FR3021294A1 - Dispositif d'obturation apte a obturer une ouverture dans un fuselage d'aeronef - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif d'obturation apte à obturer une ouverture d'un fuselage d'aéronef, le dispositif d'obturation comprenant une plaque d'obturation (1) et un joint d'étanchéité (3) électriquement isolant, entourant la périphérie de la plaque d'obturation (1), la plaque d'obturation (1) présentant une première face destinée à être tournée vers l'extérieur de l'aéronef et une seconde face destinée à être tournée vers l'intérieur de l'aéronef. Selon l'invention, la première face de la plaque d'obturation (1) est électriquement isolante.
Description
Dispositif d'obturation apte à obturer une ouverture dans un fuselage d'aéronef La présente invention se rapporte un dispositif d'obturation apte à obturer une ouverture dans un fuselage d'aéronef. Lors de la construction d'un aéronef, un certain nombre d'ouvertures sont prévues dans le fuselage, notamment pour permettre l'implantation de hublots. Cependant, le positionnement des équipements de la cabine de l'aéronef, par exemple des blocs de toilette, peut rendre certains de ces hublots inutiles. Dans ce cas, il est possible de fermer des ouvertures par des plaques d'obturation adaptées, plutôt que d'y installer des vitrages inutiles. Ces plaques d'obturations, qui sont généralement métalliques ou en matériau composite à base de fibres de carbone, sont alors peintes. Pour assurer l'étanchéité du fuselage, des joints d'étanchéité sont prévus entre le fuselage et les plaques d'obturation. Ces joints d'étanchéité, électriquement isolants, ont pour effet d'isoler électriquement les plaques d'obturation du fuselage. Quand le fuselage d'aéronef est fabriqué en matériau métallique, des tresses conductrices de mise à la masse, connectées au fuselage et aux plaques d'obturation en chevauchant les joints d'étanchéité, sont alors prévues pour permettre la dissipation dans le fuselage de l'électricité statique apparaissant sur les plaques d'obturation et, au besoin, de l'énergie électrique de la foudre pouvant frapper les plaques d'obturation. Quand le fuselage d'aéronef est fabriqué en matériau composite, la mise à la masse de ces plaques d'obturation est difficile et moins efficace. En effet, cette mise à la masse doit être faite par des câbles électriques pouvant atteindre plusieurs mètres, les connectant à la structure métallique de l'aéronef. Ces câbles sont suffisants pour permettre la dissipation de l'électricité statique, mais ils présentent, du fait de leur longueur, une impédance les rendant inaptes à conduire efficacement l'énergie résultant d'un impact de foudre sur les plaques d'obturation. De plus, ces câbles génèrent un poids supplémentaire dans l'aéronef.
Si les plaques d'obturation ne sont pas reliées à la masse, la foudre ou l'électricité statique peuvent causer une différence importante de tension électrique entre le fuselage et les plaques d'obturation, générant des arcs électriques pouvant endommager les joints d'étanchéité. Ces différences de tension peuvent notamment apparaitre lors de la mise en peinture du fuselage, pendant laquelle des charges électrostatiques importantes sont projetées sur la surface du fuselage. Les arcs électriques doivent pourtant être évités dans les salles de peinture, qui contiennent des matières inflammables. Il reste donc nécessaire d'évacuer l'électricité des plaques de masquage, malgré la difficulté de la mise à la masse. La présente invention vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a notamment pour objectif de proposer un dispositif d'obturation apte à obturer une ouverture dans un fuselage d'aéronef, qui puisse être assemblé simplement à un fuselage, sans générer de risque lié à l'évacuation des charges électrostatiques et à la foudre. Cet objectif, ainsi que d'autres qui apparaitront plus clairement par la suite, sont atteints à l'aide d'un dispositif d'obturation apte à obturer une ouverture d'un fuselage d'un aéronef, le dispositif d'obturation comprenant une plaque d'obturation et un joint d'étanchéité électriquement isolant, entourant la périphérie de la plaque d'obturation, la plaque d'obturation présentant une première face destinée à être tournée vers l'extérieur de l'aéronef et une seconde face destinée à être tournée vers l'intérieur de l'aéronef, dans lequel, selon l'invention, la première face de la plaque d'obturation est électriquement isolante. Un tel dispositif d'obturation, installé dans une ouverture du fuselage d'un aéronef, présente une surface tournée vers l'extérieur de l'aéronef qui est totalement isolante électriquement, et ne peut pas générer d'arc électrique. Il est alors inutile de relier à la masse une partie de ce dispositif d'obturation. Selon un mode de réalisation avantageux, la plaque d'obturation est constituée d'une couche principale recouverte d'une couche superficielle, la couche superficielle étant constituée d'un matériau électriquement isolant et formant la première face de la plaque d'obturation. La résistance mécanique de la plaque d'obturation peut dans ce cas être assurée par la couche principale, qui peut être en matériau électriquement conducteur. Selon un autre mode de réalisation avantageux, la plaque d'obturation est constituée d'une couche principale entourée de deux couches superficielles, les couches superficielles étant constituées d'un même matériau électriquement isolant, l'une des couches superficielles formant la première face de la plaque d'obturation.
Avantageusement, la couche principale et la ou les couches superficielles sont des couches de matériau composite comprenant des fibres imprégnées de résine et solidifiées, les fibres des différentes couches étant imprégnées par une même résine électriquement isolante et solidifiées ensemble. Selon un mode de réalisation possible de l'invention, la plaque d'obturation est entièrement constituée d'un matériau électriquement isolant. Selon une variante avantageuse, la couche principale est constituée d'un matériau composite comprenant des fibres de carbone.
Selon une autre variante avantageuse, la couche principale est constituée d'un matériau métallique. Préférentiellement, le matériau électriquement isolant est un matériau composite comprenant des fibres isolantes. Avantageusement, le joint d'étanchéité présente une lèvre recouvrant le bord de la première face de la plaque d'obturation sur une largeur d'au moins 1 centimètre. L'invention concerne également un aéronef comprenant un fuselage présentant au moins une ouverture, l'ouverture étant obturée par un dispositif d'obturation tel que décrit ci-dessus, placé de telle sorte que sa première face soit tournée vers l'extérieur de l'aéronef et sa seconde face soit tournée vers l'intérieur de l'aéronef.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 montre un dispositif d'obturation selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue de coupe du dispositif d'obturation de la figure 1; - la figure 3 est un détail de la vue de coupe de la figure 2, montrant un dispositif d'obturation selon une première variante du mode de réalisation représenté par les figures 1 et 2 ; - la figure 4 est un détail de la vue de coupe de la figure 2, montrant un dispositif d'obturation selon une seconde variante du mode de réalisation représenté par les figures 1 et 2.
Les figures 1 et 2 représentent un dispositif d'obturation, apte à obturer une ouverture dans le fuselage d'un aéronef. La figure 1 montre la face destinée à être tournée vers l'intérieur de l'aéronef de ce dispositif d'obturation. La figure 2 est une vue de coupe de ce dispositif. Ce dispositif d'obturation est composé d'une plaque d'obturation 1, d'un joint périphérique 3 électriquement isolant, entourant la périphérie de la plaque d'obturation 1 et d'une garniture 2 collée sur la face destinée à être tournée vers l'intérieur de l'aéronef de la plaque d'obturation 1. Cette garniture 2, qui n'est pas indispensable à la mise en oeuvre de l'invention, sert à l'isolation thermique et phonique du dispositif de masquage. Selon l'invention, la face de la plaque d'obturation 1 qui est destinée à être tournée vers l'extérieur de l'aéronef est électriquement isolante. Dans la présente demande, on considère comme une face électriquement isolante une face dont la conductivité est inférieure à 10-9 S/m. Ainsi, quand le dispositif d'obturation, comprenant la plaque 1 et le joint 3, est installé dans une ouverture du fuselage d'un aéronef, par exemple dans l'ouverture d'un hublot, les seules surfaces de ce dispositif d'obturation qui sont visibles de l'extérieur de l'aéronef sont électriquement isolantes. Un tel dispositif d'obturation n'est pas susceptible d'être frappé par la foudre : en effet, l'arc électrique de la foudre n'est pas attiré par les surfaces électriquement isolées et sera dévié, lors de son approche, vers la surface voisine du fuselage, qui est électriquement conductrice. Il n'est donc pas nécessaire de connecter la plaque d'obturation 1 à la masse de l'aéronef pour dissiper l'énergie de la foudre. Par ailleurs, la surface isolante de cette plaque d'obturation 1 empêche les charges d'électricité statique de se déplacer facilement sur cette surface. Ces charges restent alors réparties sur la surface de la plaque d'obturation 1, pour se dissiper naturellement, sans s'accumuler au bord de la plaque d'obturation 1, à proximité du joint 3. Le risque d'apparition d'arcs électriques au-dessus du joint 3, entre la plaque d'obturation 1 et le fuselage, est ainsi considérablement réduit. Les figures 3 et 4 représentent un détail de la vue de coupe de la figure 2, montrant schématiquement la composition de la plaque 1 dans deux variantes possibles du mode de réalisation représenté par les figures 1 et 2.
Dans la variante représentée par la figure 3, la plaque d'obturation 1 est constituée de deux couches distinctes de matériau composite. La couche principale 10, qui est destinée à être tournée vers l'intérieur de l'aéronef, est formée d'un matériau composite comprenant des fibres de carbone. Cette couche principale 10, qui est faiblement conductrice électriquement, est destinée à assurer la tenue mécanique de la plaque d'obturation 1, et notamment la résistance à la pression interne de l'aéronef, la résistance aux impacts et à la fatigue mécanique. En effet, les matériaux composite comprenant des fibres carbone présentent une résistance mécanique satisfaisante et sont usuellement mis en oeuvre pour réaliser les structures d'aéronef. La couche superficielle 11 recouvre la couche principale 10, et forme la face de la plaque 1 qui est destinée à être tournée vers l'extérieur de l'aéronef. Selon l'invention, cette couche superficielle 11 est électriquement isolante. Elle est par exemple constituée par un matériau composite comprenant un ou plusieurs plis de fibres électriquement isolantes, comme des fibres de verre ou de poly(p-phénylènetéréphtalamide) (PPD-T), commercialisé sous le nom « Kevlar » (marque déposée). Dans un mode de réalisation préféré, cette couche comprend deux plis superposés de fibres de verre, et présente une épaisseur d'environ 0,5 mm. De façon avantageuse, les couches principales 10 et superficielle 11 de la plaque d'obturation 1 sont fabriquées ensemble, les fibres des différentes couches étant imbibées par la même résine électriquement isolante et solidifiées ensembles. Le joint périphérique 3, entourant la périphérie de la plaque d'obturation 1 assure l'étanchéité entre le fuselage de l'aéronef et la plaque d'obturation 1 et assure l'isolation électrique entre la couche principale 10 et le fuselage. Pour cela, ce joint comprend une lèvre 31 recouvrant partiellement la couche superficielle 11, préférentiellement sur une largeur d'au moins 1 cm, et évitant l'apparition d'un arc électrique entre la couche principale 10 et le fuselage. Quand le dispositif d'obturation, comprenant la plaque 1 et le joint 3, est installé dans une ouverture du fuselage d'un aéronef, les seules surfaces de ce dispositif d'obturation qui sont visibles de l'extérieur sont donc celles de la couche superficielle 11 et du joint 31, qui sont électriquement isolantes. Ce mode de réalisation, dans lequel la résistance électrique est assurée par une couche superficielle 11 de la plaque d'obturation 1, permet d'obtenir les avantages de l'invention tout en conservant une plaque d'obturation 1 dans laquelle les caractéristiques mécaniques sont assurées par un matériau éprouvé pour la fabrication des structure d'aéronef.
Dans la variante représentée par la figure 4, la plaque d'obturation 1 est constituée de trois couches distinctes de matériau composite. La couche principale 10, centrale, est formée d'un matériau composite comprenant des fibres de carbone. Cette couche 10, qui est faiblement conductrice électriquement, est destinée à assurer la tenue mécanique de la plaque d'obturation 1. La première couche superficielle 11 recouvre une première face de la couche principale 10, et forme la face de la plaque 1 qui est destinée à être tournée vers l'extérieur de l'aéronef.
Cette première couche superficielle 11, électriquement isolante, est par exemple en matériau composite comprenant un ou plusieurs plis de fibres électriquement isolantes. La seconde couche superficielle 12 recouvre une seconde face de la couche principale 10, et forme la face de la plaque 1 qui est destinée à être tournée vers l'intérieur de l'aéronef. Cette deuxième couche superficielle 12 est avantageusement constituée du même matériau, dans la même épaisseur, que la première couche superficielle 11. Le joint périphérique 3, entourant la périphérie de la plaque d'obturation 1, assure l'étanchéité entre le fuselage de l'aéronef et la plaque d'obturation 1 et assure l'isolation électrique entre la couche principale 10 et le fuselage, de la même façon que dans le mode de réalisation précédent. Quand le dispositif d'obturation, comprenant la plaque 1 et le joint 3, est installé dans l'ouverture d'un hublot d'un aéronef, les seules surfaces de ce dispositif d'obturation qui sont visibles de l'extérieur sont donc celles de la couche superficielle 11 et du joint 31, qui sont électriquement isolantes. Ce mode de réalisation permet que les efforts mécaniques pouvant être exercés par les couches superficielles isolantes 11 et 12 sur la couche principale 10 soient équilibrés. En effet, si les fibres des couches superficielles 11 et 12 présentent des comportements mécaniques différents des fibres de la couche principale 10, par exemple sous l'effet du vieillissement, de l'hygrométrie ou de la température, les efforts mécaniques exercés par les deux couches superficielles 11 et 12 sur la couche principale 11 se compenseront sans générer de flexion importante de la plaque d'obturation 1.
De façon avantageuse, les couches principale 10 et superficielles 11 et 12 de la plaque d'obturation 1 sont fabriquées ensemble, les fibres des différentes couches étant imbibées par la même résine électriquement isolante et solidifiées ensemble. L'homme du métier pourra sans difficultés mettre en oeuvre d'autres modes de réalisation de l'invention. Par exemple, il est possible de fabriquer un dispositif d'obturation selon l'invention dans laquelle la couche principale de la plaque d'obturation est constituée d'un matériau métallique, la couche superficielle destinée à être tournée vers l'extérieur de l'aéronef étant constituée d'un matériau isolant. Dans ce cas, le matériau isolant peut être constitué par des plis de fibres de verre qui sont collées sur une face de la couche principale métallique. Il est également possible, selon un mode de réalisation alternatif, de fabriquer un dispositif d'obturation selon l'invention dans laquelle la plaque d'obturation est entièrement fabriquée en matériau électriquement isolant, par exemple en matériau composite comprenant des fibres de verre.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Dispositif d'obturation apte à obturer une ouverture d'un fuselage d'aéronef, le dispositif d'obturation comprenant une plaque d'obturation (1) et un joint d'étanchéité (3) électriquement isolant, entourant la périphérie de ladite plaque d'obturation (1), ladite plaque d'obturation (1) présentant une première face destinée à être tournée vers l'extérieur de l'aéronef et une seconde face destinée à être tournée vers l'intérieur de l'aéronef, caractérisé en ce que ladite première face de ladite plaque d'obturation (1) est électriquement isolante.
- 2. Dispositif d'obturation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite plaque d'obturation est constituée d'une couche principale (10) recouverte d'une couche superficielle (11), ladite couche superficielle étant constituée d'un matériau électriquement isolant et formant ladite première face de ladite plaque d'obturation (1).
- 3. Dispositif d'obturation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite plaque d'obturation est constituée d'une couche principale (10) entourée de deux couches superficielles (11, 12), lesdites couches superficielles étant constituées d'un même matériau électriquement isolant, l'une desdites couches superficielles formant ladite première face de ladite plaque d'obturation (1).
- 4. Dispositif d'obturation selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ladite couche principale et ladite ou lesdites couches superficielles sont des couches de matériau composite comprenant des fibres imprégnées de résine et solidifiées, les fibres des différentes couches étant imprégnées par une même résine électriquement isolante et solidifiées ensemble.
- 5. Dispositif d'obturation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite plaque d'obturation est entièrement constituée d'un matériau électriquement isolant.
- 6. Dispositif d'obturation selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ladite couche principale est constituée d'un matériau composite comprenant des fibres de carbone.
- 7. Dispositif d'obturation selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ladite couche principale est constituée d'un matériau métallique.
- 8. Dispositif d'obturation selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que ledit matériau électriquement isolant est un matériau composite comprenant des fibres isolantes.
- 9. Dispositif d'obturation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit joint d'étanchéité présente une lèvre recouvrant le bord de ladite première face de ladite plaque d'obturation (1) sur une largeur d'au moins 1 centimètre.
- 10. Aéronef comprenant un fuselage présentant au moins une ouverture, ladite ouverture étant obturée par un dispositif d'obturation selon l'une quelconque des revendications précédentes, placé de telle sorte que sa première face soit tournée vers l'extérieur de l'aéronef et sa seconde face soit tournée vers l'intérieur de l'aéronef.
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