Brevet FR2513380A1 — publié le 19830325

DISPOSITIF GIRO-ANEMOMETRIQUE AIIMiNABLE La connaissance du poids et du centrage d'un avion ou autre aéronef, avant son départ, est un élément important pour la sécurité du véhicule ainsi que pour sa conduite économique. Au repos un avion repose sur le sol par l'intermédiaire de ses roues et des divers éléments de ses trains. En l'absence de vent le poids de l'avion, variable en fonction de sa masse et de l'intensité de la pesenteur au lieu où il se trouve est egal a la résultante des efforts verticaux exercés sur le sol par l'intermédiaire des organes indiqués ci-dessus. La mesure de ces efforts peut stexercer de diverses façons au moyen de toutes les méthodes et dispositifs actuellement connus. Leur analyse, ainsi que leur visualisation peuvent s'effectuer, aussi bien pour la connaissance du poids que pour celle de son point d'application selon de nombreuses versions analogiques, digitales, synoptiques ou autres actuellement connues. D'autre part la connaissance des efforts dans les divers éléments des trains d'un avion peut être utilisée pour la détection du sous-gonflement d'un pneumatique. De nombreuses solutions ont été proposées à ce sujet telles que celles répertoriées dans le brevet Blackmon accordé aux USA le 21 Août 1956 sous le numéro 2.759.356 ou dans des brevets plus récents. Les diverses solutions proposées sont basées sur des principes divers et en particulier sur des mesures de pression des amortisseurs ou des mesures dynamométriques effectuées sur les divers éléments d'atterrissage. Certaines sont associées a la détection du sous-gonflement des pneumatiques Pour satisfaire d'une façon convenable aux besoins des utilisateurs, il est souhaitable que le poids de l'avion et le centrage soient connus avec une précision de l'ordre de 1 Z.Pour obtenir cette précision, il est nécessaire de tenir compte de divers facteurs d'influence et en particulier des forces aérodynamiques exercées par le vent sur l'avion au sol. Il a été propos d'effectuer une correction de l'effet du vent partir d'informations données par la tour de contrôle, cependant ceci doit être considéré coirime insuffisant Si on tient compte de la précision de mesure requise. En effet, il est nécessaire de tenir compte de la vitesse et de la direction de vent telles qu'elles influent réellement sur l'aéronef et cel 3es-ci dépendent de l'environnement immédiat qui comporte génralement des obstacles perturbateurs tels que batiments, véhicules ou autres avions. D'autre part le vent est souvent fluctuant et pour obtenir une information valable, il est indispensable de ne tenir compte de l'action qu'il exerce qu'au moment précis de la mesure. La présente invention a pour objet un dispositif giro-anémo- métrique destin a autre monté sur avion afin de donner dans les meilleures conditions les paramètres de correction vent, lequel dispositif par le fait des conditions requises est essentiellement différent des matériels utilisés au sol, ou sur des navires, pour donner la vitesse et la direction du vent. Selon a presente invention 7e dispositif avionable destiné a fournir une information précise corrigée en fonction de la direction et de l'intensité du vecteur vent est constitué par un ensemble comportant un élément détecteur monté sur l'avion permettant d'analyser ces deux paramètres. Le vecteur vent est mesuré selon des moyens connus a partir de l'action du vent sur des surfaces convenablement disposées ou bien par l'utilisation de la différence de pression entre divers orifices de disposition et de section appropriées, ceci impliquant que la disposition et la réalisation des éléments sensibles au vent soient réalisées selon les règles de l'art pour rendre le dispositif avionable. On conçoit également que l'emplacement de l'élément détecteur du dispositif sur l'v:ton doit tenir compte de la configuration de celui-ci et être judicieusement déterminée par l'avionneur, pour permettre d'indiquer de la meilleure façon possible l'effet du vent sur l'avion. D'autre part, compte tenu des conditions qu'il est nécessaire de respecter pour un matériel avionable, la présente invention prévoit que le dispositif giro-anemometrique concerné utilisera un élément détecteur presentant a la fois une grande sensibilité pour les vitesses du vent au sol et une faible trainée aux vitesses de vol, ceci pouvant entre réalisé d'une façon automatique La présente invention prévoit entre autres possibilités de réalisation que l'élément détecteur peut avoir une forme telle que sous l'effet du vent il puisse transmettre l'informa- tion de direction par un mouvement rotatif et que d'autre part il puisse transmettre l'information de vitesse par l'intermé- diaire d'un mouvement de translation ou de flexion. La présente invention prévoit également que la réduction de trainée et l'amélioration de la résistance aux impacts est obtenue par 7e fait d'une technologie convenable ; de montages souples1 par l'utilisation de matériaux élastiques dans la construction des organes externes, ou encore par le fait que l'élé- ment détecteur est éclipsable en vol. La présente invention prévoit que l'utilisation de l'action exercée par le vent sur la surface d'objets de forme appropriée ou bien que l'utilisation de la différence de pression engendrée par l'action du vent sur des orifices aménagés dans ces objets s'effectue par l'intermédiaire d'une transformation en signaux électriques et transmission par toute voie mécanique, electrique, pneumatique, optique ou autre connue à un ou des capteurs de tout type connu. Pour mieux comprendre l'objet et les diverses possibilités de réalisation de la présente invention on se rèferera aux figures jointes correspondant a des exemples donnés à titre explicatif et non limitatif. La figure l de ia planche ils correspond a la description seliématique de l'utilisation du dispositif giro-anémométrique dans une installation de pesée et centrage1ou autre. La figure 2 de la planche ils correspond a la description schématique d'une possibilité de réalisation de l'élément détecteur dont la figure 3 donne un élément de détail. La figure 4 de la planche Ire5 donne une vue en coupe d'élévation d'un autre exemple de possibilité de réalisation de l'élé- ment détecteur (1) dont la figure 6 donne une vue en plan et la figure 5 un détail explicatif. La figure 7 de la planche iflîs donne une vue en élévation d'un troisième exemple de réalisation du détecteur du vecteur vent dont la figure 8 représente la figuration en vol. La figure 9 de la planche TVl5 représente en coupe d'élévation un exemple de possibilité de réalisation du détecteur pouvant s'éclipser en vol pour réduire la traînée ce qui est représenté par la figure 10. La figure il de la planche V/5 représente la vue en coupe d'élévation d'un détecteur utilisant les différences de pression entre des prises de pression fixes, lesquelles sont protégées en vol par un capot mobile et la figure 12 en donne la représentation schématique en plan. Selon la figure l on voit que le dispositif proposé comporte un élément détecteur (1) qui envoie au calculateur (2) des signaux électriques correspondant aux informations de direction et de vitesse du vent. Le calculateur (2) reçoit d'autre part les signaux fournis par dea capteurs (3) montés sur les organes reliant l'avion au sol et envoie vers un dispositif de visuali sation (4) les inforrations corrigées permettant d'avoir une information precise du poids et du centrage de l'avion. La figure 2 illustre d'une façon schématique, a titre descriptif et non limitatif l'une des possibilités de réalisation du détecteur du dispositif selon la présente invention. L'effet du vent s'exerce sur une girouette laquelle est représentée en coupe selon a1 b par la figure 3 laquelle montre que ladite girouette comporte une surface verticale (11) solidaire d'un plan (12) perpendiculaire a celle-ci, lequel plan est disposé obliquement par rapport à l'horizontale de telle sorte que la force exercée par le vent sur celle-ci permet d'en mesurer la vitesse. A cet effet, la girouette telle que décrite est liée par une lame elastique (33) a une pièce (14) solidaire d'un axe creux (15) qu'elle entrain en rotation. L'axe creux (15) entraine le rotor (16 > d'un capteur de position angulaire qui transmet les signaux correspondants par l'effet de son stator (17). D'autre part1 la lame élastique (13) s'appuie par l'intermediai- re d'une bille (18) sur le chapeau (19) lié a l'axe (20) concentrique intérieurement a l'axe creux (15) et mobile longitudinalement a l'interieur de celui-ci, cet axe étant d'autre part appuyé sur un dispositif élastique (21) schématise par une lame ressort de telle sorte que la force exercée par le vent sur la surface oblique (12) détermine le mouvement d'une palette magnétique (22) ce qui permet d'en transmettre la mesure par l'intermédiaire du stator (23) d'un capteur inductif de déplacement rectiligne. La tête mobile de l'ensemble girouette-anémomètre est protégée par un couvercle (24) lié mécaniquement 4 la pièce (14) lequel est muni d'une fente figurée (25 > qui permet un libre debattement vertical de la lame élastique (13) de telle sorte que l'ensemble de ltelement sensible au yent peut s'effacer pour les grandes vitesses afin de présenter une traînée minimum et resister au choc dans le cas où il est frappé par un obstacle. L'ensemble girouette et capteurs est enfermé dans un ensemble boîtier (26) muni d'une collerette de fixation (27) permettant le montage sur la paroi de l'avion figurée (28). La description schématique ci-dessus n'est donnée qu'a titre explicatif et peut donner lieu à diverses versions dans lesquelles la surface (11) et le plan (12) peuvent être solidaires ou séparés dans le but de commander par l'intermédiaire de liaisons mécaniques appropriées tous types de capteurs connus. Ainsi qu'il a été expliqué précédemment la présente invention prévoit que les paramètres du vecteur vent peuvent être donnés à partir de l'action du vent sur des surfaces déterminées, les forces engendrées étant communiquées a des capteurs par des liaisons mécaniques. Cependant le dispositif proposé peut également utiliser tout autre type de liaison et les figures 4, 5 et 6 donnent à titre explicatif et non limitatif un exemple de realisation possible. La figure 4 montre la vue, en coupe d'élévation, d'un dispositif comportant un élément directionnel conique et creux (30) réalisé en matériau souple. Cet élément est solidaire d'un axe (31) lequel possède une gorge circulaire (32) mise en communication avec l'intérieur de l'élément creux (30) par un trou central (331. L'axe (31) entraîne le rotor (34) d'un tranmetteur de position angulaire dont le stator (35) permet d'obtenir le signal correspondant à l'information de direction. L'information de vitesse est donnée par un dispositif anémométrique comportant une membrane (36) soumise sur l'une de ses faces à la pression interne de l'élément conique creux (30) par une liaison pneumatique comportant successive ment la canalisation (37), la gorge (32) et le trou central (33). ta membrane (36) est soumise sur l'autre face à la pression transmise par la canalisatSon (38) déboucbant à l'air extérieur par un orifice (39) percé dans le bottier (40) et faisant office de prise statique. L'élément mobile (30) s'oriente selon la direction du vent et sa cavité interne se trouve en légere dépression par rapport à la prise statique. Il en résulte un mouvement de la membrane (36) lequel est transmis à un capteur de déplacement C41) ce qui permet d'avoir l'information de vitesse du vent. L'élément mobile.(30) est réalisé en matériau souple avec une paroi d'épaisseur variable, de telle sorte qu'il peut s'aplatir aux grandes vitesses pour présenter un minimum de traînée et s'effacer sans dommage lorsqu'il est heurté en vol par des grélons ou autres obstacles. La figure 5 montre en trait plein la forme de l'ouverture de l'élément mobile (30) vue selon (f) à faible vitesse et e trait pointillé sa figuratif à une vitesse plus élevée ce qui est également représenté sur la vue en plan selon la figure 6, La figure 7 donne à titre explicatif un autre exemple de réalisation du dispositif selon l'invention lequel comporte un détecteur des parametres du vecteur vent tel que figuré constitué par une génératrice de signaux (50) entrainée par un moulinet (51) lequel est accouplé à un corps fuselé (52). L'ensemble de ces organes est lie par un tube (53) au capot (54) d'un transmetteur de position (55) contenu dans un carter (56) fixé sur la paroi de l'avion (57). Cet ensemble est orienté dan s. le sens du vent par l'action du vent sur le moulinet et sur un empennage (58) solidaire de celui-ci. Les. pales du moulinet telles que t59) sont articulées de façon souple afin de pouvoir se replier progressivement en fonction de la vitesse du flux d'air et de pouvoir s'appliquer ux vitesses de vol sur le corps fuselé (52) ainsi qu'il est représente sur la figure 8/ceci pour permettre de résister aux conditions requises pour un maternel avionable extérieur. Le capteur tachymétrique (50) associé au moulinet peut être de tout type connu ainsi que le capteur de direction (55 > et )1un et l'autre peuvent comme dans les ces précédents transmettre au calculateur (2) les informations concernant les paramètres du vecteur vent par toutes voies et toutes formes de signaux connues et utilisables. La figure 9 donne à titre explicatifs et non limitatif une autre possibilité de réalisation de l'élément détecteur selon la présente invention a partir de la force exercee par le vent sur la surface d'un objet soumis a son action. Selon cette variante 1'action du vent s' exerce sur la surface péripbérique (61) d'un corps de révolution (62) lequel est protégé par un capot (63) solidaire d'une embase (64) fixée sur la paroi (65) de l'avion. Le capot (63) possède des ouvertures (66) permettant l'action du vent sur le corps (62), ces ouvertures étant séparées par des nervures (non représentées) qui forment une grille de protection. Le corps (62) est fixé en (67) sur une tige souple (68) dont l'extrémité (69) est fixée à la partie supérieure du capot (63) et dont l'autre -extrémité (70) permet d'actionner un capteur (71) par l'effet du déplacement de cette extrémité résultant de la flexion de la tige (68) sous l'action de la force exercee par le vent sur le corps (62) selon sa direction avec une intensité fonction de sa vitesse.Le capteur (71) est du type bi-directionnel et peut fournir les signaux correspondant au mouvement du corps (62) selon deux axes rectangulaires ou bien peut être tridîrectionnel ou ultidirectionnel. Ce capteur peut étire de tout type connu utilisable pour cet emploi. tes signaux qui en résultent permettent moyennant un traitement convenable de fournir au calculateur (2) les paramètres de correction correspondant au vecteur vent. Les signaux électriques correspondants sont transmis sous une forme analogique, digitale ou codée par l'intermédiaire d'une prise de raccordement (72). La présente description n'est donnée qu'à titre explicatif et peut donner lieu à de nombreuses variantes résultant des règles de l'art en la matiere applicables dans le sens de la présente invention. Par exemple l'ensemble du détecteur peut être totalement ou partiellement éclipsé pendant le vol ainsi qu il est représenté par la figure 10 ou bien les ouvertures peuvent être masquées en vol par des volets ou déflecteurs mobiles. La figure 10 donne schématiquement, à titre explicatif, un exemple de réalisation d'un détecteur éclipsable en vol lequel comporte un ensemble (81) tel que décrit ci-dessus logé dans un carter (82) fixé sur la.paroi (83) de l'avion. L'ensemble détecteur (81) est représenté en position éclipsée et peut être déplacé'dans le sens vertical pour autre mis en position opérationnelle par l'act-ion d'un dispositif électromagnétique ou autre figuré (84) qui agit sur la partie (85) liée mécaniquement à ltelement (81). Les exemples donnés précédemment montrent qu'il est possible de réaliser un élément détecteur avionable permettant de fournir au calculateur du dispositif selon la présente invention les signaux de correction fonction du vecteur vent en utilisant la force exercée par celui-ci sur la surface d'objets de forme convenable ; mais il est également possible de réaliser un tel détecteur en se servant des différences de pression résultant de l'action du vent sur un objet de forme appropriée possédant des orifices disposés de façon convenable bien que ceci implique l'emploi de capteurs très sensibles pour avoir une bonne sensibilité aux basses vitesses du vent. Les figures 11 et 32 donnent à titre d'exemple indicatif l'une des possibilités de réalisation d'un tel détecteur utilisable dans le cadre de la présente invention. Selon cet exemple on utilise quatre prises de pression (91, 92, 93 et 94) disposées selon deux axes rectangulaires et reliées deux à deux selon choque axe aux capteurs de pression (95 et 96) lesquels peuvent etre de tout type connu. Ces prises de pression sont contenues dans un carter (97) fixé sur la paroi de l'avion (98) et munies de grilles de protection à l'endroit des prises. Un capot (99) est place en vol par l'action d'un dispositif électromagnétique figuré schématiquement (100) lequel agit sur une partie (101) solidaire du capot afin de ramener celui-ci dans la position figurée en pointillé afin de permettre à l'élément détecteur de remplir les conditions d'avionabilité requises. Les signaux fournis par-les deux capteurs (95 et 96) permettent d'avoir connaissance des paramètres direction et vitesse du vent selon les deux axes rectangulaires et la résultante de ces deux vecteurs permet de fournir au calculateur les signaux de correction nécessaires. En résumé, on notera que l'objet de la présente invention concerne un dispositif destiné à améliorer la précision des installations permettant de donner avant le décollage les informations de poids et de centrage nécessaires pour une bonne sécurité et une conduite économique ; L'ensemble du dispositif comportant essentiellement un détecteur autonome, monté sur l'aéronef et permettant d'avoir la connaissance du vecteur vent au sol tel que celui-ci agit sur l'avion. En extension ce dispositif est applicable aux installations permettant la détection du sous-gonflement des pneumatiques à partir des moyens utilisés pour la pesée et le centrage. On remarquera également que le détecteur du vecteur vent nécessaire pour le fonctionnement du dispositif peut egalement autre utilisé indépendamment pour donner à l'équipage des informations utiles dans le cas dlune nécessité de décollage dans des conditions particulieres. R E V E 1s1 D I C: A T I O N S 1/ Dispositif gyro-anémométrique avionable applicable aux installations de mesure de poids, de centrage et de détection du sous gonflement des pneumatiques, caractérisé en ce qu'il comporte un élément détecteur (1) monté sur l'aéronef qui fournit à un calculateur (2) des éléments de correction en fonction de la direction et de la vitesse du vent qui s'exerce sur l'aéronef au sol, lequel calculateur (2) reçoit d'autre part les signaux de capteurs de mesure (3) et transmet à l'équipage par l'intermédiaire d'un dispositif de visualisation (4) les informations utiles au décollage et à la conduite de l'appareil. 2/ Dispositif selon la revendication I,-caractérisé en ce que l'élément détecteur (1) comporte au moins un couvercle (24) dans lequel est pratiquée au moins une fente (25) pour permettre un libre débattement vertical d'une lame élastique (13) de telle sorte que l'élément sensible au vent puisse s'effacer pour les grandes vitesses afin de présenter une traînée minimum. 3/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément détecteur (1) comporte un élément mobile, réalisé en un matériau souple suivant une paroi d'épaisseur variable, de telle sorte qu'il puisse s'applatir aux grandes vitesses pour présenter un minimum de traînée. 4/ Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que ledit détecteur comporte des pâles de rnoulinet articulées de façon souple sur une embase afin de pouvoir se replier progressivement en fonction de la vitesse, pour presenter un minimum de traînée. 5/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit détecteur est disposé sur un élément solidaire de la structure de l'aéronef, et des moyens pour éclipser ledit élément dans le corps de l'aéronef.