FR2945027A1

FR2945027A1 - Cloison d'arret pour aeronef et procede d'installation d'une telle cloison

Info

Publication number: FR2945027A1
Application number: FR0952882A
Authority: FR
Inventors: Francis Dazet
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2010-11-05
Anticipated expiration: 2029-04-30
Also published as: FR2945027B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif et un procédé pour séparer la cabine d'un aéronef en une zone cargo et une zone transportant des passagers ou du personnel, ledit dispositif étant apte à protéger lesdites personnes de toute projection de marchandise provenant de la zone cargo. Plus précisément, l'invention concerne une cloison d'arrêt rigide pour séparer un tronçon de cabine d'aéronef en 2 zones longitudinales sous la forme d'une structure rigide s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal de la cabine et occultant l'espace compris entre le plancher et la face intérieure du fuselage, ladite cloison étant liée à la structure primaire de l'aéronef par des liaisons comprenant au moins une bielle de longueur fixe et des liaisons permettant un ajustement fin de la position de la cloison par rapport à la structure primaire.

Description

L'invention appartient au domaine technique de l'aménagement intérieur des aéronefs. Plus particulièrement l'invention concerne un dispositif et un procédé pour séparer un tronçon de cabine d'un aéronef en deux zones, destinées par exemple pour l'une d'entre elles à du transport de marchandises, ou zone cargo, et l'autre au transport des passagers ou du personnel, ledit dispositif étant apte à protéger les passagers ou personnel de toute projection, par exemple de caisses de marchandises, provenant de la zone cargo. Les aéronefs ayant été utilisés pour le transport de passagers peuvent être transformés en aéronefs de transport technique, par exemple pour le transport de marchandises ou de matériel voir pour des transports sanitaires. Tout ou partie du fuselage est alors dédiée à cette nouvelle fonction une autre partie étant conservée pour le personnel navigant, voir pour le transport d'un nombre réduit de passagers. A cette fin la cabine initiale est séparée longitudinalement en au moins deux zones, l'une aménagée pour le transport technique, par exemple le transport de marchandises, et l'autre, le personnel navigant les éventuels passagers. II est donc nécessaire d'installer une séparation entre ces deux parties, laquelle séparation doit en outre protéger les passagers et personnels présents dans l'autre partie des projections de marchandises ou de matériel qui peuvent intervenir lors du vol ou d'une décélération subite. Selon l'art antérieur, des filets de séparation peuvent être utilisés à cette fin. De tels filets sont tressés à partir de lanières constituées d'un matériau au comportement caoutchoutique, c'est à dire susceptible de subir un fort taux de déformation élastique. Le filet est attaché à la structure interne de la cabine, au fuselage et au plancher. En cas de projection celle-ci est freinée par le filet qui se déforme en lui appliquant une force de décélération proportionnelle à son taux de déformation. Le frottement entre les lanières dissipe une partie de l'énergie de déformation et évite que la marchandise ou le matériel ainsi projeté dans le filet ne soit violemment renvoyé en sens inverse une fois freiné. Cette solution est efficace. L'effort de décélération est relativement faible mais en contre partie, l'absorption de l'énergie cinétique de la masse projetée nécessite une déformation importante du filet et une zone dégagée de tout obstacle et de toute présence humaine doit donc être ménagée pour autoriser ce déplacement. Le filet n'étant pas étanche, les zones situées de part et d'autre de 5 cette séparation dans une cabine pressurisée sont soumises à la même pression. Dans un aéronef de dimension modeste, tel qu'un avion moyen courrier, l'aménagement de cette zone libre d'obstacle et de présence humaine en vis à vis de la séparation est très pénalisant en termes de capacité de transport. 10 Dans une telle configuration, il est préférable d'utiliser une cloison apte à retenir les projections sans se déformer de manière conséquente. II est connu, par exemple du brevet EP0354403 / US5085382, d'utiliser à cette fin des cloisons rigides composites. Sous l'impact, ces cloisons se déforment peu. Par suite, l'effort appliqué à la masse projetée ainsi stoppée, et par réaction sur les 15 liaisons de la cloison avec la structure interne de la cabine, devient très important. Ces liaisons doivent donc être en mesure de résister à de tels efforts. Par ailleurs, ce type de cloison étant très rigide, son intégration dans la structure primaire d'un aéronef est susceptible de générer des contraintes 20 mécaniques d'assemblage très élevées si celle-ci n'est pas liée de manière isostatique à la structure de l'aéronef. Or, la reprise des efforts liés à l'impact et leur répartition dans la structure de l'aéronef, nécessite un grand nombre de points de fixation. Finalement la cloison étant pleine, celle-ci isole les deux compartiments qu'elle sépare et contrarie l'équilibrage des pressions entre ces 25 deux compartiments. Il y a alors un risque de sur-contrainte entre ces deux tronçons en cas de différence de pression de part et d'autre de la séparation. Il existe donc un besoin pour une cloison rigide séparant en deux un tronçon de fuselage d'un aéronef, apte à confiner les projections de marchandises ou de matériel dans l'une des zones mais dont le montage, ou la 30 différence de pression de part et d'autre ne sont pas susceptibles d'introduire des sur-contraintes dans la structure existante.

Afin de répondre à ce besoin, l'invention propose une cloison d'arrêt rigide pour séparer un tronçon de cabine d'aéronef en 2 zones longitudinales comprenant : - une structure rigide s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal de la cabine et occultant l'espace compris entre le plancher et la face intérieure du fuselage, - des évents aptes à équilibrer les pressions de part et d'autre de ladite cloison, - la liaison mécanique de ladite cloison à la structure primaire de l'aéronef, comprenant au moins une bielle. La présence d'évents permet d'équilibrer les pressions entre les deux zones de la cabine séparées par la cloison. La liaison par bielle permet de compenser partiellement les défauts d'alignement, de dimension et de contour entre la cloison rigide et la structure interne du fuselage sans créer de sur- contrainte. La bielle ne pouvant transmettre que des efforts de traction/ compression parallèles à son axe, on évite ainsi de transmettre des couples de flexion ou de torsion locaux dans les raidisseurs de la structure auxquels la cloison est couplée. Avantageusement la longueur de la au moins une bielle est fixe et la distance entre la cloison et le point de fixation de ladite bielle à la structure primaire de l'aéronef est réglable. L'introduction d'une possibilité de réglage de la longueur de la liaison permet d'assurer un montage isostatique de la cloison dans la structure de l'aéronef. L'utilisation de bielles de longueur fixe permet de réduire le coût et la masse de l'installation, les bielles de longueur réglable et capables de résister au chargement sous impact étant particulièrement onéreuses, encombrantes et pesantes. Avantageusement le dispositif de réglage de la distance entre la structure primaire et la cloison comprend un support fixe auquel est liée la chape reprenant l'axe d'une des extrémités de la bielle, les deux pouvant être assemblés selon une position relative réglable. Cet assemblage est avantageusement réalisé selon des surfaces de contact striées de profil complémentaire. Ce profil strié permet un réglage fin de la position relative de la chape par rapport au support fixe, de l'ordre du dixième de millimètre, tout en assurant une fixation robuste par obstacle après réglage. Il permet ainsi de régler finement la distance entre la cloison et ses points de fixation sur la structure primaire. Avantageusement ce dispositif de réglage est installé entre la bielle et un support fixe lié à la cloison. Cette configuration facilite le montage de la cloison dans l'aéronef. Les bielles étant préalablement liées à la structure, la cloison comprenant ses supports fixes est amenée en position. Le dispositif de réglage est alors ajusté. Etant situé sur la cloison, celui-ci est facilement accessible. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, les supports fixes sont liés à la cloison par des moyens comprenant un simbleau apte à résister au matage. Ce type de montage permet d'utiliser pour la constitution de la cloison un matériau composite à renfort fibreux. Une telle constitution est très favorable en termes de masse. Toutefois ce type de matériau ne présente qu'une faible résistance au matage. L'utilisation d'un montage par simbleau de diamètre approprié permet de compenser cette faiblesse. Par ailleurs, le diamètre du simbleau qui est d'autant plus important que l'effort repris par le dispositif de fixation est élevé, joue le rôle de détrompeur dans le cas d'un assemblage comprenant plusieurs liaisons par bielles. On évite ainsi qu'une bielle destinée à reprendre des efforts faibles ne soit montée en un point reprenant des efforts importants. Pour une résistance accrue, le support fixe peut être monté selon une inclinaison spécifique par rapport à l'axe longitudinal de l'aéronef. Cette inclinaison, préférentiellement comprise entre 5° et 30°, permet de limiter les sollicitations d'arrachement sur les vis de fixation du support fixe lors de l'impact, mais permet également un réglage longitudinal selon un pas plus fin de la position de la chape mobile. L'invention concerne également un procédé de fixation d'une cloison d'arrêt dans la cabine d'un aéronef, le dit procédé consistant à lier cette cloison à la structure du fuselage et au plancher par une pluralité de bielles de longueur fixe et comprenant les étapes consistant à : - lier au fuselage l'ensemble des bielles équipées de leur chape mobile comprenant une face de liaison striée - Présenter la cloison équipée de ses supports fixes comprenant une face striée - Positionner les chapes mobiles sur les supports fixes striés en superposant les faces de liaison striées de la chape mobile et du support fixe - Immobiliser les chapes mobiles sur les supports fixe en serrant les faces striées l'une contre l'autre en suivant un ordre de serrage apte à éviter l'introduction de contraintes dans l'assemblage Ce procédé permet d'assembler facilement la cloison d'arrêt au fuselage de l'aéronef sans créer de contrainte d'assemblage, les points de serrage étant facilement accessible depuis l'intérieur de la cabine. 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 7 dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue d'ensemble en perspective de l'installation d'une cloison d'arrêt dans la structure primaire d'un aéronef - la figure 2 montre une vue de face de ladite cloison d'arrêt - la figure 3 est une vue en coupe selon un axe perpendiculaire à l'axe de la bielle d'un dispositif de liaison par bielle de la cloison à la structure primaire de l'aéronef - la figure 4 est une vue en coupe selon un plan perpendiculaire au plan de la cloison de la liaison par bielle, montrant également un détail de l'interface striée entre le support et la chape mobile - la figure 5 est une vue de dessus de l'ensemble support et chape mobile - La figure 6 est une vue en coupe selon un plan perpendiculaire celui de la cloison de la liaison par bielle, selon un mode de réalisation particulier où l'interface striée n'est pas parallèle à l'axe de la bielle - La figure 7 illustre l'ordre de serrage des liaisons selon l'invention en cas de montage d'une cloison d'arrêt par l'intermédiaire d'une pluralité de liaisons par bielle selon l'invention Figure 1, la cloison d'arrêt (1) est liée à la structure de l'aéronef, notamment aux raidisseurs (100) soutenant le plancher et aux raidisseurs de peau (110) du fuselage, par des organes de fixations (10), comprenant au moins une bielle (11). Figure 2, la cloison d'arrêt comprend une zone renforcée périphérique (2), recevant les points de fixation, à laquelle est liée une cloison d'obturation (3) dont la structure est apte à dissiper l'énergie cinétique d'un impact avec des marchandises ou des marchandises contenues dans la zone cargo de l'aéronef et fermant l'espace intérieur de la cabine. La cloison d'obturation comprend avantageusement une porte (4) permettant ainsi la circulation entre les deux zones situées de part et d'autre de la cloison d'arrêt. Avantageusement la cloison d'obturation comprend des évents (5). Ces évents, permettent d'équilibrer les pressions entre les deux parties de la cabine séparées par la cloison d'arrêt. Les évents sont constitués de simples ouvertures dans la cloison de sorte que la surface d'ouverture soit trop faible pour laisser passer des marchandises ou matériels susceptibles d'être projetés. Alternativement ils peuvent être fermés par une membrane apte à se rompre sous l'effet d'une pression définie. Si les pressions régnant de part et d'autre de la cloison sont différentes d'une quantité supérieure à cette pression définie, les membranes obturant les évents se rompent et les pressions s'équilibrent. Figure 3, le dispositif de liaison comprend un support (12) lié à la partie renforcée (2) de la cloison d'arrêt. Cette liaison est avantageusement réalisée par l'intermédiaire de boulons (120) comprenant un écrou prisonnier (123), de sorte qu'il est possible de serrer ceux-ci en intervenant que d'un côté accessible de la cloison.

Le support (12) comprend avantageusement un simbleau (121) venant se loger dans un alésage de la partie renforcée périphérique de la cloison (2). Dans ces conditions, les boulons (120) sont montés avec un jeu radial. Les efforts de cisaillement à l'interface entre le support et la cloison sont encaissés au moins partiellement par matage entre les surfaces radiales dudit simbleau et de l'alésage dans lequel il est centré. Le diamètre de ce centrage est choisi en fonction de la résistance au matage du contact, fonction des matériaux en présence. Ce mode de réalisation est plus particulièrement avantageux lorsque la zone périphérique de renforcement (2) recevant le support (12) est constituée d'un matériau composite à renfort fibreux, dont la résistance au matage est faible. La section résistant au matage est directement proportionnelle au diamètre du simbleau. Typiquement les efforts à reprendre lors d'un impact sur la cloison sont compris entre 10000 et 100000 Newtons, selon la position de la liaison par bielle sur le pourtour de la cloison. En cas d'une pluralité de liaisons par bielles, il est possible d'adapter le diamètre du simbleau en fonction de la position de la liaison et de l'effort que celle-ci reprend en cas d'impact. Le calcul de ces efforts est effectué par simulation, par exemple par éléments finis, ou par toute autre méthode connue de l'homme du métier. Le diamètre du simbleau (121), centrant le support (12) sur la zone périphérique renforcée de la cloison (2), étant optimisé en fonction de l'effort repris afin de réduire la masse de la liaison, celui-ci sert également de détrompeur pour le montage des liaisons par bielle (10) autour de la cloison et évite ainsi qu'un support dont les caractéristiques ont été calculées pour la reprise d'un effort minimum ne soit monté par erreur à un emplacement où l'effort appliqué en cas d'impact est maximum. Dans cette situation le diamètre de l'alésage serait nettement supérieur à celui du simbleau (121) et l'homme du métier s'apercevrait tout de suite que le support (12) ne se centre pas parfaitement dans l'alésage sensé recevoir le simbleau (121).

Le support (12) est constitué d'un matériau métallique, typiquement un alliage d'aluminium. Alternativement il peut être constitué d'un matériau composite comprenant une matrice organique et un renfort sous forme de fibres non continues ou de billes lorsque le niveau d'effort à encaisser par la liaison le permet. II peut être obtenu par usinage dans un bloc de matériau ou à partir d'une ébauche moulée, forgée ou plus généralement réalisée selon un procédé adapté à la nature du matériau utilisé. Selon un autre mode de réalisation la plaque support peut être intégrée à la zone périphérique (2) de la cloison. Elle se présente alors sous la forme d'un bossage sur cette zone, lequel bossage fait partie intégrante de cette zone périphérique ou est rapporté par soudage ou sous forme d'un insert métallique dans le cas d'une zone périphérique constituée d'un matériau composite. Ledit bossage est usiné de sorte à y réaliser les stries. Le support (12) comprend une surface striée (122) sur laquelle vient s'enclencher la surface striée (132) en vis à vis de la chape mobile (13). Les stries sont avantageusement réalisées par usinage à la fraise mère avec un profil de dents triangulaire, de sorte que le pas des stries (détail Z de la figure 3) correspond avantageusement à un pas normalisé pour lesdites fraises mères. Des pas de 0,25mm, 0,5mm et 0,75mm sont des pas normalisés pour ces outils. Avantageusement un pas de 0,25mm est choisi, ce qui permet le réglage de la distance cloison - structure primaire avec une précision de 0,125mm. Cette précision permet un réglage sans introduire de contraintes d'assemblage significatives dans la structure de l'aéronef. Figure 4, la chape mobile (13) reçoit l'axe (130) de la bielle (11). Les surfaces striées de la chape mobile et du support (132, 122) sont maintenues en contact par des boulons (140) traversant l'embase de la chape mobile (13), le support (12) et la zone de renforcement périphérique (2) de la cloison d'arrêt. Ces boulons comprennent avantageusement un écrou prisonnier (143), de sorte que leur serrage puisse être effectué en intervenant que d'un seul côté, avantageusement du côté accessible de la cloison. Ainsi, la distance séparant la cloison et la structure pour chaque liaison (10) faisant intervenir une bielle (11) peut être ajustée alors que la cloison est positionnée à l'intérieur du fuselage. A cette fin les boulons (140) de fixation de la chape (13) sur le support (12) traversent l'embase de la chape par des lumières oblongues (141) qui autorisent une plage de positionnement relatif de la chape par rapport au support. Typiquement une plage de réglage comprise entre 3mm et 5mm est suffisante selon l'installation, de sorte que la longueur des lumières oblongues sera adaptée pour permettre un débattement radial des boulons (140) en conséquence. Figure 5, vue de dessus, les stries s'étendent selon une direction perpendiculaire à l'axe de la bielle (11). Après mise en contact des faces striées du support et de la chape, les stries produisent une liaison par obstacle apte à résister aux sollicitations de cisaillement à l'interface chape-support, sollicitations engendrées par l'effort transmis par la bielle (11) à la chape (13) par l'intermédiaire de l'axe (130). Ainsi, la reprise de cet effort de cisaillement est indépendante de l'intensité du serrage des boulons de fixation (140) de la chape sur le support. Toutefois, l'axe de la bielle (130) étant distant de la surface de contact entre la chape et le support, l'effort transmis par la bielle produit également un couple selon un axe parallèle à l'axe de bielle (130), ce couple tendant à soulever la chape par rapport au support. Ledit couple étant repris par les boulons (140) fixant la chape sur le support, il est avantageux d'incliner légèrement l'interface striée entre la chape et le support d'un angle de rotation autour de l'axe de la bielle compris entre 5° et 30°, figure 6. Cette inclinaison permet de rependre une partie du couple par les surfaces striées et ainsi de réduire le diamètre des boulons de fixation (140) ce qui permet de réduire la masse du système. Cette disposition sera particulièrement avantageuse lorsque l'effort repris par la bielle est important. En outre, l'inclinaison de la surface striée permet d'affiner le pas de réglage de la distance entre la cloison et l'ancrage de la bielle dans la structure primaire de l'aéronef. Si le pas des stries est p (figure 4 détail Z) alors, pour une inclinaison d'angle a de la surface striée, le pas de régalage de la distance cloison - ancrage de la bielle dans la structure primaire est de p.cos(a), cos(a) étant compris entre 0,996 et 0,866 pour les valeurs admissibles de l'angle a.

Avantageusement, la cloison (1) peut être liée à la structure de l'aéronef par une pluralité de bielles associées à un dispositif de réglage selon l'invention. Ce mode de réalisation permet d'ajuster facilement les liaisons de la cloison avec la structure primaire de l'aéronef sans introduire de contraintes d'assemblage dans l'ensemble. Un procédé d'installation avantageux de la cloison consiste dans ce cas à préinstaller les bielles équipées de leur chape mobile sur la structure primaire de l'aéronef. La cloison est présentée à l'emplacement désiré munie de ses supports striés (12). L'ensemble constitué de la bielle (11) et la chape mobile (13) est posée sans contrainte sur la zone de périphérique de la cloison (2) et orienté naturellement par les stries sur le support strié fixe (12). L'ensemble ainsi positionné est ensuite fixé définitivement par l'intermédiaire des boulons (140) de fixation de la chape. Lesdits boulons peuvent être serrés par l'intérieur ou par l'extérieur de la cloison selon que l'écrou prisonnier (143) se trouve sur la partie interne, concave, orientée vers l'intérieur du fuselage, ou sur la partie externe de la zone périphérique de la cloison. Un ordre de serrage est à suivre pour éviter d'installer des contraintes d'assemblage dans la structure de l'aéronef. L'ordre de serrage des liaisons (10) réparties sur le pourtour de la cloison, figure 7, alterne les serrages en partie haute et partie basse de la cloison ainsi qu'en côté gauche et côté droit.

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 permet l'installation facile d'une cloison d'arrêt dans un aéronef sans engendrer de sur-contraintes d'assemblage ou de pressurisation différentielle.

Claims

REVENDICATIONS1. Cloison d'arrêt rigide (1) pour séparer un tronçon de cabine d'aéronef en 2 zones longitudinales, caractérisée en ce qu'elle comprend : a. une structure rigide (3) s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal de la cabine et occultant l'espace compris entre le plancher et la face intérieur du fuselage, b. des évents (5) aptes à équilibrer les pressions de part et d'autre de ladite cloison, c. une liaison mécanique (10) de la cloison à la structure primaire de l'aéronef, ladite liaison mécanique comprenant au moins une bielle (Il).
2. Cloison d'arrêt selon la revendication 1 caractérisée en ce que la longueur de la au moins une bielle (11) est fixe et que la distance entre la cloison et le point de fixation de ladite bielle à la structure primaire de l'aéronef est réglable.
3. Cloison d'arrêt selon la revendication 2 caractérisée en ce qu'au moins une des extrémités de la bielle est liée à une chape (13) 20 dont la position est ajustable par rapport à un support fixe (12).
4. Cloison d'arrêt selon la revendication 3 caractérisée en ce que le support fixe (12) comprend une zone striée (122) et la chape mobile (13) une zone striée (132) de profil complémentaire venant 25 s'imbriquer l'une dans l'autre par assemblage
5. Cloison selon la revendication 4 caractérisée en ce qu'elle comprend un support fixe (12) lié à ladite cloison 10 156. 7. 8. 9. 10. Cloison selon la revendication 5 caractérisée en ce que la liaison du support fixe avec la cloison comprend une liaison par simbleau (121) apte à résister au matage Cloison selon la revendication 6 caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de bielles de liaison (11) et que le diamètre du simbleau (121) est déterminé par le niveau de charge encaissé par la liaison lors de l'impact Cloison selon les revendications 5 à 7 caractérisée en ce que le support fixe (12) est incliné par rapport à l'axe longitudinal du fuselage Cloison selon la revendication 8 caractérisée en ce que l'angle d'inclinaison du support fixe est compris entre 5° et 30°. Procédé de fixation d'une cloison d'arrêt dans la cabine d'un aéronef, ledit procédé consistant à lier cette cloison à la structure du fuselage et au plancher par une pluralité de bielles (11) de longueur fixe et comprenant les étapes consistant à : a. lier au fuselage l'ensemble des bielles (11) équipées de leur chape mobile (13) comprenant une face de liaison striée (132) b. Présenter la cloison équipée de ses supports fixes (12) comprenant une face striée (122) c. Positionner les chapes mobiles sur les supports fixes striés en 20 superposant la face de liaison striées de la chape mobile et du support fixe d. Immobiliser les chapes mobiles sur les supports fixe en serrant les faces stries l'une contre l'autre en suivant un ordre de serrage apte à éviter l'introduction de contraintes dans l'assemblage.