Brevet FR2173739A1 — publié le 19731012

L'invention est relative aux feux de position destinés à signaler la présence et la position d'un mobile, et elle concerne plus spécialement (parce que c'est dans ce cas que son application semble devoir offrir le plus d'intérêt), mais non exclusivement, parmi ces feux, ceux destinés à signaler la présence d'aéronefs et notamment d'avions supersoniques. Le terme 'feux de position devra être interprété comme désignant les feux appelés couramment feux d'anti-collision. Dans la plupart des cas, la courbe photométrique d'émission d'un feu de position doit répondre à des normes précises, fixant la répartition de l'intensité lumineuse dans l'espace et imposant souvent un champ angulaire d'émission étroit suivant une dimension au moins. A titre d'exemple, on peut mentionner les feux de fuselage d'avions, dont émission lumineuse doit se faire dans une zone de révolution présentant une ouverture verticale de 60 , avec une concentration élevée du flux lumineux à proximité du plan horizontal de l'avion. La réalisation d'un feu répondant à cette condition est compliquée par les impératifs de montage sur avion. Les parties extérieures à la "peau" de l'avion ne doivent pas constituer une saillie augmentant de façon excessive la trainée.Les dimensions, le poids et la consommation d'énergie du feu doivent être aussi réduits que possible. Enfin, la fiabilité de fonctionnement doit être élevée. Les feux de position existants à ce jour et présentant une répartition de l'intensité lumineuse conforme aux normes font appel à une source d'émission de lumiere concentrée, disposée entre un réflecteur classique et une lentille ou un miroir d'orientation du faisceau de sortie. Pour que ce montage assure une répartition satisfaisante du flux lumineux émis en conservant une dimension réduite de l'organe optique de sortie, il est nécessaire que la source soit de dimensions très réduites. On a jusqu'à présent utilisé dans ce but des lampes à incandescence et, en particulier, des lampes à iode. Mais ces lampes ont l'inconvénient d'une durée de vie faible, donc d'une fiabilité mé- diocre, d'un rendement lumineux relativement peu élevé et d'une sensibilité excessive aux vibrations mécaniques. La présente invention a pour but, surtout, de rendre les feux de position tels qu'ils répondent mieux que jusqu'à ce jour aux diverses exigences de la pratique, en atténuant dans une très large mesure les inconvénients ci-dessus signalés et notam ment en écartant la condition d'une dimension des sources faible par rapport à la dimension des organes optiques de sortie. Dans ce but, l'invention propose notamment un feu de position comprenant une source lumineuse encastrée dans la cellule du véhicule et placée à l'intérieur d'un réflecteur intégrant, comportant une ouverture de sortie du flux lumineux émis par la source de section droite notablement inférieure à la section dudit réflecteur suivant un plan parallèle à l'ouverture passant par le centre de la source, et un système optique placé hors dudit obstacle, recevant le flux lumineux sortant par ladite ouverture et le transformant en un faisceau présentant un développement angulaire faible dans un plan au moins. Le réflecteur intégrant, contrairement à ceux qui ont été utilisés jusqu'à présent et qui comportaient une ouverture de sortie qui constituait la plus grande section du réflecteur, permet d'obtenir un faisceau de sortie qui présente une ouverture angulaire relativement faible, même lorsque la source lumineuse constitue un volume qui présente autour de l'axe passant par le centre de la source et le centre de l'ouverture un encombrement qui est une fraction importante de la section droite du réflecteur dans ce même plan. Le réflecteur peut présenter dans un plan passant par l'axe suivant lequel sont alignés le centre de la source et celui du système optique, une section circulaire, en forme d'ellipse, ovoSde ou, mieux encore, tracée de façon à répondre au mieux aux caractéristiques particulières de la source utilisée. Dans le premier cas, et si le réflecteur intégrant présente une symétrie de révolution, son fonctionnement se rapproche quelque peu de celui d'une sphère intégrante d'Ulbricht. Toutefois, le rayon de la sphère sera toujours beaucoup moins important par rapport à l'encombrement de la source lumineuse dans le cas du réflecteur suivant l'invention que dans celui de la sphère d'Ulbricht.D'autre part, au lieu du revêtement intérieur diffusant utilisé dans la sphère d'Ulbricht, le réflecteur suivant l'invention sera poli intérieurement pour constituer un miroir à haut pouvoir de réflexion. Par ailleurs, l'ouverture de sortie, aussi réduite que possible dans le cas de la sphère d'Ulbricht, présentera dans le cas de l'invention un angle solide notable de façon à réduire le nombre de réflexions que subissent la majeure partie des rayons avant de sortir de la sphère. Pratiquement, on utilisera en géné ral une ouverture de sortie délimitée par un cône d'angle au sommet constituant un compromis entre le diagramme imposé, les dimensions de la source et le volume disponible. La source lumineuse utilisée dans le feu de position suivant l'invention pourra être constituée par un faisceau de lampes à halogène de type classique, la multiplication des lampes augmentant la fiabilité de l'ensemble. Toutefois, on utilisera en général de préférence un tube à décharge dans un gaz à basse pression, tel que le xénon. Un tel tube présente de nombreux avantages : son endurance et son rendement lumineux sont élevés. I1 se prête parfaitement à un fonctionnement par éclats très brefs (de l'ordre de 100 es) et très intenses avec une période de répétition du même ordre que les lampes utilisées auparavant (de l'or- dre de 800 ms en général).Lorsque le réflecteur intégrant et le système optique de sortie présentent une symétrie de rdvolu- tion, le tube à décharge sera avantageusement bobiné de façon à lui donner une forme plus ramassée autour de son centre. Ce tube sera placé en général de façon que l'axe suivant lequel il est bobiné fasse un angle d'environ 450 avec l'axe joignant son centre au centre de l'ouverture. Si le réflecteur présente au contraire une symétrie cylindrique, le tube à décharge sera droit et disposé parallèlement aux génératrices du réflecteur. Les fréquences d'amorçage des tubes à décharge se plaçant dans le domaine des fréquences radioélectriques utilisées en aviation, les feux destinés au montage sur avion devront être munis d'un blindage radioélectrique. Ce blindage pourra être constitué par une cage de Faraday formée partiellement par des bandes métalliques d'épaisseur et de largeur faibles déposées sur la face de sortie du système optique suivant un réseau dont le pas est choisi en fonction des fréquences les plus élevées à arrêter. L'invention comprend, mises à part les dispositions cidessus mentionnées, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps que les précédentes, mais dont cer- taines pourraient, le cas échéant, être utilisées isolément. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un feu de position constituant un mode particulier de réalisation de l'invention ainsi que d'une variante de celui-ci. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la fig. 1 montre schématiquement un feu de position destiné à être monté sur la partie supérieure du fuselage d'un avion, constituant projecteur anti-collision, en coupe suivant un plan vertical de symétrie - la fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la fig. 1, la lampe étant représentée en vue extérieure - la fig. 3 est une vue de dessus du feu de la fig. 1, le prisme et le demi-réflecteur supérieur étant enlevés - la fig. 4 est un schéma optique à grande échelle - la fig. 5 est un schéma de principe d'un feu de position constituant une variante de celui de la fig. 1, utilisable notamment en bout d'aile, représenté en coupe suivant son plan de symétrie - la fig. 6 est une vue en coupe suivant la ligne VI-VI de la fig. 5. Le feu de position illustré à titre d'exemple en fig. 1 à 3 est destiné à fournir un faisceau lumineux plat, de révolution autour de l'axe vertical de l'avion, intense dans tous les azimuts, tout en ne faisant que légèrement saillie à partir du dos de l'avion. Le feu de position comporte un carter ou boitier 10 ouvert, de forme allongée, encastré dans la peau 11 et maintenu sur celle-ci par des vis 12 ou tout autre organe convenable. Ces vis 12 maintiennent également une surface transparente 13 de forme profilée, fermant l'ouverture du carter, faisant saillie à partir de la peau de l'avion et qui sera par la suite appelée "globe". Ce globe est en général en verre résistant bien aux variations de température. Le carter 10 et le globe 13 constituent une enceinte de protection dans laquelle sont placés les autres constituants du feu de position. Ces organes comprennent une source lumineuse constituée par un tube 14 à décharge dans le xénon à basse pression, terminé par deux embouts parallèles 15 et 16 portant les électrodes d'alimentation 18 et 19, et dont la partie intermédiaire d'émission lumineuse est bobinée autour d'un axe faisant un angle d'environ 45" avec le plan des embouts. La lampe est montée dans un socle 17 qui maintient les embouts dans un plan horizontal et soutient l'électrode d'amorçage 30. Les électrodes 18 et 19 sont alimentées depuis l'extérieur du boîtier par deux conducteurs blindés non représentés. Le socle ou embase 17 est solidaire d'un réflecteur intégrant de forme générale sphérique 20. Ce réflecteur est en deux pièces 21 et 22, raccordées par des moyens non représentés dans le plan médian des embouts, emprisonnant le socle ou embase 17. La partie inférieure 21 du réflecteur intégrant 20 est fermée. La partie supérieure 22 présente une ouverture circulaire dans un plan parallèle à celui passant par le centre de la source et les embouts, dont la section droite est du même ordre que le diamètre d'enroulement du tube 14. Une collerette supérieure rabattue 23 de la partie supérieure 21 emprisonne un renflement 24 d'un système optique de sortie, désigné dans son ensemble par la référence 25. Le système optique illustré en fig. 1 à 3 est constitué par un prisme à réflexion totale de révolution, affectant une forme générale torique. Ce prisme est délimité par une face de sortie 26 de forme cylindrique, par une face à réflexion totale 27 de forme conique à pointe dirigée vers le bas, et par une face d'entrée 28 en forme de cône à grand angle au sommet. Le diamètre de la face de sortie 26 est du même ordre que le diamètre extérieur de la partie enroulée du tube à décharge 14. L'ensemble constitué par le réflecteur intégrant 20, le tube à décharge qu'il porte et le système optique de sortie est maintenu dans le carter 10 par des pattes 29 à un niveau tel que le faisceau fourni par l'optique de sortie soit dégagé de la peau Il de l'avion tout en faisant une saillie minimum à partir de cette peau. Le prisme constituant le système optique de sortie est prévu pour reprendre le faisceau de lumière provenant du réflecteur intégrant, que cette lumière provienne directement du tube 14 ou de la surface du réflecteur après une ou plusieurs réflexions, et émettre la majeure partie de l'énergie lumineuse sous forme d'un faisceau plat. L'ouverture de ce faisceau suivant un plan vertical étant fixée par des normes, le tracé s'effectuera à partir de cet angle. La fig. 4 montre le tracé des rayons frappant la face d'entrée 28 suivant un cercle présentant un rayon moitié du cercle externe. Le faisceau représenté à partir de la face de sortie 25 correspond sensiblement à l'intégralité de cette face. On voit qu'il correspond à un faisceau attaquant la face d'entrée 28 suffisamment large pour que la majeure partie de l'énergie incidente s'y trouve concentrée. Etant donné que certains des rayons qui viennent frapper la face d'entrée 28 ont subi plusieurs réflexions, il est évidemment souhaitable que la face intérieure de la sphère ait un facteur de réflexion aussi élevé que possible. On se souviendra en effet que l'intensité I transmise après n réflexions sur une surface ayant un facteur de réflexion p est reliée à l'intensité initiale Io par la relation I = pn Io . Dans la pratique, on utilisera une sphère en aluminium poli de façon spéculaire, dont le coefficient de réflexion dépasse 0,7. Pour augmenter encore la concentration du faisceau lumineux, ou en d'autres termes réduire l'angle,5 de sortie pour un angle d'entrée X donné, on pourra donner aux faces d'entrée 28, à réflexion totale 27 et de sortie 26 une génératrice non pas plane, mais en arc de cercle pour faire jouer à la face 28 un rôle de dioptre convexe et à la face 27 un rôle de miroir concave. De telles formes sont indiquées schématiquement en tirets sur les fig. 1 et 4. Pour réduire les pertes lumineuses, la face à réflexion totale 27 doit être munie d'un revêtement réfléchissant (dépôt mince d'argent ou d'aluminium) qui renvoit les rayons lumineux arrivant sous une incidence insuffisante. De plus, la face de sortie 26 est de son côté munie d'une grille constituée par des bandes métalliques très minces et très étroites. Cette grille est reliée au réflecteur intégrant 20 et à la couche réfléchissante métallique revêtant la face à réflexion totale 27 de façon à constituer avec elle une cage de Faraday évitant l'émission de parasites à fréquences radioélectriques. Les bandes déposées sur la face 26 pourront avoir une épaisseur très faible, de quelques microns, et une largeur de quelques dixièmes de millimètres de façon à ne pas réduire sensiblement le flux lumineux. Le métal déposé pourra être notamment de l'aluminium, de l'argent, du cuivre ou du nickel, mais ces exemples ne doivent pas être considérés comme limitatifs. Le feu de position qui vient d'être décrit émet un faisceau sensiblement plat et de révolution, qui peut être soit continu, soit à éclats. Le tube à décharge 14 peut être remplacé par un faisceau de lampes à iode de type classique. Dans ce cas, il n'est plus indispensable de constituer une cage de Faraday autour de la lampe. Le feu de position ainsi réalisé présente sur les feux antérieurs de nombreux avantages : son rendement lumineux est élevé bien que son encombrement reste faible, la section droite du réflecteur intégrant 20 pouvant être peu supérieure à l'en- combrement du tube à décharge dans un plan horizontal (diamètre de l'ordre du double par exemple). La sécurité de fonctionnement est très supérieure à celle des lampes antérieures, la durée de vie étant beaucoup plus longue. Enfin, le tube à décharge peut fournir des éclats très brefs, mais de haute énergie. Le feu de position illustré de façon extrêmement schématique en fig. 5 et 6 est destiné à fournir un faisceau relativement plat, mais dans un secteur angulaire réduit, par exemple en vue de son utilisation comme feu de bout d'aile ou de queue. On retrouve sur les fig. 5 et 6 un tube à décharge 14a, cette fois de forme rectiligne. Ce tube est placé au centre d'un réflecteur intégrant 20a constitué par une paroi cylindrique à intérieur poli, en aluminium par exemple, munie d'une ouverture sensiblement rectangulaire. Cette ouverture est fermée par un système optique 25 constitué par une lentille cylindrique en forme de ménisque qui reprend le faisceau d'entrée provenant du tube 14, soit directement, soit après une ou plusieurs réflexions et le concentre sous forme d'un faisceau de faible ouverture. Dans le mode de réalisation illustré en fig. 5, la lentille n'est pas de forme absolument cylindrique. Sa face de sortie 26a est incurvée et affecte une forme en "tonneau", de façon à resserrer également le faisceau légèrement dans le plan de la fig. 5. Le réflecteur intégrant peut lui aussi être "en tonneau", comme indiqué en tirets. Comme dans le cas des fig. 1 à 4, le système optique de sortie est muni sur la face 26a d'une grille constituée de bandes métalliques étroites et minces, formant avec le réflecteur intégrant 20a une cage de Faraday de blindage contre les parasites radioélectriques. La dimension de maille de la grille sera évidemment choisie pour assurer un blindage satisfaisant pour les fréquences les plus élevées émises par le tube à décharge. L'invention ne se limite évidemment pas aux modes particuliers de réalisation qui ont été représentés et décrits à titre d'exemples et il doit être entendu que la portée du présent brevet s'étend aux variantes de tout ou partie des dispositions décrites restant dans le cadre des équivalences. REVENDICATIONS 1. Feu de position destiné à signaler la présence d'un mobile, comprenant une source lumineuse encastrée dans le mobile et placée à l'intérieur d'un réflecteur intégrant comportant une ouverture de sortie du flux lumineux émis par la source de section droite inférieure à la section dudit réflecteur suivant un plan parallèle à l'ouverture passant par le centre de la source et un systeme optique placé hors dudit mobile recevant le flux lumineux sortant par ladite ouverture et le transformant en un faisceau présentant un développement angulaire faible dans un plan au moins. 2. Feu de position suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit réflecteur présente une section circulaire, en forme d'ellipse ou ovoïde suivant un plan passant par un axe suivant lequel sont alignés l'ouverture, le centre de la source et le système optique. 3. Feu de position suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système optique comprend un prisme à réflexion totale présentant une face d'entrée recevant le faisceau sortant par ladite ouverture, et une face à réflexion totale revêtue au moins partiellement d'une couche métallique mince réfléchissante. 4. Feu de position suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'une au moins desdites faces d'entrée et à réflexion totale est convexe pour donner au faisceau de sortie une ouverture angulaire inférieure à celle du faisceau d'entrée. 5. Feu de position suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite source est un tube à décharge dans un gaz rare à basse pression. 6. Feu de position suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le tube est bobiné et en ce que le réflecteur présente une symétrie de révolution autour d'un axe passant sensiblement par le centre de la lampe. 7. Feu de position suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'axe autour duquel le tube est bobiné fait avec l'axe de révolution un angle correspondant à un effet d'ombre sensiblement minimum. 8. Feu de position suivant la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le système optique comprend un prisme dont la face à réflexion totale affecte la forme d'un cône de révolution à génératrices droites ou courbes, centré sur ledit axe de révolution. 9. Feu de position suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le tube est rectiligne et en ce que le réflecteur présente une symétrie cylindrique. 10. Feu de position suivant l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le tube est excité pour fournir des éclats dont la durée est de l'ordre du dixième de milliseconde. 11. Feu de position suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la source est constituée par un faisceau de lampes à halogène. 12. Feu de position suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réflecteur intégrant est logé dans un carter encastré dans le mobile, fermé par un globe transparent faisant saillie à partir de la peau du mobile. 13. Feu de position suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système optique comporte un revêtement métallique en forme de grille constituant avec le réflecteur intégrant en matériau métallique qui le porte une cage de Faraday. 14. Application du feu suivant l'une quelconque des revendications précédentes aux avions supersoniques comme feu d'anticollision, l'optique étant recouverte d'un globe profilé dans le sens du déplacement de l'avion.