FR2879998A1 - Panneau de plancher pour aeronef - Google Patents

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Abstract

Panneau de plancher d'aéronef pour installation dans une zone à chauffer d'un aéronef. Le panneau comprend un niveau de support de panneau (20), un niveau de production de chaleur (22) et un niveau supérieur (24) ayant une surface supérieure (26) qui forme la surface la plus élevée (18) du panneau. Une couche conductrice de la chaleur (60) dans le niveau supérieur (24) comprend des éléments donnant la solidité (64) enrobés dans une matrice. Cette couche (60) offre la résistance aux chocs primaire pour le panneau et lui sert également de couche de répartition de la chaleur.

Description

DOMAINE DE L'INVENTION
Cette invention concerne en général un panneau de plancher d'aéronef et, plus particulièrement, un panneau de plancher pour installation dans une zone d'un aéronef qui doit être chauffée pendant le vol. CONTEXTE DE L'INVENTION Un panneau de plancher d'aéronef chauffé comporte en général un niveau inférieur de support de panneau, un niveau de production de chaleur et un niveau supérieur résistant aux chocs. La surface de dessus du niveau résistant aux chocs forme la surface la plus élevée du panneau et reçoit directement les chocs liés à la circulation sur le plancher (par exemple hauts talons, objets qui tombent, bagages traînés, etc.). Pour assurer l'intégrité du panneau de plancher, il est important que le niveau de production de chaleur soit protégé de ces chocs. En conséquence, un panneau de plancher d'aéronef, et particulièrement son niveau résistant aux chocs, sont conçus pour résister à une certaine quantité d'énergie de chocs (c'est-à-dire à une valeur moyenne d'énergie de qualification) sans sacrifier la résistance d'isolation et/ou sans souffrir de pénétration de la surface. RESUME DE L'INVENTION La présente invention offre un panneau de plancher d'aéronef dans lequel le niveau supérieur résistant aux chocs comprend une couche de répartition thermique thermodurcissable qui offre la résistance primaire aux chocs pour le panneau.
Plus particulièrement, la présente invention offre un panneau de plancher d'aéronef pour installation dans une zone d'un aéronef qui doit être chauffée pendant le vol. Le panneau comporte un niveau de production de chaleur et un niveau supérieur qui résiste aux chocs et répartit la chaleur. Le niveau supérieur comporte une couche primaire conductrice de la chaleur comprenant des éléments donnant la solidité enrobés dans une matrice.
Cette couche primaire résiste à au moins 90 % de la valeur moyenne d'énergie de qualification (c'est-à-dire au moins 3,0 joules).
Les éléments conducteurs de la chaleur et donnant la solidité peuvent être des fils métalliques, des barreaux, des tiges, des fibres ou des particules. Les éléments peuvent être assemblés en une grille, un écran ou un tissu, et/ou ils peuvent être faits d'un métal ou d'un alliage de métaux (par exemple, acier inoxydable, titane, cuivre, aluminium). La matrice enrobant les éléments peut comporter un polymère thermodurcissable et/ou une matière conductrice de la chaleur (par exemple, un adhésif conducteur de la chaleur et/ou un polymère conducteur de la chaleur).
Le niveau supérieur résistant aux chocs peut comporter en plus une couche superficielle positionnée sur la couche primaire et cette couche superficielle peut être caractérisée par l'absence de tout élément donnant la solidité. Cette couche superficielle peut avoir une épaisseur d'environ 0,025 pouce (= 0,635 mm) ou moins. En conséquence, si la couche superficielle forme la couche de dessus du panneau et que la couche primaire est positionnée juste en dessous de la couche superficielle, les éléments donnant la solidité seront positionnés à 0,025 pouce (= 0,635 mm) ou moins de la surface la plus élevée du panneau.
Le niveau de production de chaleur et le niveau supérieur résistant aux chocs peuvent être formés comme une structure composite. En outre, le panneau peut comprendre un niveau inférieur de support du panneau (par exemple, une couche en nid d'abeilles intercalée entre des couches de polymère renforcées de fibres), et ce niveau inférieur, le niveau de production de chaleur et le niveau supérieur résistant aux chocs peuvent former une structure composite. Si c'est le cas, on peut fabriquer le panneau de plancher d'aéronef en empilant ensemble le niveau supportant le panneau, le niveau produisant la chaleur, une couche formant matrice et les éléments donnant la solidité, et en durcissant alors par chauffage les matières empilées ensemble pour former la structure composite. Si le niveau supérieur comporte une couche superficielle, la couche primaire et la couche superficielle peuvent être co-durcies par chauffage et former une partie de la structure composite.
Ces caractéristiques de l'invention et d'autres sont complètement décrites et particulièrement soulignées dans les revendications. Les dessins descriptifs annexés suivants présentent en détail un certain mode de réalisation de l'invention à titre d'exemple, ce mode de réalisation étant indicatif de l'une seulement des diverses façons dont les principes de l'invention peuvent être employés.
DESSINS
La figure 1 est une vue en perspective schématique d'un panneau de plancher d'aéronef selon la présente invention installé dans un aéronef.
La figure 2 est une vue en coupe du panneau de 30 plancher d'aéronef.
La figure 3 est un schéma d'une couche de chauffage du panneau de plancher.
La figure 4 est une vue en coupe de la couche de chauffage comme elle est vue le long des lignes 4-4 de la figure 3.
La figure 5 est une vue de dessus d'une couche primaire résistant aux chocs du panneau de plancher.
La figure 6 est une vue de dessus d'une autre couche primaire résistant aux chocs du panneau de plancher.
La figure 7 est une vue de dessus d'une autre couche primaire résistant aux chocs du panneau de plancher.
Les figures 8A à 8C sont des vues schématiques d'un procédé pour fabriquer le panneau de plancher d'aéronef. DESCRIPTION DETAILLEE Si l'on se réfère maintenant aux dessins, et pour commencer à la figure 1, un panneau de plancher d'aéronef 10 selon la présente invention est représenté installé dans un aéronef 12. Le panneau de plancher 10 est prévu pour maintenir une zone 14 (par exemple la cabine) à une température confortable et, à cette fin, est un panneau de plancher chauffé. L'aéronef 12 comprend des éléments structuraux 16 en dessous de la zone 14, qui supportent le panneau 10. On peut noter pour référence future que la surface la plus élevée du panneau 10 reçoit la majeure partie des chocs de la circulation sur le plancher (par exemple hauts talons, objets qui tombent, bagages traînés, etc.).
Si l'on se réfère maintenant à la figure 2, le panneau de plancher d'aéronef 10 est représenté en détail. Le panneau 10 comporte un niveau de support de panneau 20, un niveau de production de chaleur 22 et un niveau supérieur 24 résistant aux chocs. Le niveau de support 20 est monté sur les éléments structuraux de l'aéronef 16 en dessous de la zone 14 et le niveau de production de chaleur 22 produit de la chaleur. La surface supérieure 26 du niveau 24 forme la surface la plus haute 18 du panneau 10 et elle reçoit les chocs provoqués par la circulation sur le plancher (et y résiste) dans la zone 14. Comme il est expliqué plus en détail ci-dessous, le niveau supérieur 24 répartit aussi la chaleur produite sur la zone 14, ce qui fait qu'il est aussi un niveau de répartition de chaleur.
Le niveau de support 20 représenté comprend une couche en nids d'abeilles 30 intercalée entre les couches 32, 34, 36 et 38. Une matière en nids d'abeilles qui convient est ECA-1/8-7.7(3)-.285 ThK qu'on trouve chez Eurocomposites, et on peut employer un matériau époxyde de remplissage de coeur (comme EC 631 FST qu'on trouve aussi chez Eurocomposites). Les couches intermédiaires 32, 34, 36 et 38 peuvent comporter chacune une couche pré-imprégnée ("prépreg"), c'est-à-dire une couche de polymère renforcée par des fibres, formée d'une multitude de matières filamentaires (par exemple fibres de verre, de carbone, aramides) dans une matrice de polymère thermodurci (par exemple phénolique, époxyde). Par exemple, les couches peuvent comporter des couches prépreg fibres de verre/phénoliques 32, des couches prépreg carbone/phénoliques 34 et des couches prépreg carbone/époxydes 36 et 38. On trouve ces couches prépreg chez Stesalit AG (Zullwill, Suisse) sous les références PF801-44-53, PF801-C15-50 et EP121-C15-53, respectivement.
Le niveau de production de chaleur 22 peut comporter une couche de chauffage 40. Comme on peut mieux le voir sur les figures 3 et 4, la couche de chauffage 40 peut comporter un élément de chauffage électrique 42 et une matière diélectrique 44, dans laquelle l'élément de chauffage 42 est encapsulé. L'élément 42 peut être un élément de type à feuille gravée ou un élément à fil résistant fait d'une matière conductrice de l'électricité (par exemple du métal). Par exemple, l'élément de chauffage 42 peut comporter une couche en feuille de Cupron (un alliage de nickel qu'on trouve chez Amax Specialty Metals Corp.). Comme il est représenté schématiquement sur la figure 3, l'élément de chauffage 42 s'échauffe quand on applique un courant par un contrôleur 46, par les fils 48 et 50.
Le niveau résistant aux chocs 24 comporte une couche primaire 60 et une couche superficielle de surfaçage 62. Comme on peut mieux le voir sur les figures 5 à 7, la couche primaire 60 comporte des éléments donnant la solidité 64 enrobés dans une matrice de polymère thermodurcissable 66. Les éléments 64 peuvent comporter des fils métalliques, des barreaux, des tiges, des particules, des fibres ou d'autres objets rigides, et ils peuvent être disposés, assemblés ou agrégés d'une manière qui donne de la solidité. Par exemple, les éléments 64 peuvent être assemblés en une grille (figure 5), un écran (figure 6) ou une armure (figure 7). La forme et la dimension des éléments respectifs 64, et la géométrie, la densité et la direction globales des éléments sont sélectionnées pour absorber le mieux possible les chocs de la circulation sur le plancher tout en respectant aussi d'autres facteurs de conception (par exemple le poids).
Les éléments donnant la solidité 64 et/ou la matrice 66 sont de préférence conducteurs de la chaleur, la couche primaire 60 étant aussi une couche de répartition de la chaleur.
Conducteurs de la chaleur dans le contexte de la présente application se réfère à une conductivité thermique au moins supérieure à 10,0 W/mK environ. La conductivité thermique de la couche primaire 60 est de préférence supérieure à 20,0 W/mK environ, supérieure à 30,0 W/mK environ, supérieure à 40,0 W/mK environ et/ou supérieure à 50,0 W/mK environ.
Si les éléments donnant la solidité 64 sont conducteurs de la chaleur, il peuvent comprendre des éléments en métaux ou alliages (par exemple acier inoxydable, titane, cuivre, aluminium, etc.), des éléments avec coeurs non métalliques et revêtement métallique (par exemple fibres de verre métallisées) et/ou des éléments en graphite. Des éléments 64 qui conviennent, donnant la solidité et conducteurs de la chaleur, comprennent des toiles filtrantes en métal tressé (commercialisées par TWP Inc. de Californie), des grilles filtrantes de fils métalliques (également commercialisées par TWP Inc.) et/ou du métal expansé (commercialisé par la Dexler Corporation, du Connecticut). L'acier inoxydable (par exemple inoxydable 316 ou 317) présente une résistance adéquate à la corrosion, une épaisseur globale de 0,007 à 0,011 permet un mélange ou une incorporation souhaitable dans la matière de la matrice, une structure relativement serrée (par exemple 100 x 100 éléments/pouce ou 120 x 400 éléments/pouce (1 pouce = 2,54 cm)), offre une solidité et une résistance aux chocs tout en permettant au flux de résine formant la matrice de passer à travers.
Si la matrice 66 est, en plus ou en variante, conductrice de la chaleur, elle peut comporter un adhésif conducteur de la chaleur (par exemple époxyde) ou un polymère conducteur de la chaleur (par exemple polyester, BMI, résines phénoliques).
La couche superficielle 62 peut comporter un film de surfaçage et, plus particulièrement, un film de surfaçage à teneur en résine relativement faible, qui reproduise une surface usinée à épaisseur constante. La couche superficielle 62 peut être choisie pour protéger également les couches sous-jacentes de formes typiques de décapage ou de sablage et/ou pour résister à des décapages successifs de la peinture. La couche superficielle 62 peut être caractérisée par l'absence d'éléments donnant la solidité, et elle aura typiquement une épaisseur de moins de 0, 025 pouce (= 0,635 mm) environ, de moins de 0,020 pouce (= 0,508 mm) environ, de moins de 0,015 pouce (= 0,381 mm) environ et/ou de moins de 0, 010 pouce (= 0,254 mm) environ. Ainsi, quand la couche superficielle 62 forme la surface supérieure 26 du niveau 24 et quand la couche primaire 60 est positionnée juste en dessous de la couche superficielle 62, les éléments donnant la solidité 64 seront positionnés à au moins 0,025 pouce (= 0,635 mm) de la surface la plus élevée 18 du panneau 10. Un film de surfaçage qui convient est Loctite Synskin, une matière à base d'époxyde avec ou sans grille conductrice de l'électricité (c'est-à-dire du cuivre ou de l'aluminium).
Le niveau supérieur résistant aux chocs 24 protège le niveau de production de chaleur 22 (et le restant du panneau 10) des chocs liés à la circulation sur le plancher et il est donc conçu pour résister à une certaine quantité d'énergie de chocs sans sacrifier la résistance d'isolation et/ou la pénétration dans la surface. Spécifiquement, le niveau 24 a une valeur moyenne d'énergie de qualification pour la défaillance de la résistance d'isolation et la pénétration de surface qui est d'au moins 3,0 joules, d'au moins 4,0 joules, d'au moins 5,0 joules et/ou d'au moins 6,0 joules, comme mesuré par la norme ASTM D-5420-98a. (Résistance aux chocs d'un spécimen plat, rigide, plastique, au moyen d'un percuteur frappé par la chute d'un poids (choc de Garner)). La couche 60 offre la résistance au choc primaire et peut supporter au moins 80 au moins 85 au moins 90 au moins 93 au moins 96 % et/ou au moins 99 % de cette valeur de l'énergie. La couche superficielle 62 (et/ou d'autres couches facultatives du niveau 24) ne contribuent pas de façon significative à la résistance aux chocs du panneau 10.
Une couche adhésive 70 est positionnée entre le niveau de support 20 et le niveau de production de chaleur 22 et lie ces niveaux 20 et 22 ensemble. La couche adhésive 70 peut comporter un film adhésif (par exemple époxyde) capable de supporter des températures élevées de durcissement par chauffage, comme par exemple le film adhésif époxyde vendu sous le nom de AF-126 de chez 3M. La couche adhésive 70 peut incorporer un canevas léger (non représenté) si nécessaire ou si désiré dans le but de répandre l'adhésif.
Si l'on se réfère maintenant aux figures 8A à 8C, on y représente schématiquement un procédé pour fabriquer le panneau de plancher d'aéronef 10. Dans ce procédé, la couche en nids d'abeilles 30 et les couches d'intercalation 32, 34, 36 et 38 sont empilées ensemble et durcies par chauffage pour former le niveau de support 22 (figure 8A). Le durcissement par chauffage peut être effectué à une température élevée (par exemple 280 F (= 137,8 C)) à une pression convenable (par exemple 60 psi (= 4134 hPa) sur une durée appropriée (par exemple 90 minutes). Il peut être nécessaire de décompacter ensuite.
Le niveau de production de chaleur 22 (c'est-à-dire la couche de chauffage 40) est formé séparément en disposant l'élément de chauffage 42 entre les plis thermodurcissables 82 et 84 (par exemple, un pli de film polyamide et un pli de film acrylique-polyamide). Un adhésif acrylique 86 peut être utilisé pour attacher avant le durcissement par chauffage l'élément 42 à l'un des plis thermodurcissables 82 ou 84 (figure 8B). Le durcissement par chauffage peut s'effectuer à une température élevée (par exemple 375 F (= 190,6 C)) à une pression convenable (par exemple 120 psi (= 8268 hPa)) sur une durée appropriée (par exemple 60 minutes).
Le niveau de support du panneau 20, la couche adhésive 70, le niveau de production de chaleur 22, une couche formant matrice 90 (c'est- à-dire un film adhésif), les éléments donnant la solidité 64 et la couche superficielle 62 sont alors empilés ensemble et durcis par chauffage (figure 8C). Le durcissement par chauffage peut s'effectuer à une température élevée (par exemple 250 F (= 121,1 C)) à une pression convenable (par exemple 40 psi (= 2756 hPa)) sur une durée appropriée (par exemple 60 minutes).
Pendant la dernière étape du durcissement par chauffage, les éléments donnant la solidité 64 sont enrobés dans la couche formant matrice 90, formant ainsi la matrice 66, et la couche superficielle 62 est liée à la matrice 66. Le niveau supportant le panneau 20 et le niveau de production de chaleur 22 sont liés ensemble, et le niveau de production de chaleur 22 et le niveau supérieur 24 sont également liés ensemble. Donc, les niveaux 20, 22 et 24 du panneau 10 forment une structure composite.
On peut maintenant se rendre compte de ce que la présente invention offre un panneau de plancher d'aéronef dans lequel le niveau supérieur résistant aux chocs comprend une couche de distribution thermique thermodurcissable qui offre la résistance aux chocs primaire pour le panneau. Bien que l'invention ait été représentée et décrite par rapport à un certain mode de réalisation préféré, il est évident que des variantes équivalentes et évidentes viendront à l'esprit à d'autres hommes du métier quand ils liront et comprendront cette spécification. La présente invention comprend toutes ces variantes et modifications et elle est limitée seulement par la portée des revendications suivantes.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Panneau de plancher d'aéronef (10) pour installation dans un aéronef (12), ledit panneau (10) 5 comprenant.
un niveau de production de chaleur (22) pour produire de la chaleur et un niveau supérieur (24) pour résister aux chocs provoqués par la circulation sur le plancher dans une zone à chauffer (14) de l'aéronef (12) et pour répartir la chaleur produite dans cette zone (14) ; dans lequel le niveau supérieur (24) comprend une couche primaire conductrice de la chaleur (60) comprenant des éléments donnant la solidité (64) enrobés dans une matrice (66) et dans lequel le niveau supérieur (24) a une valeur moyenne d'énergie de qualification pour défaillance de la résistance d'isolation et pénétration de surface qui est d'au moins 3,0 joules, et dans lequel la couche primaire (60) supporte au moins 90 % de la valeur moyenne d'énergie de qualification.
2. Panneau de plancher d'aéronef (10) selon la revendication précédente, dans lequel la matrice (66) comprend une matière conductrice de la chaleur.
3. Panneau de plancher d'aéronef selon la revendication précédente, dans lequel la matrice (66) comprend un adhésif conducteur de la chaleur et/ou un polymère conducteur de la chaleur.
4. Panneau de plancher d'aéronef selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments donnant la solidité (64) sont conducteurs de la chaleur.
5. Panneau de plancher d'aéronef (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments donnant la solidité (64) sont des fils métalliques, des barreaux, des tiges, des fibres ou des particules.
6. Panneau de plancher d'aéronef (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments donnant la solidité (64) sont assemblés dans une grille, un écran ou un tissu et dans lequel la matrice est une matrice thermodurcissable.
7. Panneau de plancher d'aéronef (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le niveau supérieur (24) a une surface supérieure (26) qui forme la surface la plus élevée (18) du panneau (10) et dans lequel les éléments donnant la solidité (64) sont positionnés à 0,025 ou moins de la surface la plus élevée (18) du panneau.
8. Panneau de plancher d'aéronef (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le niveau supérieur (24) comprend en plus une couche superficielle (62) positionnée sur la couche primaire (60) et dans lequel la couche superficielle (62) est caractérisée par l'absence de tout élément donnant la solidité et/ou par le fait d'avoir une épaisseur d'environ 0,635 mm ou moins.
9. Procédé pour fabriquer le panneau de plancher d'aéronef (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit procédé comportant les étapes consistant à : empiler ensemble un niveau de support de panneau (20), le niveau de production de chaleur (22), une couche formant matrice (90) et les éléments donnant la solidité (64), et durcir par chauffage les matières empilées ensemble pour former une structure composite.
10. Panneau de plancher d'aéronef (10) comportant un niveau supérieur (24) comprenant une couche conductrice de la chaleur (60) durcie par chauffage qui offre la résistance aux chocs primaire du panneau.
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