Brevet FR2463567A1 — publié le 19810220

1. L'invention concerne le domaine des dispositifs de décharge de l'électricité statique, destinés à l'aéronau- tique et à d'autres applications, et elle a trait en particu- lier à un perfectionnement apporté au dispositif de décharge de l'électricité statique pour aéronefs décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4 080 643. L'invention consti- tue également un perfectionnement par rapport aux dispositifs de décharge décrits d'ans les brevets des Etats-Unis d'Amérique nO 3 170 087 et n0 3 579 033. Les brevets précités décrivent des dispositifs de décharge de l'électricité statique pour aéronefs. Ces dispositifs de décharge ont en commun l'utilisation d'une aiguille de décharge orientée transversalement, placée à proximité immédiate de l'extrémité libre d'une tige et reliée par un couplage résistif à une embase. Le type général de dispositif de décharge tel que défini est désigné, dans la littérature antérieure, sous le nom de dispositif de décharge à découplage orthogonal, ce dispositif étant monté sur le -corps principal, parallèlement au vent, et comprenant avanta- t geusement une aiguille de tungstène occupant un espace minimal dans le champ de couplage radiofréquence de l'antenne de l'aéronef. Le concept du dispositif de déchargeà décou- plage orthogonal, utilisé dans les brevets précités, est décrit plus complètement dans l'ouvrage de Nanevicz et Tanner "Some Techniques for the Elimination of Corona Discharge Noise in Aircraft Antennas", Proceedings of the IEEE, volume 52, n0 1, janvier 1964, pages 53-64. Il est apparu que l'efficacité de ces dispositifs de décharge dépendait au moins partiellement de l'entretien de pointes très effilées aux extrémités des aiguilles de décharge. Lorsque le dispositif de décharge est utilisé, les pointes des aiguilles s'émoussent, se brisent ou se tordent, ce qui diminue l'efficacité du dispositif de décharge. En outre, les pointes effilées et en saillie des aiguilles de tungstène constituent un certain danger pour le personnel travaillant autour du dispositif de décharge et de l'aéronef en général, et pour réduire ce danger ainsi que pour protéger les aiguilles contre les détériorations, des saillies trans- 2. versales avant et arrière ont été formées sur la tige du dispositif de décharge, de part et d'autre des aiguilles, de telles saillies étant indiquées sous les références numé- riques 61 et 62 dans le brevet n0 3 579 033 précité. Il est également connu d'utiliser un faisceau de plusieurs fibres ou fils métalliques très fins et relati- vement courts, en acier inoxydable, comme éléments de décharge dans un dispositif classique de décharge du type de fuite, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 617 805. Le faisceau de fils métalliques fait saillie axialement vers l'extérieur d'un capot protecteur qui comporte une partie divergente créant une zone de turbulence provoquée et de dépression qui accroît la vitesse de décharge du plasma à partir des extrémités du fil en raison de la plus faible tension de seuil nécessaire pour produire des effluves dans une zone à basse pression. L'invention concerne un dispositif perfectionné de décharge à découplage orthogonal, du type décrit ci-dessus et analogue en particulier au type décrit dans le brevet n0 4 080 643 précité. Le dispositif de décharge selon l'invention diffère de celui décrit dans le brevet précité par le fait qu'un faisceau transversal de fibres d'acier inoxydable est utilisé à la place de l'aiguille de tungstène. De plus, la tige du dispositif de décharge est elle-même configurée de manière à engendrer des zones ou des régions à basse pression à proximité immédiate des extrémités termi- nales des fibres. L'utilisation du faisceau de fibres d'acier inoxydable permet d'obtenir un grand nombre de pointes distinctes de décharge qui, en service, conservent des extré- mités terminales ayant un diamètre ne dépassant jamais celui des fibres et qui restent donc "fines" et, par conséquent, à un diamètre inférieur à celui des extrémités présentées par les aiguilles de tungstène après qu'elles ont été érodées par l'usage. Les pointes plus petites produisent donc des décharges en effluves distinctes, formant des impulsions; l'énergie dissipée par les fibres distinctes est plus faible; et le dispositif de décharge présente donc un niveau 3. de bruit inférieur. En d'autres termes, son fonctionnement est plus silencieux. Ceci est particulièrement vrai aux radiofréquences inférieures. L'utilisation d'un déflecteur crée une zone à basse pression qui accroît le rapport tension/courant ou le seuil. L'invention concerne donc un dispositif de décharge à découplage orthogonal, du type décrit ci-dessus, dans lequel des fils ou des fibres d'acier inoxydable de faible diamètre, formant un faisceau, sont utilisés comme éléments de décharge. Le dispositif de décharge tel que décrit ci-dessus est conçu de manière à créer une zone de pression relativement basse à proximité immédiate des pointes de décharge orientées transversalement. Les caractéristiques de bruit sont améliorées et sa durée de vie en service est accrue. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel: - la figure 1 est une vue de dessus du dispositif de décharge selon l'invention; - la figure 2 est une coupe longitudinale du dispositif de décharge; et - la figure 3 est une coupe longitudinale partielle, à échelle agrandie, du dispositif de décharge. Les figures 1 et 2 représentent globalement en 10 le dispositif de décharge d'électricité statique pour aéronef et autres selon l'invention. Ce dispositif comporte une embase 12 d'aluminium au moyen de laquelle il peut être monté classiquement sur un aéronef. A titre d'exemple, le dispo- sitif de décharge selon l'invention peut être monté de manière amovible sur une embase de support comme décrit et représenté dans le brevet n0 3 579 033 précité. L'embase de support, qui n'est pas représentée, peut être réalisée conformément au brevet. des Etats-Unis d'Amérique n0 3 286 141. L'embase 12 présente une extrémité creuse 13 qui supporte et reçoit une première extrémité d'un corps creux 15 en "Nylon", allongé axialement. L'extrémité intérieure du 4. corps de "Nylon" est logée partiellement dans l'extrémité 13 de l'embase 12 et le corps fait saillie axialement de cette embase et est fixé en place par une goupille 16 orientée transversalement. Une tige conductrice 20 est logée dans une ouverture axiale 22 réalisée dans le corps 15. Cette tige 20 peut être réalisée en matière résistante, mais elle est de préférence constituée de fibres de verre et sa surface exté- rieure est revêtue d'une couche conductrice 23 de carbone. La tige 20 et le revêtement 23 peuvent être réalisés comme décrit dans le brevet n0 4 080 643 précité. L'extrémité intérieure de la tige 20 se termine par un manchon en laiton relativement élargi à oeillet 24 logé à l'intérieur de l'embase 12 et elle est reliée électri- quement à l'embase par un ressort hélicoïdal 25 de compres- sion, comme décrit dans le brevet n0 4 080 643 précité. L'élément de décharge orienté transversalement comprend un faisceau de plusieurs fibres séparées 30 en acier inoxydable placé dans une ouverture transversale 31 réalisée à travers le corps 15 du dispositif de décharge, à proximité, mais cependant à une certaine distance, de l'extrémité éloi- gnée du corps. Les fibres 30 présentent des extrémités libres 32 qui font saillie vers l'extérieur du corps à leurs extré- mités opposées. Les fibres ont de préférence un diamètre d'environ 9 micromètres et elles forment un faisceau de huit torons comprenant chacun environ 1100 fibres d'acier inoxy- dable, afin que le faisceau total présente plus de 9000 pointes métalliques de décharge distinctes sur chaque côté du dispositif de décharge. Le faisceau de fibres est logé initialement avec un jeu relativement important dans l'ouverture transversale 31. Une certaine quantité de matière plastique conductrice 34 est injectée sous pression dans l'extrémité ouverte du canal 22 formé à l'extrémité du dispositif de décharge et cette matière plastique entoure le faisceau de fibres 30 et le maintient en place, et elle établit également un contact électrique avec l'extrémité adjacente de la tige 20. La matière conductrice 34 peut être constituée par un époxyde du 5. type "200" de la firme Gulf and Western Industrial Products CO., 101 Chester Road, Swarthmore, Pennsylvanie 19081, E.U.A. L'extrémité ouverte du corps 15 peut être scellée ou fermée par un bouchon 35 ou par toute autre matière convenable d'étanchéité. L'époxyde conducteur 34 établit une liaison électrique entre la tige résistante 20 et les fibres du faisceau 30 et il a également pour fonction de sceller le faisceau de fibres en place. Un élément situé sur le corps 15, en avant des extrémités terminales 32 des fibres 30 et destiné à créer une zone à basse pression, comprend une partie 36 de grand diamè- tre qui sert à accroître la vitesse d'écoulement de l'air. Cette partie 36 présente une face arrière ou transversale et incurvée 40. Lorsque la partie 36, considérée de dessus comme montré sur la figure 1, présente des côtés divergents 41 et 42 ainsi qu'une surface supérieure incurvée 43 (figure 3) qui a pour effet de dévier l'écoulement d'air vers l'extérieur dans la zone située immédiatement en avant des extrémités ou pointes apparentes 32 des fibres d'acier inoxydable, afin de créer, immédiatement en arrière de la face 40 en forme de coupelle, une région de pression relativement basse et de turbulence. La faible pression réduit donc la tension de seuil pour les décharges en effluves, à partir des extrémités ou pointes 32 des fibres 30 dans l'atmosphère ambiante. Le dispositif de décharge selon l'invention comporte également un ruban ou une bande parafoudre 50, comme montré sur la figure 1. Cette bande 50 s'étend le long de la surface extérieure du corps 15, à partir d'un point adjacent ou sensiblement adjacent à l'embase 12, dans la direction longitudinale, et il aboutit intérieurement à la partie 36 de déviation d'écoulement. Elle peut comprendre un ruban de poudre d'aluminium conductrice, appliqué sur un support d'époxyde, le long de la surface extérieure du corps 15, dans un léger évidement ou dans.une rainure longitudinale formée dans le corps. La bande parafoudre 50 établit un trajet préférentiel d'écoulement pour la foudre afin que l'énergie soit maintenue sur la surface extérieure du corps 15 et qu'elle ne tende pas à détruire le dispositif de décharge. 6. Une telle bande parafoudre peut être parcourue plusieurs fois par la foudre ou peut recevoir de nombreux coups de foudre sans se détériorer sensiblement. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. 7. REVENDICATIONS 1. - Dispositif de décharge à découplage ortho- gonal comprenant une embase (12) de laquelle part un corps allongé (15), une tige conductrice (20) étant logée à l'inté- rieur du corps, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs fibres métalliques transversales (30), adjacentes à l'extré- mité libre du corps et aboutissant à l'extérieur de ce dernier, sur ses côtés opposés, afin de former un grand nombre d'extrémités terminales apparentes (32), et un élément (34) qui relie électriquement les fibres à la tige conduc- trice. 2. - Dispositif de décharge selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'il comporte une partie (36) de déviation de l'écoulement d'air, élargie transversalement, présentée par le corps en amont desdit-es extrémités termi- nales, afin de produire une zone de pression relativement basse à proximité immédiate desdites extrémités terminales. 3. - Dispositif de décharge selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les fibres sont réalisées en acier inoxydable et ont un diamètre de l'ordre de 9 micromètres. 4. - Dispositif de décharge selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que la partie de déviation comporte des côtés divergents (41, 42) et une surface supérieure incurvée (43) qui se termine par une face arrière transver- sale et incurvée (40).