 31 et 32. Ces rampes sont fixées entre des poutres, entre d'autres rampes ou entre une poutre et une rampe. Ces rampes sont aptes à relier les éléments de maintien entre eux et à fixer les systèmes à embarquer.

Les poutres, comme les rampes, sont fixées au moyen d'un système de fixation amovible tel qu'une vis afin de pouvoir être démontées du module en cas de besoin, par exemple en cas de rétrofit ou en cas de dommage sur une des pièces.

Sur les figures 3A et 3B, on a représenté deux exemples de poutres fixées sur des éléments de fixation selon l'invention. Ces figures montrent deux platines 40 comportant chacune une embase 401 destinée à être fixée sur la structure principale. Cette embase 401 comporte une pluralité de protubérances 402 placées en colonnes les unes en dessous des autres. Ces protubérances 402 assurent le maintien d'une poutre longitudinale 10 par encastrement et assemblage mécanique. La colonne de protubérances permet d'adapter la hauteur de la poutre sur la platine. Un moyen de fixation 403, tel qu'une vis, assure le verrouillage de la poutre sur l'une des protubérances 402.

La platine 40 peut comporter, en outre, un logement 404 en forme de U, destiné à recevoir une poutre transversale 14. Ce logement en U 404 peut comporter une glissière 41 1 (cf. Figure 4B) permettant de recevoir l'extrémité ouverte de la poutre.

En effet, comme montré sur les figures 3A et 3B, les poutres sont des éléments de structure rectangulaires, partiellement évidées pour recevoir des croisillons ou des rampes. Chaque poutre comporte, à chacune de ses extrémités, une ouverture aveugle 100 formant l'élément d'encastrement. Cette ouverture aveugle est constituée par deux parois latérales 101 et 102 et un fond 103. Les parois latérales 101 et 102 sont destinées à emboîter, de part et d'autre, la protubérance 402 de la platine. Le fond 103 de l'ouverture aveugle 100 est destiné à s'emboîter entre deux protubérances 402. Un alésage 105, réalisé dans au moins une paroi latérale 101 ou 102 de la poutre, permet l'insertion d'une vis 403 pour fixer la poutre sur la platine.

Comme montré sur la figure 3B, l'ouverture aveugle 100 de la poutre permet également de fixer l'extrémité de ladite poutre sur un croisillon 20. Cette extrémité de la poutre est ainsi apte à être emboîtée autour d'une protubérance 200 du croisillon 20. L'ouverture aveugle 100 de l'extrémité de la poutre est également apte à être insérée dans le logement en U 404. Dans ce cas, le fond 103 de l'ouverture aveugle est introduite dans la glissière 41 1 réalisée dans les parois du logement en U, afin d'assurer le maintien de la poutre dans le logement en U. Des moyens de fixation, du type vis, peuvent être introduits dans l'alésage 412 pour assurer la fixation de la poutre dans la platine.

On notera que, selon l'invention, toutes les poutres de la structure intermédiaire sont identiques. Ainsi, la poutre 10 peut être montée longitudinalement sur la protubérance 402 de la platine, comme expliqué précédemment, ou transversalement dans le logement en U 404 de cette même platine. Il en est de même, bien entendu, pour la poutre 14 ou toute autre poutre de la structure intermédiaire.

Comme on le comprend à la vue des figures 3A et 3B, une platine peut être réalisée selon plusieurs modes de réalisation. La platine de la figure 3A telle qu'elle vient d'être décrite est une platine simple qui offre simplement des moyens de maintien de poutres.

Les figures 4A et 4B représentent des modes de réalisation de platines offrant, en plus des moyens de maintien des poutres, un moyen de maintien d'un système à embarquer. Pour cela, la platine comporte un collier 420, 430 permettant de maintenir un système à embarquer tel qu'un tuyau d'évacuation des eaux usées.

Dans le cas de la figure 4A, le collier 420 est un collier circulaire formé d'une anse de maintien 422 et d'une anse de fixation 421 , les deux anses étant maintenues verrouillées l'une à l'autre au moyen d'un système de fixation tel qu'un ensemble de deux vis. Dans ce mode de réalisation, l'anse de fixation 421 est montée sous une semelle 409 qui forme le fond du logement en U. Dans ce mode de réalisation, le logement en U, référencé 406, a des dimensions quelque peu différentes de celles d'un logement en U 404 puisque son fond 409 forme, en plus de la glissière 408, la semelle de montage du collier 420.

Le collier 420 de la figure 4A est apte à supporter un système à embarquer placé longitudinalement dans la structure. Au contraire, le collier 430 montré sur la figure 4B est apte à supporter un système à embarquer placé transversalement dans la structure. Pour cela, la platine comporte un collier 430 de forme semi-circulaire comportant une anse de maintien 432 et une semelle 433 assemblées l'une avec l'autre. Cette semelle 433 est fixée sur une face avant 410 sensiblement verticale de l'embase 401 de la platine. Comme on le voit sur les figures 3B et 4B, ce collier 430 est monté sur l'embase de façon à ne pas interférer avec une éventuelle poutre longitudinale.

Les platines des figures 4A et 4B ont l'avantage d'offrir un bon maintien des tuyauteries et autres systèmes à embarquer car les systèmes se trouvent directement reliés à la structure principale.

Quel que soit leur mode de réalisation, les platines de la structure intermédiaire de l'invention peuvent être obtenues par usinage, par fonderie, par procédé d'injection haute pression, etc.

Les poutres de la structure intermédiaire de l'invention sont des profilés qui peuvent être obtenus par laminage, filière, extrusion, pultrusion, etc.

On comprend de ce qui précède que chaque module de la structure intermédiaire est composé de pièces interchangeables. Ces pièces sont de quatre types, à savoir les platines, les croisillons, les poutres et les rampes. Ces quatre types de pièces permettent de constituer un nombre quasi infini de modules, ce qui permet d'adapter le module à chaque système à embarquer, quel que soit la particularité du système.

Selon l'invention, un module comporte nécessairement au moins une platine. Une platine peut constituer un module à elle seule, en particulier les platines munies de colliers, montrées sur les figures 4A et 4B. La platine est donc un élément commun à tous les modules de la structure intermédiaire. Les autres éléments, croisillons, poutres et rampes, sont des éléments modulables raccrochés à au moins une platine.

Pour assurer une masse minimum, les quatre types de pièces de la structure de l'invention sont fabriqués dans un matériau léger tel qu'un matériau composite, un matériau thermoplastique, un aluminium extrudé ou bien un métal de densité légère.

En outre, comme la structure intermédiaire de l'invention est modulaire, elle n'est pas continue. Sa masse est ainsi réduite au strict nécessaire puisque seuls les modules utiles à la fixation de systèmes sont montés sur la structure principale : s'il y a absence de système à certains emplacements, alors il y a absence de structure intermédiaire à ces mêmes emplacements. La structure intermédiaire est ainsi allégée par rapport à une structure continue classique.

La structure intermédiaire modulaire de l'invention présente l'avantage supplémentaire de pouvoir séparer chaque module de la structure principale ce qui permet de paralléliser l'installation des systèmes à embarquer et l'assemblage de la structure. Le montage de la structure intermédiaire ainsi que l'installation des systèmes à embarquer sur ladite structure intermédiaire peuvent donc être réalisés hors ligne, sur un poste de travail parallèle au poste de fabrication de la structure principale de l'aéronef (ossature et peau). La fixation des systèmes se fait ainsi en extérieur du cycle de fabrication de la structure de l'aéronef, l'ensemble structure intermédiaire et systèmes à embarquer étant amenés ultérieurement dans la structure principale pour y être fixés ce qui permet de réduire la durée du cycle de production d'un tronçon d'aéronef.

Cette structure modulaire permet, de plus, l'automatisation de l'installation des systèmes à embarquer sur la structure intermédiaire, les modules étant pré-positionnés sur un outillage permettant leur installation groupée dans la structure principale.

En outre, comme expliqué précédemment, les assemblages des différents éléments constituant un module sont réalisés au moyen de fixations amovibles telles que des ensembles vis/écrous ou vis/rondelles. De cette façon, les éléments des modules sont facilement démontables. Ils sont donc facilement réparables et interchangeables, sans nécessiter de démontage ou de modification de la structure. Cette structure intermédiaire autorise ainsi une grande flexibilité, ce qui facilite son installation sur la structure principale et son adaptation/reconfiguration en fonction de la densité des zones. De par cette flexibilité, la structure de l'invention offre une interface invariante avec la structure principale de l'aéronef (découplage structure - systèmes). En effet, avec la structure de l'invention, tous les trous nécessaires à la fixation éventuelle de platines ou croisillons sont fabriqués d'origine dans la structure principale. Autrement dit, tous les points de fixation de la structure intermédiaire sont définis dès le départ et sont prévus sur la structure principale. De cette façon, aucun recalcul des points de fixation n'est utile en cas de modification de la structure intermédiaire. Toutes les évolutions de la structure intermédiaire, pendant la durée de vie de l'aéronef, sont non impactantes sur la structure principale. Cette invariance de l'interface permet non seulement d'éviter les boucles par le bureau d'études lors des phases de développement de l'aéronef, mais également de faciliter la conception, la personnalisation et la reconfiguration, même tardive, de l'aéronef.