FR2952905A1 - Dispositif d'attache de moyens raidisseurs a un element de cadre, et structure comportant un tel dispositif d'attache - Google Patents

Abstract

Un dispositif d'attache (10) de moyens raidisseurs (8) à un élément de cadre (6) comporte au moins deux zones de fixation (12), chaque zone de fixation (12) ayant une première surface de fixation (16) adaptée à être fixée sur l'élément de cadre (6) et une seconde surface de fixation (18) adaptée à être fixée sur au moins un moyen raidisseur (8). Le dispositif d'attache (10) est en matériau électriquement conducteur et comporte au moins une patte de jonction (14) qui s'étend entre deux zones de fixation (12) successives. Utilisation notamment dans une structure d'aéronef en matériau composite.

Description

La présente invention concerne un dispositif d'attache de moyens raidisseurs à un élément de cadre, notamment dans un aéronef. On connaît déjà de tels dispositifs d'attache, notamment dans des aéronefs à structure métallique. Chaque dispositif d'attache présente une forme d'équerre avec une première surface de fixation adaptée à être fixée sur l'élément de cadre et une seconde surface de fixation adaptée à être fixée sur des moyens raidisseurs successifs. On place ces dispositifs d'attache indépendamment les uns des autres le long de l'élément de cadre, chaque dispositif ayant pour fonction la fixation des moyens raidisseurs correspondants à l'élément de cadre.

Dans ces aéronefs, de façon connue, c'est la structure métallique qui assure la continuité du retour électrique de courant entre les génératrices et le coeur électrique de l'aéronef. On connaît par ailleurs une conception récente d'aéronefs selon laquelle les structures métalliques sont remplacées par des structures en matériau composite. II est alors prévu de fournir des dispositifs d'attache associés qui sont également en matériau composite. Dans ces aéronefs à la structure en matériau composite, il est nécessaire de mettre en place un système spécifique de retour de courant puisque la structure même de l'aéronef ne peut pas prendre en charge cette fonction. Il est prévu notamment de réaliser ce système par l'utilisation de barres de délestage ou de câbles électriques. L'invention vise à fournir un dispositif d'attache pour une application dans des aéronefs à structure composite qui permette la mise en place d'un système de retour de courant optimisé, moins encombrant et onéreux.

Elle propose à cet effet un dispositif d'attache de moyens raidisseurs à un élément de cadre, comportant au moins deux zones de fixation, chaque zone de fixation ayant une première surface de fixation adaptée à être fixée sur l'élément de cadre et une seconde surface de fixation adaptée à être fixée sur au moins un moyen raidisseur. Selon l'invention, le dispositif d'attache est en matériau électriquement conducteur et comporte au moins une patte de jonction qui 5 s'étend entre deux zones de fixation successives. Le dispositif d'attache selon l'invention présente ainsi une continuité mécanique le long de l'élément de cadre de part et d'autre des moyens raidisseurs grâce à la patte de jonction joignant les zones de fixation. Le dispositif d'attache étant en matériau électriquement conducteur, une continuité 10 électrique peut ainsi être assurée. Le fait que le dispositif offre une continuité électrique permet de réaliser une fonction de retour de courant dans un aéronef en structure composite, sans avoir à faire circuler le long de la structure de l'aéronef des câbles supplémentaires spécifiques pour ce retour du courant. 15 Le dispositif d'attache selon l'invention présente ainsi à la fois une fonction de fixation des moyens raidisseurs sur l'élément de cadre et une fonction de retour de courant électrique. Selon une caractéristique de l'invention, ladite au moins une patte de jonction présente un pontet. 20 Le pontet permet que la patte de jonction soit décollée de l'élément de cadre, afin de réduire les contraintes d'origine thermique générées par une dilatation différentielle de l'élément de cadre et du dispositif d'attache. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite au moins une patte de jonction constitue un prolongement de la première surface de fixation, 25 de largeur réduite par rapport à la largeur de ladite première surface de fixation. La dimension de la patte de jonction est ainsi dimensionnée pour satisfaire aux exigences du réseau de retour de courant, en étant toutefois inférieure à la dimension de la zone de fixation, nécessaire pour une fixation appropriée de l'élément de cadre et des moyens raidisseurs. Cette dimension 30 réduite de la patte de jonction permet ainsi de réduire le coût matière de ce dispositif d'attache tout en assurant la fonction de retour de courant. L'invention propose également une structure d'aéronef comportant au moins un élément de cadre sur lequel sont rapportés des moyens raidisseurs sensiblement perpendiculaires audit au moins un élément de cadre. Selon l'invention, les moyens raidisseurs et élément de cadre sont en matériau composite, les moyens raidisseurs étant fixés audit au moins un élément de cadre par au moins un dispositif d'attache. Cette structure comporte avantageusement des éléments de cadre en matériau composite adaptés aux nouveaux développements aéronautiques et des dispositifs d'attache permettant un retour de courant sans ajout d'un réseau spécifique de câbles.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - chaque extrémité dudit au moins un dispositif d'attache est reliée à un organe électriquement conducteur par l'intermédiaire d'un point de connexion électrique ; - ledit au moins un dispositif d'attache est fixé sur les moyens 15 raidisseurs et ledit au moins un élément de cadre, avec une couche intercalaire disposée entre l'élément de cadre et la première surface de fixation et entre les moyens raidisseurs et la seconde surface de fixation ; - un stabilisateur est associé à au moins une zone de fixation du dispositif d'attache, le stabilisateur étant en matériau électriquement 20 conducteur ; au moins un moyen de support de câbles électriques est rapporté sur le stabilisateur ; - la seconde surface de fixation d'une zone de fixation présente dans sa partie centrale un décrochement adapté à être logé entre deux moyens 25 raidisseurs. L'invention propose enfin un aéronef comportant une structure telle que décrite ci-dessus. L'exposé de l'invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée d'exemples de réalisation, donnée ci après à titre 30 illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une représentation d'un aéronef comportant une structure et au moins un dispositif d'attache selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe, suivant le plan repéré par II-II sur la figure 1, et sur laquelle sont représentés un élément de cadre et des moyens raidisseurs que comporte la structure de l'aéronef ; - la figure 3 est une vue schématique en perspective de l'élément de cadre et des moyens raidisseurs, avec un dispositif d'attache selon un premier mode de réalisation et un stabilisateur ; le dispositif d'attache est représenté en partie, avec une zone de fixation et deux pattes de jonction de part et d'autre de cette zone de fixation ; - la figure 4 est une vue de dessus de la structure représentée à la 10 figure 3 ; le dispositif d'attache est représenté en partie, avec une patte de jonction entre deux zones de fixation ; - la figure 5 est une vue en élévation d'une structure d'aéronef comportant un dispositif d'attache selon l'invention, ledit dispositif étant relié à un organe électriquement conducteur ; et 15 - la figure 6 est une représentation d'une structure d'aéronef comportant un dispositif d'attache selon un deuxième mode de réalisation, avec en outre des câbles électriques et un moyen de support de ces câbles. Comme illustré sur les figures 1 et 2, un aéronef 1 comporte au moins un compartiment supérieur 2 correspondant à la zone cabine des 20 passagers, un compartiment avant 3 correspondant à la zone cabine de pilotage et un compartiment inférieur 4 correspondant à la soute. Le compartiment supérieur 2 comporte une structure matricielle, ici en matériau composite, formée d'éléments de cadre 6 et de moyens raidisseurs 8 disposés dans des plans sécants aux éléments de cadre 6, et par exemple 25 perpendiculairement aux éléments de cadre 6. Les éléments de cadre 6 sont disposés régulièrement dans le compartiment supérieur 2 (comme cela est visible sur la figure 1, des traits pleins ayant été ajoutés pour faciliter la visualisation de l'emplacement de ces éléments de cadre). 30 Chaque élément de cadre 6 présente une forme en escalier (comme cela est visible notamment sur la figure 5) avec une paroi centrale 60, un bord supérieur 61 qui se raccorde transversalement à une extrémité de la paroi centrale 60 et un bord inférieur 62 qui se raccorde transversalement à l'extrémité opposée de la paroi centrale 60. Les bords supérieur 61 et inférieur 62 s'étendent à partir de la paroi centrale 60 dans des directions opposées. L'élément de cadre 6 présente ainsi une forme symétrique selon son axe principal, avec comme cela sera décrit ci-après, une moitié proximale en regard des moyens raidisseurs 8 et qui comporte le bord inférieur 62 et une moitié distale à l'opposé des moyens raidisseurs 8 et qui comporte le bord supérieur 61. Chaque élément de cadre, tel que cela est visible sur la figure 2, 10 s'étend en arc de cercle, par exemple sur toute la demi-circonférence définissant le compartiment supérieur 2. Les moyens raidisseurs 8 sont adaptés à porter les panneaux de revêtement de l'aéronef et s'étendent dans l'axe principal de cet aéronef. Ils présentent ici une forme en Oméga et sont disposés sensiblement 15 perpendiculairement aux éléments de cadre 6, en regard du bord inférieur 62 et de la moitié proximale des éléments de cadre 6. Afin de faciliter la compréhension, des traits interrompus ont été réalisés sur la figure 1 pour représenter l'emplacement de ces moyens raidisseurs, tandis que deux de ces moyens raidisseurs ont été représentés sur la figure 2. 20 Les moyens raidisseurs 8 sont fixés aux éléments de cadre 6 par des dispositifs d'attache 10. Comme illustré notamment sur les figures 3 et 4, le dispositif d'attache 10 comporte au moins deux zones de fixation 12 et une patte de jonction 14 qui relie les deux zones de fixation 12 successives. 25 Bien entendu, le dispositif d'attache selon l'invention peut comporter plusieurs zones de fixation et autant de pattes de jonction que nécessaire pour relier deux à deux les zones de fixation successives. Chaque zone de fixation 12 présente par exemple une forme en équerre, avec une première surface de fixation 16 et une seconde surface de 30 fixation 18 sensiblement perpendiculaire. La première surface de fixation 16 est adaptée à être plaquée contre l'élément de cadre 6 et fixée à celui-ci par des rivets 20, ou encore par des vis.

La seconde surface de fixation 18 est adaptée à être plaquée contre un ou plusieurs moyens raidisseurs 8 et fixée à ceux-ci par des rivets 22 ou encore par des vis. Ici, la seconde surface de fixation 18 est fixée sur deux moyens raidisseurs 8.

Ici, chaque moyen raidisseur 8 présente une patte 24 qui saille en direction du moyen raidisseur voisin 8, de sorte que les deux pattes forment un plan sensiblement continu sur lequel est plaquée et fixée la seconde surface de fixation 18. La zone de fixation 12 présente une forme adaptée à la fixation des moyens raidisseurs 8 à l'élément de cadre 6. Ici, la hauteur des moyens raidisseurs 8 impose à l'élément de cadre 6 d'être à une distance déterminée des pattes 24. Pour que la première surface de fixation 16 puisse être rivetée ou vissée sur la moitié proximale de l'élément de cadre 6, la première surface de fixation 16 présente une largeur L importante qui donne ici à la zone de fixation 12 une forme en équerre avec une face (première surface de fixation 16) plus large que l'autre face (seconde surface de fixation 18). II sera compris que cette zone de fixation 12 pourrait prendre une forme différente dès lors qu'elle continue à comporter une première surface 16 et une seconde surface 18 de fixation adaptées à la fixation des moyens raidisseurs 8 sur l'élément de cadre 6. La patte de jonction 14 relie la première surface de fixation 16 d'une zone de fixation 12 à la première surface de fixation d'une zone de fixation voisine. La patte de jonction 14 constitue un prolongement de la première surface de fixation 16 de chaque zone de fixation 12 et par exemple est venue de matière avec ces premières surfaces de fixation 16. Le dispositif d'attache 10 est ainsi formé d'une pièce unique, comportant dans sa longueur des zones de fixation 12 successives reliées par des pattes de jonction 14. Il est ainsi continu d'une extrémité longitudinale à l'autre, une continuité mécanique du dispositif d'attache 10 étant ainsi réalisée de part et d'autre de chaque moyen raidisseur 8, successivement d'une zone de fixation 12 à une autre. Comme cela est notamment visible sur la figure 3, le bord supérieur de la patte de jonction 14, c'est-à-dire le bord opposé aux moyens raidisseurs 8, s'étend dans la continuité du bord supérieur des zones de fixation 12 voisines. La base 15 de la patte de jonction 14, directement dans le prolongement de la zone de fixation 12, présente une forme courbe, de sorte que la largeur de la patte de jonction 16 diminue progressivement depuis le voisinage de la zone de fixation 12 vers la partie centrale de cette patte de jonction 14. Dans cette partie centrale, la patte de jonction 14 peut passer au dessus des moyens raidisseurs 8 et assurer la continuité mécanique d'une zone de fixation 12 à une autre. Les dispositifs d'attache 10 selon l'invention sont en matériau électriquement conducteur, et par exemple métalliques. L'utilisation d'un matériau électriquement conducteur permet d'assurer la fonction de retour des courants. Ainsi, la continuité mécanique du dispositif rend possible la continuité électrique d'une extrémité à l'autre du dispositif d'attache 10. Chaque extrémité du dispositif d'attache 10 est reliée à un organe 15 électriquement conducteur 26 par l'intermédiaire d'un point de connexion électrique 28 (comme cela est visible à la figure 5). D'un organe électriquement conducteur à un autre, le dispositif d'attache 10 assure une fonction de retour de courant par sa continuité métallique d'une extrémité à l'autre, et ce au sein d'une structure en composite. 20 Comme cela a été décrit précédemment, la patte de jonction 14 présente, dans un plan parallèle au plan de la première surface de fixation 16 du dispositif d'attache 10, une largeur I minimum qui satisfait aux exigences du réseau de retour de courant, mais qui est inférieure à la largeur L, dans le même plan de la première surface de fixation 16. Cette diminution de largeur, 25 réalisée par un détourage adapté qui forme par exemple sur la figure 3 la courbure de la base 15 de la patte de jonction 14, permet de proposer un dispositif continu et allégé. A titre d'exemple, la section transversale du dispositif au niveau de la partie centrale de la patte de jonction 14 peut être de l'ordre de 60mm2, tandis que la section correspondante du dispositif au niveau 30 de la zone de fixation peut être supérieure à 150mm'. La patte de jonction 14 comporte un pontet 30, entre les deux zones de fixation 12 successives que la patte de jonction 14 relie. Le pontet 30 peut être situé à égale distance des deux zones de fixation 12 successives. Le pontet 30 tend à décoller le dispositif d'attache 10 de l'élément de cadre 6. Ces deux pièces étant dans des matériaux différents, elles subissent une dilatation thermique différente lors d'un changement de température et des contraintes thermiques sont générées, de sorte que le décollage de l'une par rapport à l'autre dans la zone du pontet 30 permet une détente thermique favorable à la structure. Les dispositifs d'attache 10 s'étendent le long de l'élément de cadre 6. Selon différentes variantes de réalisation, ces dispositifs peuvent présenter une dimension longitudinale sensiblement égale à la demi circonférence que forme le compartiment supérieur, ou peuvent présenter une longueur intermédiaire, d'environ un à deux mètres par exemple, plusieurs dispositifs d'attache étant dans ce cas reliés les uns aux autres pour assurer la continuité électrique de retour de courant.

Un stabilisateur 32 (visible sur les figures 3, 4, 6) est associé à au moins une zone de fixation 12 du dispositif d'attache 10, ce stabilisateur 32 étant également fixé sur un moyen raidisseur 8 et sur l'élément de cadre 6. Une première extrémité du stabilisateur 32 est fixée sur le moyen raidisseur 8 et sur la seconde surface de fixation 18 du dispositif d'attache 10, alors que l'extrémité opposée du stabilisateur 32 est fixée ù vissée ou rivetée par exemple ù directement sur l'élément de cadre 6. Le stabilisateur 32 réalise ainsi une fonction anti devers visant à rigidifier l'élément de cadre 6. Comme cela est visible sur la figure 5, sur laquelle une extrémité du dispositif d'attache 10 est représentée avec l'organe électriquement conducteur 26 auquel cette extrémité est reliée, une couche intercalaire 34 est disposée entre le dispositif d'attache 10 et la surface de fixation sur laquelle le dispositif est rapporté. Cette couche intercalaire 34 est une couche isolante, permettant de limiter le transfert de courant et est réalisée par exemple en fibres de verre. Une couche intercalaire 34 est ainsi disposée entre l'élément de cadre 6 et la première surface de fixation 16 et une autre couche intercalaire 34 est disposée entre le moyen raidisseur 8 et la seconde surface de fixation 18. En outre, sur la figure 5, on peut observer qu'un élément d'isolation 36 est porté par un rivet plastique 38 rapporté sur l'élément de cadre 6. On va maintenant décrire un deuxième mode de réalisation, illustrée sur la figure 6, en l'occurrence un dispositif d'attache 110. On emploie pour les éléments semblables les mêmes références numériques que pour le premier mode de réalisation, auxquelles on a ajouté 100. Le dispositif d'attache 110 est globalement semblable au dispositif d'attache 10, si ce n'est que la seconde surface de fixation 118 présente dans sa partie centrale un décrochement 40 dont les dimensions rendent adaptée la seconde surface de fixation 118 à être disposée entre deux moyens raidisseurs 108 successifs, sans que ceux-ci soient munies d'une patte en saillie pour assurer la fixation. Comme illustré, le décrochement central 40 peut ainsi être directement plaqué contre le panneau de revêtement 46 rapporté contre les moyens raidisseurs 8, à l'opposé de l'élément de cadre 106. Dans ce deuxième mode de réalisation, la structure d'aéronef diffère en ce que des câbles électriques 42 sont représentés. Ces câbles 42 du réseau électrique d'alimentation s'étendent le long des éléments de cadre 106 pour distribuer le courant dans l'aéronef. Un moyen de support 44 des câbles électriques est ici rapporté sur un stabilisateur 132. A titre d'exemple non représenté, une encoche de fixation réalisée sur le stabilisateur 132 et un téton élastique aux dimensions correspondantes réalisé sur le moyen de support 44 permet d'assurer la mise en position du moyen de support 44. Plusieurs moyens de support 44 sont nécessaires pour assurer la tenue des câbles le long de l'élément de cadre. Dans le cadre de l'invention, chaque moyen de support ayant pour fonction unique le support des câbles électriques, le pas à respecter entre deux moyens de support successifs est déterminé pour satisfaire aux exigences de tenue aux charges accidentelles. Ici, il est prévu de ne disposer un moyen de support 44 que sur un stabilisateur sur deux. On notera que selon une variante non représentée, les câbles 42 et 30 le moyen de support 44 associé peuvent être combinés avec un dispositif d'attache selon le premier mode de réalisation. Selon l'invention, la réalisation des dispositifs d'attache dans un matériau électriquement conducteur permet d'avoir des dispositifs à l'épaisseur moindre, et permet de réduire la largeur des surfaces de fixation. Ces deux effets permettent de réduire la masse des dispositifs d'attache. L'introduction d'un dispositif d'attache métallique en étroit contact avec des éléments en carbone doit être accompagnée d'un plan de protection renforcé. L'utilisation d'un alliage d'aluminium 2024 est préconisée pour sa bonne tenue en fatigue et comme présentant un bon compromis résistance électrique/résistance mécanique. La possibilité de l'utiliser avec un placage 10 d'aluminium pur améliore la tenue à la corrosion et la qualité des contacts lorsqu'une continuité électrique est demandée entre différentes pièces. D'autre part, on observera que le dispositif d'attache en matériau électriquement conducteur, intégrant la fonction de retour de courant, va par effet Joule dissiper des calories qui vont favoriser la ventilation de la zone par 15 chauffage et éviter ainsi la corrosion de ces pièces.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'attache (10) de moyens raidisseurs (8) à un élément de cadre (6), comportant au moins deux zones de fixation (12), chaque zone de fixation (12) ayant une première surface de fixation (16) adaptée à être fixée sur ledit élément de cadre (6) et une seconde surface de fixation (18) adaptée à être fixée sur au moins un moyen raidisseur (8), caractérisé en ce que le dispositif d'attache (10) est en matériau électriquement conducteur et comporte au moins une patte de jonction (14) qui 10 s'étend entre deux zones de fixation (12) successives.
2. 2. Dispositif d'attache selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite au moins une patte de jonction (14) présente un pontet (30).
3. 3. Dispositif d'attache selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ladite au moins une patte de jonction (14) constitue un 15 prolongement de ladite première surface de fixation (16), de largeur (I) réduite par rapport à la largeur (L) de ladite première surface de fixation (16).
4. 4. Structure d'aéronef, comportant au moins un élément de cadre (6) sur lequel sont rapportés des moyens raidisseurs (8) sensiblement perpendiculaires audit au moins un élément de cadre (6), caractérisée en ce 20 que lesdits moyens raidisseurs (8) et élément de cadre (6) sont en matériau composite, lesdits moyens raidisseurs (8) étant fixés audit au moins un élément de cadre (6) par au moins un dispositif d'attache (10) selon l'une des revendications 1 à 3.
5. 5. Structure d'aéronef selon la revendication 4, caractérisé en ce que 25 chaque extrémité dudit au moins un dispositif d'attache (10) est reliée à un organe électriquement conducteur (26) par l'intermédiaire d'un point de connexion électrique (28).
6. 6. Structure d'aéronef selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit au moins un dispositif d'attache (10) est fixé sur lesdits moyens 30 raidisseurs (8) et ledit au moins un élément de cadre (6), avec une couche intercalaire (34) disposée entre l'élément de cadre (6) et la première surface de fixation (16) et entre les moyens raidisseurs (8) et la seconde surface de fixation (18).
7. 7. Structure d'aéronef selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'un stabilisateur (32) est associé à au moins une zone de fixation (12) du dispositif d'attache (10), ledit stabilisateur (32) étant en matériau électriquement conducteur.
8. 8. Structure d'aéronef selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins un moyen de support (44) de câbles électriques est rapporté sur ledit stabilisateur (32).
9. 9. Structure d'aéronef selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que la seconde surface de fixation (18) d'une zone de fixation (12) présente dans sa partie centrale un décrochement (40) adapté à être logé entre deux moyens raidisseurs (8).
10. 10. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte une structure selon l'une des revendications 4 à 9.