Brevet FR2363257A1 — publié le 19780324

a présente invention concerne des dispositifs servant à supprimer une charge électrostatique, notamment des dispositifs de décharge électrostatique, destinés à supprimer des aéronefs la charge électrostatique qui constitue une source de parasites nuisibles pour le fonctionilement des moyens de transmission par radio et de navigation. Les dispositifs de décharge électrostatique sont utilisés pour réduire les parasites de caractère électrostatique troublant la réception radio et pour protéger les éléments de construction des aéronefs contre la destruction par les coups de foudre directs. On contact les dispositifs de décharge électrostatique à "champ de zéro" constitués par un élément de résistance sous forme d'une tige protégée par une couche isolante, relié à une électrode a effet couronne réalisée sous la forme de deux petites aiguilles et avec une embase conductrice de l'électricité pour la fixation à l'aéronef. Pour des valeurs déterminées du potentiel correspondant au seuil de production de l'effet couronne du dispositif de décharge électrostatique, ce dernier commence à fonctionner en régime électrostatique. Le courant de décharge à effet couronne passe du corps de l'aéronef à travers l'embase conductrice de l'électricité, l'élément de résistance, l'électrode à effet couronne et la charge s'écoule dans l'atmosphère. L'élément de résistance contribue à la réduction des parasites dus à la décharge à effet couronne troublant le, fonction- nement de l'équipement radio. La conception des dispositiff de~décharge électrostatique de ce type ne prévoit pas la protection de l'élément de résistance contre les surcharges électriques engendrées lors des décharges dues à la .f,9dre? dont les valeurs de courants atteignent des dizaines de mil- liers d'ampères. En cas de coup de foudre direct, ces dispositifs de décharge sont complètement détruits et n'assurent plus la protection contre la destruction des éléments de construction de l'aéronef dans la zone de montage de ces dispositifs de décharge. On connatt également des dispositifs de décharge électrostatique comportant une protection d'isolation contre les destructions de l'élément de résistance lorsqu'ils sont frappés par la foudre. Ges dispositifs de décharge comportent également un élément de résistance intérieur, protégé par un tube isolateur, qui entoure l'élément de résistance relié électriquement à une électrode à effet couronne en forme d'aiguille et à une embase conductrice de llélec- tricité. Ils comportent en outre un tube métallique, fixé de l'extérieur sur le tube isolateur et constituant un éclateur d'ionisation avec l'embase conductrice de l'électricité, cette dernière constituant un ensemble de fixation à l'aéronef. La pointe de l'électrode à effet couronne ne sort pas au-delà de l'extrémité du tube isolateur ce qui évite partiellement, en présence du tube métallique, la décharge de la foudre dans l'électrode à effet couronne. Le dispositif de décharge électrostatique n'est pas détruit seulement dans le cas où le courant de décharge de la foudre parcourt le circuit trabe métallique - éclateur d'ionisation qui est le siège d'une décharge en arc - embase conductrice de l'électricité - corps de l'aéronef". Cependant, une telle construction du dispositif de décharge électrostatique ne satisfait pas aux exigences de protection des éléments de l'aéronef contre les destructions en cas de coup de foudre sur l'aéronef, étant donné que malgré la distance relativement grande de l'éclateur d'ionisation, la décharge de la foudre se produit dans l'éîèctrode à effet couronne, ce qui conduit à la destruction de l'élément de résistance et du tube isolateur. En outre, dans la construction-donnée, la protection contre l'onde atmosphérique de choc qui accompagne la décharge de la foudre n'est pas prévue. L'inconvénient important de cette construction réside dans le fait qu'elle comporte un tube métallique qui n'est pas relié électri quement au corps de l'aéronef, ce qui conduit à la baisse des carac téristiques électriques du dispositif de décharge électrostatique. En outre, à la suite d'une décharge de la foudre dans l'aéronef, pendant que le courant de la foudre parcourt le circuit tube mdtalli- que conducteur de l'électricité - éclateur d t ionisation - embase conductrice de l'électricité, il se produit une vaporisation partielle du métal- du tube métallique conducteur de l'électricité et de l'embase conductrice de l'électricité, puis la précipitation des vapeurs métalliques sur le tube isolateur à ltendroit de l'éclateur d'ionisation et des brûlures de part en part du tube isolateur, ce qui conduit ultérieurement à des claquages locaux de l'éclateur d'ionisation ce qui à son tour influe nuisiblement sur le fonctionnement du dispositif de décharge en régime électrostatique. Un autre inconvénient des dispositifs de décharge électrostatique réside en ce que leur robustesse mécanique insuffisante ne permet pas de les utiliser avec un vent debout dans le secteur avant d'un aéronef. On s1 est posé le problème de mettre au point un dispositif de décharge électrostatique qui, en plus de son rale essentiel de réduire les parasites de nature électrostatique troublant le fonctionnement des moyens de transmission par radio et de navigation, assurerait une protection parfaite des éléments entrant dans la construction de l1 aéronef tant dans un courant d'écoulement que dans un vent debout vis-à-vis de l'action répétée de la foudre. L'invention a donc pour objet un dispositif de décharge électrostatique constitué par une électrode à effet couronne disposée coaxialement avec un élément de résistance et un dispositif de fixation, reliés électriquement entre eux et une douille d'isolation qui est entourée de 11extérieur par une électrode circulaire formant un éclateur d'ionisation avec le dispositif de fixation, l'électrode à effet couronne et 1' élément de résistance, étant fixés à l'intérieur de ladite douille, caractérisé en ce que l'électrode à effet couronne est également reliée électriquement à l'électrode circulaire et sort au-delà des limites de la douille d'isolation. I1 est souhaitable de réaliser la connexion électrique de l'é- lectrode à effet couronne et de l'électrode circulaire à l'aide d'une douille exécutée à partir d'un matériau conducteur de courant, en une seule pièce avec l'électrode circulaire. I1 est préférable de protéger la partie saillante de l'électro- de à effet couronne par un corps en matériau isolant présentant des entailles disposées de telle façon et possédant un profil tel qu'elles amortissent 11 onde atmosphérique de choc due à la décharge de la foudre dans l'électrode à effet couronne. Le dispositif de décharge électrostatique proposé assure une protection parfaite des éléments de construction de l'aéronef contre la destruction par la foudre, vu que la partie saillante de l'élec- trode à effet couronne provoque la décharge de la foudre dans le dispositif de décharge électrostatique, dont la construction prévoit la protection de l'élément de résistance. Le corps de protection avec les entailles permet également de protéger les éléments de construction de l'aéronef contre la des truction par l'onde atmosphérique de choc accompagnant la décharge de la foudre dans l'électrode à effet couronne et donne la possibilité d'utiliser ces dispositifs de décharge dans le courant d'air, dans le secteur avant de l'aéronef. La construction proposée du dispositif de décharge électrostatique permet de conserver ses caractéristiques électriques après l'impact de la foudre. Les avantages de. l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre faite en se référant au dessin anne- xé donné à titre d'exemple et sur lequel la Fig. 1 représente une coupe longitudinale partielle du dispositif de décharge électrostatique de l'invention; la Fig. 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la Fig. 1. te dispositif de décharge électrostatique (Fig. 1) comporte une électrode à effet couronne 1 (Fig. 1) réalisée sous forme d'une aiguille en matériau réfractaire, par exemple en tungstène. L'électrode de à effet couronne 1 est reliée électriquement à une électrode annulaire 2 réalisée en un matériau conducteur de courant en une seule pièce avec une douille 3. Sur l'électrode annulaire 2, on a prévu les arêtes biseautées, aiguisées vers la surface extérieure. Elle forme un éclateur d'ionisation 4 avec un dispositif de fixation dont une extrémité est réalisée en forme de tige 5 tandis que son autre extrémité a la forme d'un cylindre 6 à paroi mince et avec les arêtes 9 biseautées, aiguisées vers la surface extérieure du cylindre 6. Sur la tige 5, on a pratiqué un filetage servant à la fixation à l'aéronef. La cavité du cylindre 6 à paroi mince sert de logement pour une douille d'isolation 7 assemblée par vissage dans le cylindre 6. La douille d'isolation 7 est entourée de l'extérieur par l'électrode circulaire 2. A l'intérieur de cette douille 7, on a fixé, à l'aide d'un filetage, la douille 3, qui est assemblée par filetage avec l'électrode à effet couronne 1, cette dernière faisant saillie au-delà des limites de la douille d'isolation 7. La douille d'isolation 7 abrite égaeent un élément de résistance 8 et un ressort de contact 9, qui sert à améliorer le contact électrique entre l'électrode à effet couronne 1, l'élément de résistance 8 et le dispositif de fixation. Pour choisir une valeur optimale de l'éclateur d'ionisation 4, on se sert d'un jeu de rondelles métalliques de calage 10 qu'on place dans la cavité de l'électrode circulaire 2. La partie saillante de l'électrode à effet couronne 1 est protégée par un corps il en matériau isolant, sous forme d'un tube cylindrique avec les entailles longitudinales 12 parallèles à l'axe du dispositif de décharge électrostatique. Comme indiqué sur la Fig. 2, dans le présent mode de réalisation on a prévu quatre entailles. Le corps 11 est en outre pourvu d'orifices 13 diamétralement opposés, ménagés en regard de l'éclateur d'ionisation 4. Le corps il est assemblé par un filetage intérieur avec la partie cylindrique 6 de l'ensemble de fixation et immobilisé-par une vis 14. Le fonctionnement du dispositif de décharge électrostatique est décrit ci-dessous. Une décharge à effet couronne apparaissant sur la pointe de l'électrode à effet couronne 1 précède un impact direct de la foudre sur le dispositif de décharge. Le courant de la décharge à effet couronne traverse l'électrode à effet couronne 1, le ressort de contact 9, l'élément de résistance 8 et le corps de l'aéronef. Dans ce cas, l'élément 8 de résistance contribue à la réduction des parasites dus à la décharge à effet couronne. Dès que le courant de décharge à effet couronne atteint une valeur critique précédant le courant de la foudre, il y a claquage de l'éclateur d'ionisation 4. La partie saillante de l'électrode à effet couronne 1 contribue à provoquer un impact de la foudre sur le dispositif de décharge. Le courant de la foudre parcourt le circuit électrode à effet couronne 1- électrode circulaire 2- éclateur d-'io- nisation 4 - dispositif de fixation corps de l'aéronef. Dans ce cas, l'élément de résistance 8 est shunté par l'éclateur d'ionisation 4 ce qui assure une protection de l'élément de résistance 8. Une puissante onde atmosphérique de choc engendrée lors de la décharge de la foudre dans le dispositif de décharge électrostatique est amortie du fait que la pointe de l'électrode à effet couronne 1 est éloignée de la surface du corps de l'aéronef et grâce au fait qu'elle passe par les entailles longitudinales 12 du corps de protection 11, ce qui évite la destruction des éléments de construction de l'aéronef dans la zone de montage du dispositif de décharge électrostatique proposé et permet de l'utiliser avec un vent relatif, dans le secteur avant de l'aéronef. Après le claquage de l'éclateur d'ionisation 4, il y a formation de gaz qui sortent à travers les orifices radiaux 13, pratiqués sur le corps 11 en face de l'éclateur d'ionisation 4, ce qui empêche la destruction du corps 11 proprement dit. La construction du dispositif de décharge électrostatique décrit ci-dessus permet de l'utiliser avec un vent debout et dans des courants d'écoulement, sur des aéronefs supersoniques. Revendications 1 - Dispositif de décharge électrostatique comportant une électrode à effet couronne, un élément de résistance et un dispositif de fixation disposés coaxialement et reliés entre eux et une douille d'isolation qui est entourée de l'extérieur par une électrode circulaire constituant avec le dispositif de fixation un éclateur d'ioni- sation, l'électrode à effet couronne et l'élément de résistance étant fixés à l'intérieur de ladite douille, caractérisé en ce que l'électrode à effet couronne est également reliée électriquement à l'élec- trode circulaire et dépasse au-delà des limites de la douille d'isolation. 2 - Dispositif de décharge électrostatique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la connexion électrique de l'électrode à effet couronne et de l'électrode circulaire s'effectue à l'aide d'une douille réalisée en un matériau conducteur de l'élec- tricité, venue de matière avec l'électrode circulaire. 3 - Dispositif de décharge électrostatique suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la partie saillante de 11 électrode à effet couronne est protégée par un corps en matériau isolant comportant des entailles disposées de telle fa çon et ayant un profil tel quelles amortissent l'onde atmosphérique de choc surgissant lors de la décharge de la foudre dans l'électrode à effet couronne.