Brevet FR2105080A1 — publié le 19720428

La présente invention concerne les dispositifs qui. permettent de déterminer la direction de déplacement d'un fluide» Le dispositif suivant l'invention a été plus spécialement étudié pour la détermination de l'incidence d'un aéronef, et 5 sera par la suite désigné pour simplifier comme "détecteur d'incidence" mais il reste entendu qu'il peut Stre utilisé tout aussi bien pour la détermination de l'angle de dérapage, pourvu qu'il soit convenablement monté sur le mobile, et plus généralement pour la détermination de la direction de déplacement relatif 10 de n'importe quel fluide. Le détecteur d'incidence suivant l'invention fonctionne suivant us principe connu î une sonde de révolution mobile autour do son axe est placée dans l'écoulement ; elle comporte deux -, ou deux séries de prises de pression ; ces prises sonc mises en 15 communication par des canaux internes avec les chambres d'un moteur pneumatique placé dans le corps de l'appareil et dont la partie mobile est solidaire de la sonde, ce qui a pour résultat d'orienter celle-ci dans la direction dans laquelle les pressions aux prises sont égales» 20 Des détecteurs fonctionnant suivant ce principe sont connus depuis longtemps ; cependant ils sont plus ou :aoins adaptés aux avions modernes, à la fois du fait des caractéristiques aérody-namiquGs de ceux-ci et des exigences de pilotage qui en découlent . 25 L'invention a pour objet une sonde perfectionnée, de fono». tionnement plus sûr, mieux amortie, plus précise et ce sur une X>lus grande plage de mesure, permettant la transmission directe de l'information d'incidence aux nombreux dispositifs d'exploitation naintenaat exigés à bord» 30 L'invention et ses diverses caractéristiques seront mieux comprises à l'aide do la description qui suit et des figures qui s'y rapportent parai lesquelles s - la figure 1 est une vue d'ensemble non détaillée d'un détecteur d'incidence suivant l'invention ; 70 34416 2 2105080 - la figure 2 représente une coupe du moteur pneumatique du détecteur ; - les figures 3 à 7 sont des vues en coupe de la sonde proprement dite ? ^ - les figures 8 et 9 représentent le moteur de test compris dans le détecteur suivant l'invention ; et - la figure 10 montre un exemple de réalisation du collecteur de signaux électriques utilisé dans le détecteur suivant l'invention. Le détecteur d'incidence représenté dans son ensemble figure 10 1 comporte essentiellement une sonde mobile 1, ayant la forme d'un tube cylindrique, fermé à l'avant, muni de doux rangées de prises de pression, respectivement 81 et 82. Le tube peut tourner autour de son axe, à l'intérieur du carter fixe 3 ; à cet effet sont prévus des roulements à billes 2. Le 15 tube est solidaire du rotor 5 d'un moteur pneumatique, dont la partie fixe est constituée par le carter 3 lui-même. La figure 2 est une coupe schématique de ce moteur par un plan perpendiculaire à l'axe. 'Trois pièces 31, 32, 33 solidaires du carter divisent l'intérieur do celui-ci en trois compartiments égaux 41, 42, 43 î 20 le rotor est solidaire de trois palettes 51, 52 et 53 qui se déplacent respectivement dans ces compartiments - ; les deux parties de chaque compartiment respectivement £tjj et c^, sépa rées par une pâlotte sont en communication respectivement avec les prises de pression 81 et 82. La sonde se sitionne auto— 25 matiquement de façon que les pressions qui régnent dans les sous-coiapartiments a^, b^, c^ d'une part et a2» bg, Cg d'autre part, soient égales. Un jeu réduit, est ménagé entre les palettes et le carter 3 de façon à réduire les fuites entre les deux parties de chaque 30 compartiment tout en évitant les frottements qui seraient nuisibles à la sensibilité du détecteur. Le tube 1 est prolongé à l'arrière du rotor en 1apour 1'entraînement des détecteurs de position (synchrodétecteurs, résolveurs, potentiomètres, éventuellement contacts tournants) représentés globalement et sché-matiquement en 10. Les synchrodétecteurs utilisés seront de 70 34416 3 2105080 préférence du type plat montés directement sur le prolongement 1 de manière à éviter toute mécanique d1 entraînement, a A l'avant du moteur pneumatique, le tube 1 est solidaire d'un moteur de test comportant un rotor 11 et un stator 26. Les diver-5 ses informations électriques sont transmises entre les éléments mobiles et le carter fixe au moyen d'un collecteur représenté schématiquement en 12. On a représenté en 15 une chambre de décantation _de l'humidité de l'air capté par les prises de pression une résistance de dégivrage munie d'un thermostat, non visibles 10 sur la figure 1 où le tube 1 n'est pas coupé, est placée à 1*intérieur de celui-ci dans sa partie avant ; le bouchon fileté 20 permet le remplacement facile de celle-ci. Les détails du tube 1, de la résistance et de la chambre de décantation sont visibles aux figures 3,4,5>6ofc7 qui sont, à 15 plus grande échelle respectivemement des vues partiellea en coupe par deux plans de symétrie perpendiculaires passant par l'axe (figures3 et 4) et par les plans A AJ 3 B' et C G' (figures 5, 6 et 7)» La résistance de dégivrage est constituée par un fil conduc- 20 teur plat 13 , par exemple en alliage Fer-Nickel,enroulé en spi-a raie sur le fond d'un filet ménagé dans un support isolant 13, j respectives * D le fil est brasé à ses extrémités sur/ dos embouts 13Q et 13^ solidaires respectivement des éléments enfichables 13g et 13 ^ ; cette résistance est couplée à une source de courant continu 25 ou alternatif à travers le thermostat représenté schématiquement en 14 ; on a représenté en f^^3 les connexions pour le couplage à la source , le fil f^ servant à tester la résistance. L'ensemble résistance-thermostat peut être démonté en enlevant le bouchon 20; le dispositif 0^ permet de tester le bon fonctionne-30 ment de la résistance que le thermostat soit ouvert ou fermé. Le tube 1 comporte un fourreau creux 17 dans lequel est placé un mandrin 18 qui ménage les canaux 19& et 19-^figures 5, 6 et 7, par lesquels les prises de pression sont mises en communication avec les compartiments du moteur pneumatique. 70 34416 4 2105080 les prises de pression placées sur le tube sont étroites 5 pour que la tension superficielle s'oppose à l'introduction d'eau dans les canaux ; cependant de l'eau peut apparaître par condensa*-tion à l'arrêt lorsque le système de dégivrage ne fonctionne pas> 5 pour éliminer cette eau le tube comporte un renflement au niveau du moteur de test. Dans ce. renflement sont ménagées doux cavités indépendantes 15„ et 15w (une sur le trajet de chaque canal). 3. D Au centre de chaque cavité est placée une chicane,15Q et 15^» et différents trous permettent d'évacuer l'eau vers, l'extérieur. 10 Des filtres 16^ classiques, sont placés en amont des compar timents du moteur pneumatique. Le moteur de test est représenté en coupe schématique figures 8 et 9, respectivement par un plan perpendiculaire à l'axe de la sonde et par un plan passant par cet axe} il permet de posi-15 tionner angulairement la sonde lorsque l'avion sur lequel elle est montée est au sol immobile.- Il comporte essentiellement un rotor 11 muni de trois pôles magnétiques 24a, 24-^ et 240 , et un stator 26 comportant six pièces polaires 22&, 22^, 22q et 22^ 22q, 22^ associées deux à deux, et six bobines 23^ à 23^ respee-20 tivement associées à celles-ci ; suivant que l'on alimente seulement les trois bobines 23a, 23-^, et. 23Q, ou les trois autres, ou les six bobines, le rotor se positionnera de façon que ses pôles soient respectivement en face des trois premières pièces polaires, ou des trois autres, ou entre les paires de pièces polaires, 22^ 25 22^, 22^-22e, et 22o-22^; ceci permet donc de vérifier le bon fonctionnement mécanique général du détecteur et l'exactitude des informations électriques qu'il délivre pour trois positions distinctes de. la sonde. On a représenté schématiquement en S2 une source de courant continu, et en 0^ _im commutateur à trois posi-30 tions de type connu permettant d'effectuer les divers couplages des bobines, d.ont la connexion d'alimentation commune est représentée en 15 figure 1 et les connexions respectives des deux groupes en f16 et f 17 ; le commutateur Og permet do coupler à la source Sg soit la connexion f 16 soit la connexion f 17 soit 35 ces deux connexions en parallèle. 70 34416 2105080 5 Les diverses informations électriques recueillies sur des parties mobiles du détecteur sont collectées avantageusement sans introduire de couple parasite en utilisant le principe décrit dans la demande de brevet déposée par la demanderesse le 22/9/70 pour 5 "Dispositif assurant la liaison électrique permanente sans contact glissant entre des pièces en mouvement relatif"; de la même façon sont réalisées les alimentations des rotors des synchrodétecteurs et des curseurs des potentiomètres. Ils s'agit notamment de coupler î 10 - trois fils pour l'ensemble résistance-thermostat ; - quatre fils f^,f^,fg,fj groupés en pour l'alimentation des rotors des deux synchrodétecteurs 6 et 7, détecteurs qui sont couplés par exemple respectivement à un indicateur d'incidence In et à un calculateur de décrochage Is j 15 - deux fils fg»fg pour l'alimentation de deux potentiomètres, 8 et 9| dont les curseurs mobiles sont solidaires de l'axe de la sonde. On a représenté symboliquement en et les sources d'alimentation des synchrodétecteurs et des potentiomètres respectivement ainsi que les commutateurs éventuellement incorporés } 20 bien entendu ces sources peuvent être confondues. On a prévu un collecteur à 12 connexions dont trois,f^Q, f^ f^2 permettent par exemple, d'augmenter si nécessaire les intensités débitées dans certains éléments, par exemple dans la résistance de chauffage par montage en parallèle avec f^,f2• Elles peu-25 vent aussi servir au couplage d'indicateurs supplémentaires de contrôle. La figure 10 est une vue de face schématique du collecteur ï les couplages électriques sont réalisés par des ressorts , à qui roulent sans glisser dans des rainures ménagées d'une part 30 dans le rotor 61 solidaire de la sonde, et d'autre part dans le stator 62 solidaire du carter. Ces ressorts sont répartis en deux étages décalés axialement comme décrit dans la demande de brevet précitée; leur point d'ancrage sur le stator sont couplés à la prise 63 qui comporte également les bornes des fils de sortie f^ et f^ m dessynselrodétecteurs, et celles des fils f^ à d'alimentation du moteur de test. 70 34416 2105080 6 Pour ne pas surcharger lies figures, on a représenté par un seul trait les ensembles do connexions lorsque celles-ci sont placées côt3 à côte à l'intérieur de la sonde, soient : F1 pour f1, f2, f3 ; P2 pour f^ à fg et F^ pour f15 à f17 ? les 5 références et groupent respectivement les connexions f^ à f^ de la source S g à 'la prise, et fg et fg de la source à la prise. De aêïiie pour simplifier, on a utilisé los mêmes références pour les connexions à l'extérieur et à l'intérieur du détecteur d'inci-10 dence, mène lorsque ces connexions sont discontinues, c'est-à-dire lorsqu'elles comportent les lames des ressorts IL (i = 1 à 12) du collecteur 12. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés uniquement à titre d'exemples. 15 notamment le nombre de pôles du stator du moteur dèicat ot le nombre de pôles de son rotor associés à un même pôle de stator peuvent être différents, l'essentiel étant qu'il y ait au moins deux pôles au stator par pôle du rotor j le nombre de palettes du moteur pneumatique 'pourra être réduit ou augmenté suivant que la 20 plage de mesure angulaire du détecteur doit être augmentée où réduite, étant entendu que l'an a iii±cr.ît à utiliser le maximum de palettes compatibles avec Hjfflisation. envisagée. Enfin le nombre d'éléments de recopie de la position angulaire de la sonde (potentiomètres, synchro) ainsi que la nature de ceux-ci 25 peuvent être très variables en fonction notamment de l'exploitation prévue ; bien que non décrit ici,la détection de la position de la sonde peut être effectuée par tout autre moyen, par exemple optoélectronique. Enfin les dimensions desdits éléments dépendent essentiellement, 30 pour la sonde elle-même, de la vitesse du fluide où elle doit être placée et dos incidences à mesurer, et, pour l'ensemble dm corps,de la place disponible » 70 34416 7 2105080 IIEVEIÎDIGATIQNS 1# Détecteur de la direction de déplacement d'un fluide, comportant : une sonde proprement dite mobile autour de son axe constituée par un tube cylindrique muni de deux rangées do n (entier) prises,de pression identiques ; un moteur pneumatique com-5 portant une partie solidaire de la sonde et un carter fixe dans lequel se déplace une palette, solidaire de la partie mobile, en y délimitant deux chambres de volumes variables respectivement en communication avec les deux rangées de prises de pression ; et des moyens fournissant au moins -une information électrique relati-10 ve à la position angulaire de la sonde autour de son axe, ledit dispositif de détection étant caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif, dit moteur de test, permettant de contrôler le fono» tionnement du détecteur en l'absence de fluide en mouvement, ledit moteur de test comportant : 15 - un rotor, solidaire de la sonde et comportant p pôles magnétiques (p nombre entier), - un stator, solidaire du carter, concentriqiie du rotor, et comportant k p bobines (k nombre entier au moins égal à 2), associées par groupes de p, créant lorsqu'elles sont alimentées autant 20 de pôles électromagnétiques, et - des moyens pour alimenter ôélectivement r parmi les p groupes de bobines, où r est un entieï pouvant prendre toutes les valeurs de 1 à k. 2. Détecteur suivant la revendication 1 caractérisé en ce 25 que le rotor et la sonde sont concentriques et en ce que p = 3 et k = 2. 3. Détecteur suivant la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que la résistance de dégivrage et le thermostat forment un ensemble solidaire enfichable et en ce que l'ex- 10 trémité avant de la sonde comporte un bouchon démontable pour la mise en place ou le retrait dudit ensemble. 70 34416 s 2105080 4. Détecteur suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3 caractérisé en ce que, pour la transmission -des informations électriques de position de la sonde et pour l'alimentation de la résistance de dégivrage il comporte des lames de ressort 5 solidaires à leurs extrémités d'une part âtt corps de l'appareil et d'autre part du sa..partie mobile, disposées de façon à rouler sans glisser respectivement sur les parties fixes et mobiles en restant en deçà de la limite d'élasticité. 5. Détecteur suivant l'une dos revendications 1, 2, 3 ou 4 10 caractérisé en ce que la sonde.comporte un prolongement solidaire des rotors des synchrodétecteurs de transmission de la rjosition de la sonde et des curseurs des potentiomètres. 6. Détecteur suivant l'une des revendication 1, 2, 3, 4 ou 5 destiné à la mesure d'angles d'incidence inférieurs à 120°, 15 caractérisé en ce que le rotor du moteur pneumatique comporte trois palettes et en ce que le carter comporte trois compartiments, associés respectivement aux trois palettes.., chaque palette délimitant dans le compartiment associé deux chambres de volumes variables respectivement en communication avec les deux rangées 20 de prises