Brevet FR2304070A1 — publié le 19761008

La présente invention se rapporte à la mesure de la pression d'un fluide à la surface de maquettes d'essai et, plus précisément, coneerne un procédé et un dispositif de transmission des pressions captées en des points de mesure à la surface de z- quettes en forme d'ailes porteuses. On connaît divers procédés qui permettent d'effectuer de telles mesures et sont notamment applicables à la détermination de la répartition des pressions à la surface de maquettes bidimen sionnelles (c'est-à-dire en forme de cylindre à profil quelconque) ou tridimensionnelles (c'est-à-dire non cylindriques). Selon ces procédés, des orifices de prise de pression, répartis à la surface de la maquette suivant une disposition et une densité qui dépendent de sa forme et du degré de précision recherché, sont reliés à un ensemble de canalisations conduisant à des instruments de mesure. I1 est connu par exemple d'usiner à la surface de la maquette des rainures longitudinales dans lesquelles sont disposés des petits tubes percés à l'endroit où l'on désire avoir un point de mesure. Mais, du fait que ces tubes forment une partie de la surface de la maquette et en modifient le profil, ce procédé pré sente, d'une part, l'inconvénient de créer --- des discontinuités qui perturbent l'écoulement du fluide et faussent les résultats, et de limiter, d'autre part, le nombre de tubes, donc de prises de pression, dans la zone du bord d'attaque de la maquette. Selon un autre procédé connu permettant de remédier à ces inconvénients et notamment de garder une surface sans défaut, on perce des canalisations de faible diamètre à l'intérieur de la maquette, près de sa surface et dans le sens longitudinal,puis on perce des canaux, formant des prises de pression, normalement à la surface de la maquette, ces canaux rejoignant lesdites canali sations. Un tel procédé n'est cependant pas utilisable pour tous les types de maquettes, car la longueur des canalisations est tri butaire des moyens de perçage, ce qui limite, outre le nombre de prises, l'envergure utilisable pour les points de mesure, et cela d'une manière particulièrement gênante pour les maquettes tridi mensionnelles. Dans le but d'écarter les inconvénients signalés ci dessus, on a réalisé des maquettes composées de plusieurs éléments faisant apparattre, après assemblage, des dégagements intérieurs dans lesquels sont collectés des tubes transmettant la pression. Ces tubes sont reliés d'une part aux appareils de mesure et d'autre part à des canalisations percées aux endroits des joints d'assemblages dans le sens des cordes de la maquette (cela est rendu possible grâce à la possibilité de démontage des éléments) Mais, comme dans le procédé précédent, il est nécessaire de faire en sorte que lesdites canalisations viennent intercepter les canaux des prises de pression. Aux difficultés de réalisation inhérentes à cette opération viennent s'ajouter les inconvénients dus à l'assemblage des éléments de la maquette, et liés notamment aux défauts de surface, difficiles à éviter dans les zones d'assemblage, qui conduisent à des mesures imprécises. La présente invention a pour but de remédier à tous ces inconvénients au moyen dun procédé et d'un dispositif permettant de mesurer la pression d'un fluide à la surface d'une maquette de forme allongée, quelles que soient la forme de son profil, sa longueur ainsi que la répartition des points de mesure, tout en évitant les discontinuités de surface et sans qu'il soit besoin de scinder la maquette en plusieurs parties. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé qui consiste à pratiquer à l'intérieur de la maquette d'essai, dotée d'orifices formant des prises de pression qui se prolongent par des canaux perpendiculaires à la surface de la maquette, au moins une cavité longitudinale cylindrique, de préférence en forme de cylindre de révolution, dont l'emplacement et la dimension sont choisis de manière que les canaux de prise de pression y débouchent, et à introduire dans cette cavité un dispositif transmetteur de pression de forme correspondante, comportant des canalisations internes qui, après mise en place du dispositif, communiquent avec les extrémités internes des canaux et dont on relie les sorties à des appareils de mesure par des tubes extérieurs.On réalise ainsi au moyen dudit dispositif plusieurs circuits indépendants de transmission des pressiooerecueillies aux différents points de mesure de la surface de la maquette. Un tel procédé se distingue par une grande simpicité alliée à une excellente efficacité et à une mise en oeuvre rapide et très économique. Il évite la présence de discontinuités à la surface de la maquette d'essai, qu'il est désormais inutile de décomposer en plusieurs parties, et permet d'éliminer les réseaux complexes de canalisations indépendants de transmission de pression utilisés antérieurement, de sorte qu'on obtient une transmissIon parfaite et sans fuites des pressions captées à ia surface de la maquette. L'invention a également pour objet un dispositif permettant de mettre en oeuvre un tel procédé. Ce dispositif consiste essentiellement en une pièce cylindrique susceptible d'être introduite dans une cavité de forme correspondante pratiquée à l'inté- rieur de ia maquette, cette pièce comportant des canalisations internes et des rainures superficielles reliées à celles-ci et disposées de telle sorte que, après mise en place de ladite pièce dans ladite cavité, les extrémités internes des canaux de prise de pression débouchent dans lesdites rainures, Les rainures superficielles peuvent être des gorges annulaires isolées par des joints d'éfanchéité élastiques également annulaires, ou des rainures longitudinales réparties sur le pourtour du dispositif.Chaque rainure superficielle peut être reliée à une seule canalisation interne, ou à plusieurs canalisations, et de préférence à toutes, par des conduits internes individuellement obturables, ce qui permet alors de réaliser aisément diverses combinaisons de répartition des prises de pression avec un nîeme dispositif. Un dispositif transmetteur de pression selon l'invention peut être subdivisé en plusieurs tronçons , dans le cas de maquettes de grande longueur, ces tronçons étant assemblés bout à bout par des petits raccords tubulaires introduits dans les canalisations longitudinales. Le dispositif selon l'invention procure une économie appréciable dans la réalisation d'un ensemble de mesure de pression sur maquettes, car il suffit de percer dans des maquettes de dimensions variées une cavité pouvant servir de logement à Lfl dispositif transmetteur de pression déterminé pour que celui-ci soit utilisable sur toutes ces maquettes. L'invention s'applique de manière particulièrement avantageuse à la mesure des pressions au bord d'attaque de maquettes ae petites dimensions, et cela aussi bien dans le domaine aérodynamique que dans le domaine hydrodynamique. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemplesrDn limitatifs, permettra de bien corprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente en perspective une partie du bord d'attaque d'une maquette d'aile dotée de prises de pression et d'une cavité interne. La figure 2 représente une vue de bout de l'objet de la figure 1. La figure 3 représente à la manière de la figure 2, une maquette dotée de deux cavités internes. La figure 4 montre en perspective un transmetteur de pression selon l'invention placé dans une cavité interne de la maquette. Les figures 5 et 6 représentent, à la manière de la figure 4, deux va-rianves de réalisation du transmetteur de pression. La figure 7 représente une aemi-section droite du transmetteur de pression de la figure 6, montrant le détail d'une variante de réalisation. La figure 8 représente d'une manière simplifiée un transmetteur de pression réalisé en plusieurs tronçons. Sur les parties extrados et intrados du bord d'attaque d'une maquette d'aile 1, des orifices de prise de pression al, a2, ... sont percés suivant une ligne B tracée à la surface de la maquette. Ces orifices se prolongent par des canaux cl, a2, percés perpendiculairement au profil de la maquette, comme l'indi quert les figure 2 et 3, et sont espacés les uns des autres en envergure selon des distances dl2, d23, ... égales ou différentes, de manière à éviter notamment les Interactions entre prises de pression. tomme le montre la figure 2, tous les canaux c1,c2,... interceptent un contour circulaire 2 de rayon R, c'eat-à-dire qu'ils débouchent dans une cavité 3en forme de cylindre de révolution ayant pour base le contour 2, creusée à l'intérieur de l'aile 1 selon la direction longitudinale de celle-ci et, de préférence, le plus près possible du bord d'attaque; cette cavité 3 peut s'étendre sur une partie ou sur la totalité de l'envergure de l'aile. Dans le cas d'une maquette bidimensionnelle où les prises de pression sont souvent distribuées sur une ligne B d'allure hélicoidale, il apparat nécessairement pour chaque canal Ci une sortie distincte dans la cavité 3. Par contre, si l'on désire relever les pressions suivant une ligne C contenue dans un plan passant par une corde de l'aile, il surfira,pour éviter les croisements de canaux tels que ceux qui correspondent aux orifices a5 et a7 (figure 2), de prévoir deux cavités 3a et 3b (figure 3) de rayons respectifs Ra et Rb, Judicieuserent placées à l'intérieur de l'aile 1.Plus généralement, et notauxent pour la mesure des pressions au bord d'attaque, on pourra réaliser autant de cavités 3a, 3b, ... qutil faudra pour éviter, d'une part, les intersections de canaux et pour permettre, d'autre part, un relevé partiel ou total des pressions suivant les cordes de la maquette. Chaque cavité 3 sert de logement à un transmetteur de pression 6. il s'agit d'une pièce cylindrique de forme correspondante qui possède à sa périphérie une série de gorges annulaires 9 (figure 4) espacées, une gorge sur deux étant garnie d'un joint d'étanchéité 10 annulaire en matière t9astique, par exemple en élastomère, qui assure l'isolement des gorges libres. Dans la partie centrale du transmetteur 6 sont percées des canalisations Y longitudinales, régulièrement réparties autour de l'axe 5 com mun au transmetteur 6 et à son logement 3. Ces canalisations, de préférence ferlées à leur extrémité 4, sont chacune raccordées par leur extrémité ouverte à un tube eapilaire 11 relié à un appareil de mesure respectif (non représenté). La mise en comilunication des canalisations 7 et des gorges annulaires 9 libres, lesquelles sont placées respectivement au moment du montage en regard de l'extrémité interne d'un canal c1, c2,... de prise de pression correspondant, est assurée par des conduits radiaux 8 percés dans le dispositif transmetteur 6. Ainsi, le cheminement de la pression dans tout le dispositif s'effectue pour chaque point de mesure suivant un circuit distinct tel que celui qui est indiqué sur la figure 4 pour la prise aq par les flèches Fl, F2 et F. Selon une variante de réalisation illustrée par la figure 5, les joints d'étanchéité 10 placés à l'intérieur de certaines gorges 9 sont remplacés par des joints 14 également annulaires et élastiques, mais rapportés dans des saignées circulaires 12 pratiquées sur le pourtour de chaque saillie circulaire 13 séparant deux gorges 9 consécutives. L'utilisation de joints ainsi disposés, qui peuvent être en caoutchouc ou en élastomère, permet d'augmenter le nombre de gorges 9 utiles, c'est-à-dire de resserrer les points de mesure sur la ligne B. Il est également avantageux, dans le but d'accroitre les possibilités d'adaptation du dispositif transmetteur de pression, de faire communiquer par des conduits 8 toutes les gorges annulaires 9 à chaque canalisation longitudinale 7. Cette nouvelle disposition des conduits 8 permet de réaliser, avec un même transmetteur de pression 6, plusieurs répartitions différentes des prises de pression à la surface de la maquette; il suffira pour cela de boucher avant montage, par un moyen simple (non représenté), par exemple avec du mastic souple, les conduits 8 superflus selon chaque répartition désirée. Dans le cas de la mesure de pressions sur des maquettes tridimensionnelles, il est nécessaire, du fait que la forme du profil évolue le long de ltenvergure, de disposer les prises de pression sur une ligne contenue dans un plan passant par une corde de la maquette. Une variante de réalisation adaptée à ce cas est illustrée par la figure 6, où l'on voit une série d'orifices de prise de pression el, e,, .... disposés suivant une telle ligne C. Le transmetteur de pression 6 est alors dépourvu de gorges annulaires 9 et chaque canalisation longitudinale 7 communique, par l'intermédiaire d'un conduit radial 8, avec une rainure 15 pratiquée en direction longitudinale à la surface du transmetteur. Chacune de ces rainures, placée en regara d'un canal correspondant de prise de pression, par exemple le canal c , assure le cheminement de la pression suivant un trajet indique par les flèches F4, F5 et F6. Dans ce dernier mode de réalisation, il est possible de se passer des joints d'étanchéité 10,14 nécessaires dans le cas des transmetteurs conformes aux figures 4 et 5 (qui peuvent être rigides, par exemple réalisés en métal), l'isolement entre les rainures 15 étant maintenant obtenu en utilisant un transmetteur réalisé en une matière déformable élastiquement, par exemple en élastomère. On donne alors-au contour extérieur du transmetteur une dimension légèrement supérieure à celle du contour interne de son logement 3, de telle sorte qu'après sa mise en place le transmetteur se trouve comprimé et assure lui-même l'étanchéité désirée. Afin de pouvoir adapter un transmetteur de pression à des répartitions très variées de prises de pression à la surface de maquettes, tridimensionnelles il est avantageux d'augmçnters comme-ie montre ia figure I, ie-nomnre ae rainnres ic, et ae relier chaque canalisation 7 à lûs le plusieurs rainures par des conduits 8 en nombre également augmenté. En obturant les conduits 8 superflus, par exemple par un bouchon en matière souple, il est possible d'adapter rapidement et simplement le transmetteur à la répartition choisie pour les prises de pression. Un transmetteur de pression selon invention peut être constitué par la réunion de plusieurs éléments 6a, 6b =v.. mis bout à bout et reliés les uns aux autres par de petits tubes 17 (figure 8) introauits dans les canalisations longitudinales 7 au aroit de leur plan de jonction. Cette disposition permet d'éviter les difficultés qu'offriraient des perçages de grande longueur pour réaliser les canalisations 7 d'un transmetteur monobloc destiné à une maquette très iongue. REVENDICATIONS 1.- Procédé permettant de mesurer la pression d'un fluide à la surface d'une maquette d'essai de forme allongée dotée d'orifices formant des prises de pression qui se prolongent par des canaux percés normalement à ladite surface, caractérisé par le fait que l'on pratique à l'intérieur de la maquette au moins une cavité cylindrique longitudinale dans laquelle débouchent les canaux des prises de pression et où l'on introduit un dispositif transmetteur de pression de forme correspondante, comportant des canalisations ^ - Internes qui, après mise en place du dispositif, communiquent avec les extrémités internes des canaux et dont on relie les sorties à des appareils de mesure par des tubes extérieurs formant avec ledit dispositif plusieurs circuits indépendants de transmission de pression. 2.- Dispositif transmetteur de pression permettant la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste en une pièce cylindrique comportant des canalisations internes longitudinales et, à sa périphérie, des rainures superficielles isolées les unes des autres, reliées par des conduits internes auxdits canal et disposées de telle sorte que, après mise en place de la pièce dans la cavité, les extrémités internes des canaux de prise de pression débouchent dans lesdites rainures. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les rainures superficielles sont des gorges annulaires espacées selon la direction longitudinale du dispositif. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les gorges sont alternativement libres et garnies d'un joint d'étanchéité annulaire, 5. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que toutes les gorges sont libres et isolées les unes des autres par des joints d'étanchéité annulaires placés sur le pourtour des parties séparant les gorges consécutives. 6.- Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait que les joints d'étanchéité sont en élastomère. 7- Dispositif selon la rcvndcation 2, caractérisé par le fait que les rainures/sont des rainúres longitudinales espacéessur le pourtour du dispositif. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il est réalisé en élastomère. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé par le fait que chaque rainure libre est reliée par un conduit interne à une seule canalisation longitudinale. 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé par le fait que chaque rainure libre est reliée à plusieurs canalisations longitudinales par des conduits internes individuellement obturables. 11.- Dispositif selon l'unequelconque des revendications 2 à 10, caractérisé par le fait qu'il est subdivisé en plusieurs tronçons assemblés bout à bout au moyen de petits éléments tubulaires pénétrant dans les canalisations longitudinales respec tives et assurant leur raccordement. 12.- Application du procédé selon la revendication 1 ou du dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 11 à la détermination de la répartition des pressions à la surface de maquettes dressai bidimensionnelles ou tridimensionnelles, dans le domaine aérodynamique ou hydrodynamique.