FR3099131A1 - Hublot d’avion allégé à faible traînée - Google Patents

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Abstract

Hublot d’avion allégé à faible traînée. L’invention concerne un hublot d’avion composé d’une dalle intérieure monolithique (1) en matériau polymère et d’une dalle extérieure feuilletée (2) en verre séparées par une lame d’air (3). Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Hublot d’avion allégé à faible traînée
La présente invention concerne un hublot d’avion allégé à faible traînée, c’est-à-dire qui, sous l’effet de la pressurisation du volume intérieur de l’avion en vol, ne se déforme pas en formant par rapport à la carrosserie de l’avion environnante, une excroissance pénalisante d’un point de vue aérodynamique et de la consommation énergétique pour propulser l’avion.
Sont ici particulièrement visés les hublots du type à deux dalles séparées par une lame d’air. On connaît de tels hublots d’avion à deux dalles en poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA). En cas de rupture de la dalle extérieure, la dalle intérieure permet de maintenir le volume intérieur de l’avion sous une pression désirée. Même si la dalle intérieure (ou le joint périphérique avec lequel elle est en contact) est communément munie d’un petit trou traversant permettant de maintenir la lame d’air sous la pression du volume intérieur de l’avion en vol dans les conditions normales, cette dalle intérieure est apte à maintenir ce volume intérieur de l’avion sous pression désirée en vol en cas de rupture de la dalle extérieure, car ce trou est suffisamment petit ; dans ce cas, un sifflement peut se produire.
Les inventeurs se sont rendu compte que le remplacement de la dalle extérieure en matériau polymère monolithique, épaisse et lourde, pouvait être remplacée par un feuilleté en verre plus léger, dont il était possible de sélectionner les constituants de sorte que, dans les conditions de vol, la surface extérieure du feuilleté épouse la courbure de la carlingue de l’avion environnante.
A cet effet, l’invention a pour objet un hublot d’avion composé d’une dalle intérieure monolithique en matériau polymère et d’une dalle extérieure feuilletée en verre séparées par une lame d’air. Les constituants de la dalle extérieure feuilletée en verre, notamment les feuilles de verre, sont aisément sélectionnés et dimensionnés pour obtenir notamment une raideur en flexion de la dalle extérieure telle que, sous l’effet de la pressurisation du volume intérieur de l’avion en vol, la courbure de la surface extérieure de cette dalle soit sensiblement la même que celle de son environnement de montage (carlingue de l’avion), garantissant le meilleur aérodynamisme de l’ensemble. Les termes « intérieur(es) », « extérieur(es) » se réfèrent ici à l’intérieur et l’extérieur de l’avion.
Il doit être souligné que la surface extérieure du hublot en contact avec l’air est en verre, ce qui est avantageux par rapport à un matériau comme le poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA) ou équivalent qui, directement abrasé par les frottements de l’air, perd de bonnes qualités optiques de transparence, contrairement au verre, nécessitant au bout d’un certain nombre d’heures de vol de repolir le PMMA. L’invention permet donc de s’affranchir de cette opération de maintenance.
La mise en œuvre, conformément à l’invention, d’une dalle extérieure feuilletée en verre, permet d’intégrer une couche adhésive intercalaire à fonction d’amortissement acoustique, comme il sera vu plus en détail dans les exemples de réalisation ci-dessous.
L’emploi du verre feuilleté permet également l’intégration de couches fonctionnelles au sein de la structure feuilletée, telles que de contrôle solaire, bas-émissives protégées aussi bien de l’atmosphère extérieure qu’intérieure, des couches de modification de la transmission lumineuse (SPD – Suspended Particle Device -, électrochrome). Certaines de ces couches, notamment métalliques, peuvent être formées selon des motifs ou patterns avec des trous sans couche, aptes à permettre le passage des ondes GSM, 3G, 4G, 5G et équivalentes.
Il est également intéressant de munir la face du hublot en contact avec l’air extérieur d’une couche de modification de la tension de surface telle qu’hydrophobe, hydrophile, voire active telle que photocatalytique du type à nanoparticules de TiO2à effet auto-nettoyant, sans sortir du cadre de l’invention.
La structure du hublot de l’invention facilite aussi l’intégration d’antennes telles que wifi.
Selon des modes particuliers de réalisation :
- la dalle intérieure monolithique est en matériau polymère comprenant un poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA), un polycarbonate (PC) seuls ou en mélanges ou copolymères de plusieurs d’entre eux.
- la dalle extérieure feuilletée est constituée de deux feuilles de verre collées au moyen d’une couche adhésive intercalaire.
- l’épaisseur de la feuille de verre extérieure est comprise entre 0,2 et 2,6, de préférence 1,6 et 2,4 mm, et l’épaisseur de la feuille de verre intérieure est comprise entre 0,2 et 2,1, de préférence 0,4 et 1,9 mm.
- la dalle extérieure feuilletée comprend des feuilles de verre en verre renforcé chimique, de nature sodocalcique, aluminosilicate ou borosilicate.
- l’épaisseur totale de verre de la dalle extérieure feuilletée est comprise entre 1,5 et 5 mm, de préférence entre 2 et 4,5 mm.
- la dalle extérieure feuilletée comprend au moins une couche adhésive intercalaire choisie parmi un polyvinylbutyral (PVB), éventuellement à propriété d’amortissement acoustique, un polyuréthane thermoplastique (TPU), un copolymère éthylène – acétate de vinyle (EVA), ou un verre ionomère.
- au sol (à l’arrêt, au repos), la surface principale de la dalle extérieure feuilletée opposée à la dalle intérieure monolithique est plane ou convexe de courbure moindre que celle de la structure de l’avion environnante, de sorte qu’en vol, sous l’effet de la pressurisation du volume intérieur de l’avion, ladite surface principale de la dalle extérieure feuilletée a une courbure sensiblement identique à celle de la structure de l’avion environnante. Quand la dalle extérieure feuilletée est plane à l’arrêt de l’avion, on s’affranchit avantageusement de l’étape de mise en forme / bombage des feuilles de verre constitutives du feuilleté.
- la lame d’air est à la pression du volume intérieur de l’avion ; cela est obtenu par exemple, comme indiqué ci-dessus, par un petit trou traversant dans la dalle intérieure monolithique ou son joint de montage.
Le dessin annexé illustre l’invention :
est une vue schématique partielle en coupe, du hublot d’avion de l’invention en position de montage ; les proportions des dimensions des constituants ne sont pas exactes.
En référence à ce dessin, le hublot comporte une dalle intérieure monolithique 1 en poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA) ou polycarbonate (PC) d’épaisseur comprise entre 2,5 et 12 mm, par exemple en PMMA de 4 mm d’épaisseur, et une dalle extérieure feuilletée 2 en verre séparées par une lame d’air 3.
Plusieurs compositions de dalle extérieure feuilletée 2 conforme à l’invention sont données ci-dessous, dans l’ordre : feuille de verre extérieure 4 /adhésif intercalaire 6 / feuille de verre intérieure 5:
- 2,1 mm / 0,76 mm PVB / 1,6 mm
- 2,1 mm / 0,76 mm TPU / 1,6 mm
- 2,1 mm / 0,76 mm verre ionomère / 1,6 mm
- 2,1 mm / PVB acoustique / 1,6 mm
- 2,1 mm / PVB acoustique / 0,7 mm.
Le verre utilisé est renforcé chimique, de nature sodocalcique, aluminosilicate ou borosilicate.
- PVB : polyvinylbutyral
- TPU : polyuréthane thermoplastique
- verre ionomère : commercialisé par la Société Kuraray sous la marque enregistrée SentryGlas® XTRA® (SGX®)
- PVB acoustique : polyvinylbutyral tri-couche acoustique, commercialisé par la Société Sekisui sous la marque enregistrée S-LEC® Sound Acoustic Film, ou encore par la Société Kuraray sous la marque enregistrée Trosifol® Acoustic, en épaisseurs variées.
La dalle intérieure monolithique 1 et la dalle extérieure feuilletée 2 sont montées sur la structure de l’avion (ferrure aluminium 7) par l’intermédiaire d’un joint silicone 8.
Ces structures de hublot, notamment celles de la dalle extérieure feuilletée 2 en verre citées précédemment, permettent d’alléger le hublot tout en évitant une déformation en excroissance trop importante en vol, défavorable d’un point de vue aérodynamique.

Claims (9)

  1. Hublot d’avion composé d’une dalle intérieure monolithique (1) en matériau polymère et d’une dalle extérieure feuilletée (2) en verre séparées par une lame d’air (3).
  2. Hublot d’avion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dalle intérieure monolithique (1) est en matériau polymère comprenant un poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA), un polycarbonate (PC) seuls ou en mélanges ou copolymères de plusieurs d’entre eux.
  3. Hublot d’avion selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que la dalle extérieure feuilletée (2) est constituée de deux feuilles de verre (4 ; 5) collées au moyen d’une couche adhésive intercalaire (6).
  4. Hublot d’avion selon la revendication 3 caractérisé en ce que l’épaisseur de la feuille de verre extérieure (4) est comprise entre 0,2 et 2,6, de préférence 1,6 et 2,4 mm, et l’épaisseur de la feuille de verre intérieure (5) est comprise entre 0,2 et 2,1, de préférence 0,4 et 1,9 mm.
  5. Hublot d’avion selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la dalle extérieure feuilletée (2) comprend des feuilles de verre (4 ; 5) en verre renforcé chimique, de nature sodocalcique, aluminosilicate ou borosilicate.
  6. Hublot d’avion selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l’épaisseur totale de verre de la dalle extérieure feuilletée (2) est comprise entre 1,5 et 5 mm, de préférence entre 2 et 4,5 mm.
  7. Hublot d’avion selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la dalle extérieure feuilletée (2) comprend au moins une couche adhésive intercalaire (6) choisie parmi un polyvinylbutyral (PVB), éventuellement à propriété d’amortissement acoustique, un polyuréthane thermoplastique (TPU), un copolymère éthylène – acétate de vinyle (EVA), ou un verre ionomère.
  8. Hublot d’avion selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au sol, la surface principale de la dalle extérieure feuilletée (2) opposée à la dalle intérieure monolithique (1) est plane ou convexe de courbure moindre que celle de la structure de l’avion environnante (7), de sorte qu’en vol, sous l’effet de la pressurisation du volume intérieur de l’avion, ladite surface principale de la dalle extérieure feuilletée (2) a une courbure sensiblement identique à celle de la structure de l’avion environnante (7).
  9. Hublot d’avion selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lame d’air (3) est à la pression du volume intérieur de l’avion.
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