FR3057435A1

FR3057435A1 - Meuble electrique d'aeronef

Info

Publication number: FR3057435A1
Application number: FR1659661A
Authority: FR
Inventors: Loic Lemasson; Pierre Avignon Philippe; Alexandre FLEURY
Original assignee: Safran Electrical and Power SAS
Current assignee: Safran Electrical and Power SAS
Priority date: 2016-10-06
Filing date: 2016-10-06
Publication date: 2018-04-13
Anticipated expiration: 2036-10-06
Also published as: FR3057435B1

Abstract

L'invention concerne un meuble (1) électrique d'un aéronef adapté pour recevoir un appareillage électrique (3), le meuble ayant une section et/ou deux bases (5a,5b) opposées qui est/sont chacune l'un parmi un polygone à cinq côtés au moins, un trapèze et une forme définie par plusieurs trapèzes disposés bord à bord, deux à deux, le long de deux côtés respectifs et symétriques deux à deux par rapport à un axe passant par l'un des deux côtés de l'un desdits trapèzes formant entre eux un angle droit.

Description

Titulaire(s) : SAFRAN ELECTRICAL & POWER Société par actions simplifiée.

Demande(s) d’extension

Mandataire(s) : ERNEST GUTMANN - YVES PLASSERAUD SAS.

MEUBLE ELECTRIQUE D'AERONEF.

FR 3 057 435 - A1 (5/) L'invention concerne un meuble (1 ) électrique d'un aéronef adapté pour recevoir un appareillage électrique (3), le meuble ayant une section et/ou deux bases (5a,5b) opposées qui est/sont chacune l'un parmi un polygone à cinq côtés au moins, un trapèze et une forme définie par plusieurs trapèzes disposés bord à bord, deux à deux, le long de deux côtés respectifs et symétriques deux à deux par rapport à un axe passant par l'un des deux côtés de l'un desdits trapèzes formant entre eux un angle droit.

L I 5b

i

Meuble électrique d’aéronef

La présente invention concerne un meuble électrique d’un aéronef adapté pour recevoir un appareillage électrique.

Depuis l’apparition des commandes électriques de vol, le besoin en équipements électriques, et de même, le besoin en alimentation électrique, augmente constamment. La demande croissante des voyageurs pour disposer de toujours davantage de confort amène les compagnies aériennes à exiger auprès des constructeurs aéronautiques davantage d’équipements dont l’alimentation est électrique.

Par ailleurs, les exigences EWIS (Electrical Wiring Interconnection System / System d’interconnexion d’un aéronef par câblage électrique) contraignent les installations électriques à prendre de plus en plus de place, du fait des ségrégations, entre autres.

Cela amène à embarquer dans les aérodynes des meubles électriques plus nombreux et/ou plus volumineux

Un objectif est ici de proposer une solution permettant de diminuer le volume des meubles électriques, à iso-éléments contenus, ou conserver un même volume (L) avec davantage de éléments contenus.

Un problème à résoudre est une réduction de la densité des meubles électriques dans un aéronef. Parmi les critères à prendre en compte sont compris : le volume du meuble, la quantité de éléments contenus électriques qu’il est possible d’y installer (puissance embarquée, KVA), la masse du meuble chargé.

Afin de chercher à apporter une solution à ce qui précède, il est ici proposé un meuble électrique ayant une section et/ou deux bases opposées qui est/sont chacune l’un parmi un polygone dont tous les angles (A) sont obtus et à cinq côtés au moins, un trapèze et une forme définie par plusieurs trapèzes disposés bord à bord, deux à deux, le long de deux côtés respectifs et identiques entre eux ou symétriques deux à deux par rapport à un axe passant par l’un parmi deux côtés de l’un desdits trapèzes formant entre eux un angle droit.

Une optimisation pourra être trouvée si le meuble présente la forme d’un prisme droit, avec de préférence une section et/ou deux bases opposées qui est/sont chacune définie par un polygone régulier, à angles obtus et à cinq ou six côtés.

Un prisme droit est très logeable dans les intérieurs des aéronefs actuels et s’est avéré optimiser le rapport encombrement/volume logeable pour les éléments contenus, en particulier des câbles sur lesquels des problèmes de rayon de courbure se posent.

Dans ce cadre d’optimisation, il est conseillé que le meuble présente une hauteur suivant laquelle il peut se dresser et que ladite section soit définie perpendiculairement à cette hauteur et tant en face intérieure qu’en face extérieure du meuble.

Ainsi, l’optimisation vaudra vis-à-vis tant des éléments contenus à y loger que de l’espace occupé par le meuble dans 4. Meuble (1) électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, où certaines des faces du meuble définissent un bâti fixe et d’autres faces du meuble définissent des portes ou capots mobiles par rapport au bâti fixe.

Etude faite, il s’est même avéré qu’en travaillant autour de la notion de quotient iso-périmétrique, une solution optimisée pourrait être un meuble ayant une section qui est l’un parmi :

- un polygone régulier, toujours à angles tous obtus, et à cinq ou six côtés,

- un trapèze dont les côtés formant entre eux un angle obtus ont une même longueur,

- et une dite forme définie par plusieurs tels trapèzes.

On disposerait ainsi d’un volume intérieur maximisé pour une surface minimale.

Est aussi concerné un ensemble comprenant :

- le meuble électrique disposant de tout ou partie des caractéristiques ciavant, et

- ledit appareillage électrique qui comprend des câbles électriques cheminant en zone centrale du meuble et certains parmi des coupe-circuits, des contacteurs de ligne, et des barres-bus disposés dans différents compartiments internes du meuble, plus près des parois internes du meuble que lesdits câbles électriques qui cheminent en zone centrale.

Un autre ensemble est aussi proposé, comprenant :

- donc le meuble électrique disposant de tout ou partie des caractéristiques ci-avant, et

- une zone de soute d’un aéronef présentant des compartiments internes délimités à l’arrière par une paroi de la cellule de l’aéronef, et à l’avant par des montants et des poutres horizontales définissant ensemble une structure à claire-voie à travers laquelle peut passer le meuble électrique qui est ainsi logé entre la paroi de la cellule de l’aéronef et la structure à claire-voie.

Et encore un autre ensemble est proposé, comprenant : toujours ledit meuble électrique disposant de tout ou partie des caractéristiques ci-avant, et dont ladite section est définie par plusieurs dits trapèzes disposés bord à bord, deux à deux, le long de deux côtés respectifs et symétriques deux à deux par rapport à un axe passant par l’un des deux côtés de l’un desdits trapèzes formant entre eux un angle droit, et

- une paroi interne plane dressée d’un aéronef contre laquelle est disposée la face extérieure dudit meuble (1) dont la dite section présente le côté de plus grande longueur.

Ainsi, deux applications du dispositif dans des conditions opérationnelles plus précises sont en particulier visées, un but de l’invention étant notamment d’apporter une solution simple, efficace et économique aux problèmes évoqués ci-avant.

Et, en résumé et globalement, les avantages de l’invention seront :

- de faciliter son insertion au sein d’un aérodyne

- d’augmenter la capacité de remplissage d’un meuble électrique

- tout en en diminuant le volume,

- de faciliter la conception de l’installation électrique interne

- de permettre une dissipation thermique interne améliorée

- de diminuer le volume hors-tout (= interfaces mécaniques comprises)

- d’augmenter la rigidité du meuble

- de diminuer la masse structurelle.

L’invention sera d’ailleurs si nécessaire encore mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention pourront apparaître à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :

- les figures 1 et 2 sont des illustrations de meuble hexagonal installé respectivement verticalement et horizontalement. Les portes/capots d’accès sont représentées par les rectangles de part et d’autre de l’arête centrale de cette vue de face.

- la figure 3 peut correspondre soit à une vue extérieure d’une alternative de meuble à section définie par plusieurs trapèzes, soit à une coupe médiane partielle, suivant la ligne lll-lll de la figure 1 ;

- la figure 4 est la section selon le plan de coupe IV-IV de la figure 3 (nota : les lignes en traits mixtes sont des représentations fictives permettant de présenter les contours de la figure 4) ;

- la figure 5 montre une alternative de meuble à section en trapèze (nota : en 3, il s’agit d’un ensemble de fusibles maintenus par un élément non représentée pour une simplification de lecture, et de cartes de commande, en partie supérieure) ;

- la figure 6 est la section selon le plan de coupe VI-VI de la figure 5 (nota : les lignes en traits mixtes sont des représentations fictive permettant de présenter les contours de la figure 6) ;

- la figure 7 est la section selon le plan de coupe VII-VII de la figure 2,

- la figure 8 montre une zone de soute d’aéronef compartimentée,

- la figure 9 montre un dit meuble 1 logé dans un cockpit,

- les figures 10 et 11 complètent la compréhension d’une installation de dits meubles en soute, et

- la figure 12 schématise l’installation centrale, dans un dit meuble, d’un toron de câbles à grand rayon de courbure.

Figures 1-7, est ainsi représenté, en volume ou en section un meuble électrique 1 d’un aéronef 10 (figures 8-9).

Le meuble 1 est électrique en ce qu’il est adapté à recevoir un appareillage électrique 3.

Ce meuble est particulier en ce qu’il présente une section S (figures 4,6-7) et, dans les exemples présentés, deux bases opposées 5a, 5b (figures 1-2) qui sont chacune l’un parmi :

- a) un polygone dont tous les angles (A) sont obtus et à cinq côtés au moins (figures 1-2,7 notamment),

- b) un trapèze (figures 5,6), et

- c) une forme définie par plusieurs trapèzes (deux 7a,7b dans la solution des figures 3,4) disposés bord à bord, deux à deux, le long de deux côtés

9a,9b respectifs et symétriques deux à deux par rapport à un axe 11 passant par l’un parmi deux côtés (9a,9c ou 9b,9d) de l’un desdits trapèzes formant entre eux un angle droit.

La section S sera a priori choisie perpendiculaire à la hauteur H du meuble alors « supposé » dressé à la verticale sur le sol. C’est donc dans le plan de cette section qu’il peut présenter l’une des formes a), b), c) mentionnées.

On pourrait construire l’option c) dans la solution b) représentée figure 6, comme illustré.

Dans la solution b) représentée figure 6, qui est la section droite selon le plan de coupe VI-VI de la figure 5, la section du meuble est un trapèze isocèle.

Dans la solution c) représentée figure 4, qui est la section droite selon le plan de coupe IV-IV de la figure 3, la section du meuble est formée de deux trapèzes rectangle disposés comme ci-avant décrits.

Dans les solutions b), c), le meuble présente une face 51 dont ladite section présente le côté de plus grande longueur L1. La face 51 est ici un rectangle.

On aura noté que ces solutions respectivement des figures 3,4 et des figures 5,6 peuvent être issues des coupes médianes respectivement lll-lll et V-V de la solution a) des figures 1-2 auxquelles on a ajouté une paroi dressée de fond, 51.

Compte tenu de ce que le meuble 1 pourra être dressé (comme figure 1) ou allongé à l’horizontal dressé (comme figure 2), on pourra préférer dans la solution a) qu’il présente la forme d’un prisme droit.

A la verticale, la convection thermique sera facilitée naturellement. A l’horizontale il sera préférable de disposer d’une circulation forcée par ventilateur(s).

Et encore pour des questions de logeabilité dans l’aéronef, on pourra aussi préférer que le meuble 1, présentant une hauteur H suivant laquelle il peut se dresser, sa section précitée soit définie perpendiculairement à ladite hauteur, et ce tant en face intérieure qu’en face extérieure du meuble.

Ainsi il sera optimisé tant en encombrement intérieur qu’en logeabilité extérieure.

Pour optimiser encore le meuble, notamment en termes de densification possible des appareillages électriques à y loger ou des capacités par exemple à mieux gérer les problèmes de courbure de certains faisceaux de câbles électriques de fort diamètre, il est apparu favorable de proposer que la section précitée soit l’un parmi :

- un polygone régulier à angles A tous obtus et à cinq côtés, ou six côtés (comme figure 7, qui est la section droite selon le plan de coupe VII-VII de la figure 2),

- un trapèze dont les côtés formant entre eux un angle obtus (comme ceux 13a-13b et 13b-13c figure 6 ; angle B égal à l’angle A dans l’exemple) ont une même longueur,

- et une dite forme selon la solution c) ci-avant, alors définie par plusieurs tels trapèzes comme juste ci-dessus.

Des sections en pentagone pourront donc être utilisées ; Les faces du meuble 1 seront alors plus larges que pour un prisme hexagonal.

En théorie, des sections - symétriques - de polygones à n cotés avec n > 6 pourraient aussi être envisagées. Cependant:

- l’augmentation du nombre de faces entraîne la diminution de leur taille, et donc une diminution de la surface disponible par face pour y installer des éléments d’appareillage électrique,

- l’augmentation du nombre de faces rapproche de la forme d’un cercle, dont certes l’efficacité du quotient iso-périmétrique est supérieure, mais on perd alors en avantage d’agencement lorsque les éléments contenus doivent être proches les uns des autres,

- de plus, la forme se rapprochant d’un cercle devient incompatible avec les faces d’appuis des éléments contenus, et devient moins pratique d’un point de vue fabrication (coût, temps...).

Etude faite, il s’est en outre avéré qu’en considérant un meuble 1, notamment prismatique, avec une hauteur (H) transversalement à sa dite section et/ou ses deux bases opposées 5a, 5b, et chaque côté avec une longueur (L) qui s’étend entre deux côtés successifs, un rapport tel que 0.8 <H/L< 3.7, de préférence égal à 1.7, assurera le meuble le plus performant qui soit, eu égard aux avantages précités attendus. En effet, à un quotient iso-périmétrique important est associé une surface dite « mouillée » de l’élément considéré faible. Ce quotient noté « q » est constant uniquement pour le cube. Pour les autres formes, ce quotient n’étant pas constant, il existe un extremum du quotient en fonction des proportions d’une même forme. Pour le prisme de section hexagonale, ce maximum existe pour une proportion H/L = 1,7 environ. L’intervalle 0,8 <H/L< 3,7 est choisi de tel sorte qu’à 0,8 et 3,7 le quotient du prisme est identique à celui du cube, et ainsi est très supérieur au quotient d’un meuble classique parallélépipédique.

Pour fonctionnaliser et faciliter l’utilisation des meuble 1 précités, il sera typiquement utile que certaines des faces du meuble définissent un bâti fixe, tel 15 figures 1-2, et d’autres faces du meuble définissent des portes ou capots, tel(le)s 17, 19,21 figures 1-2, mobiles par rapport au bâti fixe 15.

On préférera a priori placer ces portes ou capots sur ces faces latérales plutôt qu’à l’endroit des bases 5a, 5b, qui appartiendront alors au bâti 15.

Sur la base des explications et détails qui précèdent, on pourra donc installer dans la partie retenue de l’aéronef 10, un ensemble comprenant :

- le meuble électrique 1, dans la version que l’on aura choisie selon les indications ci-avant, et

- l’appareillage électrique 3 qui est à y placer.

Afin de valoriser l’espace disponible, l’appareillage électrique 3 pourra en particulier comprendre des câbles électriques 23 cheminant en zone centrale 25 du meuble (voir figure 7) et certains parmi des coupecircuits 27, des contacteurs de ligne 29, et des barres-bus 31 (figure 5) disposés dans différents compartiments internes du meuble, tels 33a,33b,33c, plus près des parois ou faces internes 15 de ce meuble que lesdits câbles électriques 23 qui cheminent en zone centrale.

Ainsi, on gérera mieux les rayons de courbure des câbles qui pourront de ce fait être moins sous contrainte mécanique et/ou mieux organisé dans le meuble (voir figure 7,12), par exemple sous la forme d’un toron 231 à grand rayon de courbure central, comme figure 7, et/ou d’un unique toron central 233, comme figure 12, étant précisé que cette figure 12 est une illustration d’un meuble parallélépipédique peu profond, avec par conséquent une proximité des câblages et une contraintes particulière sur les rayons de courbure.

En termes d’emplacements où loger les meubles 1 dans l’aéronef 10, deux zones pourront être privilégiées, compte tenu des optimisations prévues :

- d’abord, comme dans la solution illustrée figure 8, une zone 37 de soute d’aéronef 10 présentant des compartiments internes 39 délimités à l’arrière par une paroi 41a de la cellule 41 de l’aéronef et, à l’avant, par des montants 43 et des poutres horizontales 45 définissant ensemble une structure 47 à claire-voie à travers laquelle peut passer le meuble électrique 1, de face ou de biais. Le meuble est ici installé à l’horizontale.

Ainsi, le meuble pourvu de son appareillage électrique 3 pourra être logé entre la paroi 41a de la cellule de l’aéronef et la structure à claire-voie 47.

Les figures 10 et 11 complètent la compréhension d’une telle installation en soute: figure 10, le meuble est ici installé directement en appui contre la paroi interne 41a, en soute avant 37a ou arrière 37b. Figure 11, le meuble électrique 1 est ici fixé sur une partie structurante, par exemple, par l’intermédiaire de platines (non représentées), ou par des bielles dont les ferrures se reprennent sur les cadres 57. Le meuble 1 est fixé en face d’un câblage système (électrique/hydraulique...) 55 logé avec lui dans la soute, entre la paroi/les montants internes 43 et la paroi ou le cadre de peau 41a de la cellule 41 et, verticalement, sous le cadre de plancher passager 57, en hauteur, entre les niveaux du cadre 57 et celui 59 du cadre de plancher soute.

Cette partie de la soute est généralement une zone pressurisée. Ceci n’exclut pas une installation en soute non pressurisée ou soute de Karmann (avec modification spécifique du meuble pour respecter les contraintes de non pressurisation, cette dernière n’ayant pas d’influence sur les formes ici proposées).

La forme concave de la paroi 41a associée à celle extérieure du meuble 1 permet une logeabilité à cet endroit qu’aucun autre meuble ne permet.

- dans l’autre solution illustrée figure 9, le meuble 1 est logé contre une paroi interne plane 49 dressée de l’aéronef.

ίο

Le meuble 1 présente une section définie selon l’option c) ci-avant : plusieurs dits trapèzes disposés bord à bord, deux à deux, le long de deux côtés respectifs et symétriques deux à deux par rapport à un axe passant par l’un des deux côtés de l’un de ces trapèzes formant entre eux un angle droit. C’est la variante des figures 5,6 qui est illustrée dans l’exemple.

La face extérieure 51 de ce meuble dont la dite section présente le côté de plus grande longueur est placée contre la paroi interne plane 49.

La zone ici concernée de l’aéronef pourra en particulier être située à l’arrière du cockpit 53, le long de la paroi où est placée la porte du cockpit qui communique avec la zone passager.

Ces deux mises en place privilégiées montrent une possible installation tant horizontale que verticale, ceci associé à une installation simplifiée de l’appareillage électrique 3 (les rayons de courbures pour de gros torons sont respectés plus facilement), une ségrégation améliorée entre les systèmes électriques ainsi installés (dans le cas où le cheminement du câblage n’est pas central comme figure 12), un refroidissement plus pertinent des éléments contenus électriques (compacité moindre possible) et une accessibilité facile aux éléments contenus.

Claims

REVENDICATIONS

1. Meuble (1) électrique d’un aéronef adapté pour recevoir un appareillage électrique, le meuble ayant une section (S) et/ou deux bases opposées (5a,5b) qui est/sont chacune l’un parmi un polygone dont tous les angles (A) sont obtus et à cinq côtés au moins, un trapèze et une forme définie par plusieurs trapèzes disposés bord à bord, deux à deux, le long de deux côtés (9a,9b) respectifs et symétriques deux à deux par rapport à un axe (11) passant par l’un parmi deux côtés de l’un desdits trapèzes formant entre eux un angle droit.
2. Meuble selon la revendication 1, qui présente la forme d’un prisme droit.
3. Meuble (1) électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, qui présente une hauteur (H) suivant laquelle il peut se dresser et ladite section (S) est définie perpendiculairement à ladite hauteur et tant en face intérieure qu’en face extérieure du meuble.
4. Meuble (1) électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, où certaines des faces du meuble définissent un bâti fixe (15) et d’autres faces du meuble définissent des portes ou capots (17, 19, 21) mobiles par rapport au bâti fixe.
5. Meuble (1) électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, ayant une section (S) qui est l’un parmi :

- ledit polygone, qui est alors régulier à cinq ou six côtés,

- ledit trapèze dont les côtés formant entre eux un angle (B) obtus ont alors une même longueur,

- et ladite forme définie par plusieurs tels trapèzes.
6. Meuble (1) électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, ayant une hauteur (H) transversalement à sa dite section et/ou ses deux bases opposées, et chaque côté ayant une longueur (L) qui s’étend entre deux côtés successifs, avec un rapport tel que 0.8 < H / L< 3.7, de préférence égal à 1.7.
7. Ensemble comprenant :

- le meuble (1) électrique selon l’une quelconque des revendications 5 précédentes, et

- ledit appareillage électrique (3) qui comprend des câbles électriques (23) cheminant en zone centrale (25) du meuble et certains parmi des coupecircuits, des contacteurs de ligne, et des barres-bus disposés dans différents compartiments internes du meuble, plus près des parois internes

10 du meuble que lesdits câbles électriques qui cheminent en zone centrale.
8. Ensemble comprenant :

- le meuble (1) électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6,

- et une zone de soute (37) d’un aéronef présentant des compartiments internes (39) délimités à l’arrière par une paroi de la cellule de l’aéronef, et

15 à l’avant par des montants et des poutres horizontales définissant ensemble une structure à claire-voie à travers laquelle peut passer le meuble (1) électrique qui est ainsi logé entre la paroi (41) de la cellule de l’aéronef et la structure (47) à claire-voie.
9. Ensemble comprenant :

20 - le meuble (1) électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dont ladite section est définie par plusieurs dits trapèzes disposés bord à bord, deux à deux, le long de deux côtés respectifs et symétriques deux à deux par rapport à un axe passant par l’un des deux côtés de l’un desdits trapèzes formant entre eux un angle droit, et

25 - une paroi (49) interne plane dressée d’un aéronef contre laquelle est disposée la face extérieure (51) dudit meuble (1) dont ladite section présente le côté de plus grande longueur (L1).

1/5