Brevet FR2564059A1 — publié le 19851115

&.. La présente invention concernc des s.stlmes de degi- vrage d'hlices d'avions d'une manière gédnrale et plus p;jrti-uli rement la protection des organes de ch.iuffage Iectriques de tels systhmes. l'encontre d'une destruc- tion accidentelle. Les effets néfastes du givrage des h'éliices d'avions sont bien connus et pour réduire au minimum ces effets il a Été d,; pratique, courante, pendant longtemps, de chauffer les h4lices au moyen d'organes de chauffqage électriques. flabi- 1 ltuell:ment ces organes de chauffage électriques sont noyés dans les pales, le capot du rotor et le carter arrière de l'hélice et ils sont alimentés soit manuellement par le pilote de l'avion soit automatiquement par des capteurs de givre. La puissance calorifique des organes de chauffage électriques doit être suffisante soit pour fondre la glace soit pour empêcher le givrage dans des conditions de fonc- tionnement normales, c'est-h-dire lorsque l'hélice tourne aux vitesses opérationnelles avec formation d'un courant 2) d'air sur la surface de l'hélice qui tend à refroidir les organes de chauffage électriques. Pour compenser un tel refroidissement, la puissance calorifique des organes de chauffage électriques doit être notablement supérieure h celle qui serait nécessaire pour empêcher la formation du rivre et pour l'élimination de ce givre en-l'absence d'un tel courant d'air. Par conséquent on conçoit que l'alimenta- tion involontaire des organes de chauffage électriques, lorsque il y a un courant d'air faible ou nul au contact de l'hélice, par exemple lorsque l'avion se trouve à l'arrêt au on sol, pout conduire facilement au grillage c'est-'3-dire à la destruction des organes de chauffage électriques. Iln procrdé connu pour empócher la destruction des oigunt:; de chauffage électriques lorsque l'avion est uu sol, cnnsiste h prévoir des interrupteurs qui déconnectent les 3' organes de chauffage électriques de l'hélice de l'alimenta- tion électrique qui lui est connectée lorsoue i. poids de l'avion est supporté par le train d'atterrissage. Cependant, lorsr:ue l'avion est soulever sur des vérins 5i des fins d'Hn- a tretiun et que le train d'atturrissage rie supporte plus le poids de l'avion, ces interrupteurs autorisent malgré tout l'alimentation électrique néfaste des organs de chauffage dlectriques. Une autre technique connue pour l'alimentation des organes de chauffage électriques de L'hélice uniquement lorsque cette hélice tourne, consiste à alimenter les orga- nes de chauffage électriques par des petits alternateurs portes dans les hélices et accouplés mécaniquement à celles- ci, si bien qu'aucune énergie électrique n'est fournie aux organes de chauffage électriques en l'absence d'une rotation de l'hélice. Bien qu'une telle disposition puisse empêcher une destruction accidentelle des organes de chauffage 4lec- triques au sol lorsque l'hélice ne tourne pas, la prévision de tels alternateurs auxiliaires entraIne un accroissement notable du poids, de la complexité et du coût de l'ensemblP de l'hélice. Un but de la présente invention est d'emp8cher la destruction par surchauffe des organes de chauffage électri- ques d'une hélice, dans-les conditions d'un courant d'air de refroidissement insuffisant au contact de l'hélice, d'une manière simple, économique et indépendante de la relation entre le poids de l'avion et l'extension du train d'atter- rissage. Suivant l'invention un signal impulsionnel qui peut tre utilisé dans la synchronisation de phase de l'hélice, est utilisé en tant qu'indication de la vitesse de rotation de l'hélice et il agit de manière à provoquer une décon- nexion des organes de chauffage électriques de l'hélice h partir de leur alimentation électrique lorsque la vitesse de rotation de l'hélice tombe en-dessous d'une valeur prédé- terminde. Suivant une forme d'exécution préfdrée de l'inven- tion le signal impulsionnel est constitué par une tension inpulsionnelle induite dans une bobine fixe, située à l'in- t'rieur de l'hélice, par un aimant permanent qui tourne avec l'hélice. L'impulsion de tension induite est fournie en tant que signal d'entrée h un circuit de traitement Je signaux qnui compare la fréquence de ce sinnat avec une fréquence dr r;f. r--nc- *-t qui dl1ivre,5 un circui' 'e conr'-un,!r, un si- ann i drt sort i r reprsonant [a di f fé, rence entre 1,s deu'x f r4iurnces. fr-'quence d? réfécrrn, ceo qui indirque que J 'hlélice fonr- t ionnt: avec unr couriJnt d' air d ref roid issement appropri. s'couJanrit ?ur elle, le signal de sortie provenant du cir- cuit d. tr:ittment de signaux amène le circuit de cornmar,,e j Jtahl ir une connexion des organes de chnuffage électriques d, I 'hr lice] une source d'alimernt ation électrique pour 1q 1 eex-ci. Ci la fr.quence de rotation de 'hé lice est inf -- rieure} la frérquence de référence, du fait d'une vitesse det rotation insuffisante pour fournir le courant d'air de re- froidissement nécessaire au contact de l'hélice, le signal de sortie provenant du circuit de traitement de signaux 15.mène le circuit de commande s déconnecter les organes de chaauffage électriques de l'hétlice de leur alimentation élec- trique, afin d'empêcher la destruction par surchauffe de ces organes de chauffage électriques. Cette protection des organes de chauffage électri- 29 ques de l'hélice est réalisée d'une manière simple et écono- nique dans d(les systèmes connus de chauffage et de commande d'hélice, simplement en ajoutant au système le circuit de traitement de signaux. Ce circuit de traitement de signaux peut -être simplement ajouté par modification d'un temporisa- teur sous forme de circuit intégr: utilisé pour alimenter cycliquement les organes de chauffage électriques de l'héli- ce dans les conditions de fonctionnement normales de celle- ci. nn d4crira ci-aprs,i titre d'exemple non limitatif, ]une forme d'ex'cution de la présonte invpntion,en référence au dessin annexé qui est un schém. synoptique dJun syst'-ne dte dnivrage d'une hélice poulrvu d'un dispoei-tif de protfec- tiorn,Js organes de chauffage l'enconrtre d'urne surchnuff,. suivant l'invention si on s, r'f'bre au dessin, on > voit qu'une hélice- 5 d'un avion, chauff-5e Jrf rtriquemcent, st connectée r1lertrilquement:. une aliienfation lPctriqJue, 7 pr 1' intermJ(liaire de contiac'Ls dr travil 15 et d'un rnsmbh!,_ clln)t!ur 9 ' halais -t bt.nes. Lorsqui'il es 4- n-Pt-ssaire d'ePmpecher nla forrmation de jivre sur l'h lice, unf cnmm. ande d'interrupteurs 25 provoque la fermet tire des contacts 15 et les organes de chauffage électriques de l'hélice sont alors alimentals à partir de ['a imentation 1lectrique li. Un circuit 3fl ri e traitemnent dre siginaux, rE- pondant un siSnal Électrique impulsionnel provenant de l'he- lice, délivre un signal d'entrdre destiné - faire basculer I. commande 25 et h amener ainsi les contacts 15 h' s'ouvrir lorsque la vitesse de l'hlice est inférieture ih celle ui i est n cessaire pour produire un courant d'air suffisant au contact de l'hélice, afin d'empêcher la destruction par surchauffe des organes de chauffage électriques. L'hélice 5 comprend une pluralité de pales 35 qui sont pourvues chacune d'un organe de chauffage électrique dont l'un est représenté en 4n, cet organe 40 étant noyé dans la-pale. Les pales de l'hélice s'étendent 5 partir d'un moyeu recouvert par un capot aérodynamique 45 qui tourne avec les pales. Ce capot est pourvu d'un organe de chauffane électrique 5n à l'endroit de son nez et d'un ou plusieurs 2ql organes de chauffage électriques 55 dans son corps. Habi- tuellement le givrage h l'endroit d'un carter arribre fixe 6nF est empêché par un organe de chauffage électrique 65 -% résistance logé dans ce carter. Une bobine fixe 7n enroulée autour d'un noyau ferromagnétique 75 est dispos4e i l'inté- rieur du capot 45. Un aimant permanent 10( qui est fixé a la face interne du capot, défile devant la bobine 70 h chaque tour du capot 45, en induisant ainsi dans co+tt bohine un signal électrique impuisionnel qui est applique au circuit rie traitement de signaux 30 par l'intermédiair de la lign,: ^À n5. Les organes de chauffage l41ectriques de I'hl tice sont connectés i l'ensemble cotlecteur 2n ' halais et ha- gues, par des lignes 90,05,1 q. L'ensemble frl comprend d',s bagues de frottement ln5,11]q et 115 avec lesquell's sont respectivement en contact électrique des haliJis 12q, 125 -t 13p. Ces halais sont connectrs aux contacts '- qui sont art ionn-s par 13 commande 1]'interrupte rrs 25, rd'un,'.'nibr qui sera r1ecrite ci-aprs 'ljn., façon ptlus,$;i I,'o. Lts cOnrt.cLs 15 sont cornnectes J l'alimentation ilectrique I? rsppctivement par des lianes 135,, lan,145 sur lesquelles sont branchés des interrupteurs 150,155 et 160. Ces inter- rupteurs]5n,155,16q peuvent être placés h l'intérieur de la cabine de l'avion et ils peuvent être actionnés manuellement par le pilote en tant que commandes principales pour les orqgJnes de chauffage électriquus de l'hAlice. Les contacts 15 sont ouverts et fermés par des solé- noides 161,165 et 170 qui sont excites par des signaux d'en- trée distribués périodiquement dains le temps a partir d'un temporisateur (séquenceur) 175 qui leur est connecté par des lignes respectives]q0,185 et 190. Le séquenceur 175 com- prend un circuit de temporisation et de commande de séquence n et un circuit de commutation 205 qui comporte des in- terrupteurs électroniques 206,207 et 209 qui s'ouvrent et se ferment en réponse à des signaux d'entrées qui leur sont ap- pliquds à partir du circuit 200. Le séquenceur 175 est ali- menti par l'alimentation électrique 210 à basse tension, par l'intermédiaire d'une ligne 212 sur laquelle est branché un contact de travail 215. Ce contact 215 est fermé par un solénoide 220 qui est connecté au circuit de traitement de signaux 30, pour en recevoir des signaux d'entróée, par l'in- termdiaire d'une ligne 225. Le circuit de traitement de signaux 30 comprend un compteur de fréquence 23n recevant à son,ntrée le signal impulsionnel provenant de la bobine 70, i travers la ligne 85. [ln signal de sortie provenant du compteur de fréquence 230 et qui indique la vitesse de rota- tion de l'hélice, est appliqué à un circuit à jonction dc sonrnation ou de difference 235, par l'intermédiaire d'une 1) ligne 'An. La jonction de sommation 235 effectue la diffé- rence entre la sortie du compteur de fréquenc, 230 et une fr,'quenre de référence fr indiquant la vitesse minimale de l'hélice i laquelle le courant d'air s'écoulant t la sur- facei de l'hélice réduit au minimum le risque d'une destruc- tion par surchauffe des organes de chauffage électriques. nette,ifftrence est fournie i une mémoire numérique ou à un ri- rateur de foncFion analogique 245, par l'intermédiuire me ligne i 4''. ainsi qu'il *st indiqu,. sur le dessin, la mémoir: 245 délivre un signal de sortie positif cur la ligne 225, signal qui est appliqué au sol.noide 22'q pour actionner le cnntact 215 lorsque la différence entre la sortie du compteur de fréquence 271 Pt la fréquence He référence fr est positive. Dans le cas o la sortie du compteur de fré- quence est inférieure à cette fréquence de référence fr, un signal d'entrée négatif est appliqué à la mémoire 245 par la jonction de sommation 235 si bien qu'un signal de sortie "zéro" est appliqué, par la mémoire, au solénoïde 220. in Lorsque l'avion est en vol, dans des conditions atmosphériques dans lesquelles le givrage de l'hélice est possible, le pilote de l'avion entraîné par l'hélice 5 ferme les interrupteurs 150,155,160 de manière à mettre sous ten- sion les contacts 15. La fermeture des contacts 15 par suite de l'excitation des solénoïdes 161,165,170 assure la connexion électrique des organes de chauffage électriques ,50,55,65 à l'alimentation électrique 10, par l'intermé- diaire de l'ensemble 20 à balais et bagues de frottement. Les spécialistes de la technique comprendront que l'on em- 2n ploie aussi bien le mode anti-givrage (alimentation conti- nue des organes de chauffage électriques afin d'empocher la formation de givre sur les parties de l'hélice se trouvant au-dessus des organes de chauffage) que le mode dégivrage (alimentation périodique des organes de chauffage électri- ques de telle façon que le givre présent sur la surface de l'hélice soit détachée de celle-ci et éjecté de l'hélice sous l'action de la force centrifuge). Habituellement les organes de chauffage électriques 50 du nez et 65 du carter arrière sont alimentés d'une manière continue, dans un mode 32 dégivrage tandis que les organes 55,40 de chauffage du capot et des pales 35 sont alimentés cycliquement dans le mode dégivrage. L'alimentation cyclique des organes de chauffage est commandée respectivement par les circuits de temporisa- tion 2o00 et de commutation 205. Le circuit de temporisation 200 est programmé de manière à ouvrir et fermer cycliquement les interrupteurs 207 et 209 associés aux organes de chauf- fage Électriques MO etl 55 afin d'assurer le dégivrage, tout en maintenant les organes de chauffage 5n et 65 ai imentés -or. inuellement par suit; du mainl ien de 1' interrupt:-ur 2ni' pontinutellement f-rm. L'alimentation du circuit temporisc- t-ur 175 est maintenue par suite de la fermeture du contact "_ 5. Dans le cas OJ l'hélice ne tourne pas, il n'y aucun sinnal de sortie h partir de la bobine 70, la sortie du cimpteur du fr6quenct. 230 est égale à zéro et la sortie du l-a jonction de sommation 2z5 est alors négative. Ceci amhne À zéro la sortie de la mé.moire 145 si bien que le solénoîde Ie 2?l2 n'est pas excité et que le contact 215 est ouvert, ce qui entraîne alors la déconnexion du circuit temporisateur 1'5 de l'alimentation électrique 219. Ceci provoque la cou- pure de l'alimentation des circuits de temporisation 2.Of et de commutation 205, entraînant alors l'ouverture des inter- rupteurs électroniques 206,207,209. Par conséquent les solé- noides 161,165 et 170 sont désexcités et leurs contacts 15 sont ouverts, ce qui empêche ainsi l'alimentation des orga- nes de chauffage à partir de l'alimentation électrique 10 et ce qui réduit également au minimum le risque d'une destruc- 2? tion accidentelle de ces organes de chauffage par surchauf- fe. même si les interrupteurs 150,155,16n du cokpit sont fermés par inadvertance. Il convient de noter que chaque fois que la fréquence du siqnal de sortie de la bobine 70 est inférieure à la fréquence de référence fr, la sortie de la némoire 245 est alors égale à zéro et le contact 215 et les interrupteurs 2.6,2n7,20q sont ouverts de mani1re à empêcher la fermeture des contacts 15 et l'alimentation des organes de chauffage de l'hélice. Lorsque la fréquence du sinnal impulsionnel provenant de la bobine 70 est supérieure i l, fréquence de référence fr, ce qui indique un fonction- nFment normal de l'hélice, la sortie de la mémoire 245 exci- te alors le soléno!de 22n, re qui entraîne la fermeture du ontLdct 215 et l'alimentation du circuit de temporisation 1n 't du circuit de commutation 205. rCeci entraîne h son tour l'excitation des solénodes 161,165 et 17,9 qui provo- qnt ': [cur tour la fermeture des contacts 15 si bien que les organes de chauffage de ith4lice peuvent être alimentés électriquement par la fermeture manuelle des interrupteurs ',155 et 160 placés dans le poste de pilotage. nn voit ainsi que, suivant l'invention, la des- truction accidentelle par surchauffe des organes de chauffa- ge de l'hélice est réduite effectivement au minimum et ce sans l'augmentation du coût de la complexité et du poids qui résulte de l'emploi d'alternateurs additionnels pour l'alimentation'des organes de chauffage. En outre la protec- tion des organes de chauffage apportée par la présente in- vention ne dépend nullement d'une quelconque relation entre le poids de l'avion et l'extension de son train d'atterissa- ge. L'invention peut être mise en oeuvre avec les systèmes existants d'organes de chauffage d'hélices simplement par addition, au temporisateur 175, d'un circuit de traitement de signaux sous forme de circuit intégré peu-onéreux et compact. L'utilisation de la sortie-de la bobine 70 qui est mise en oeuvre dans la synchronisation de phase de l'hélice, accroît additionnellement l'économie de l'invention. Bien qu'une forme d'exécution particulière de l'in- vention ait été décrite, on conçoit que cette description suggère diverses modifications de cette forme d'exécution pour les spécialistes-de la technique. Par-exemple, bien qu'une hélice unique ait été décrite avec un agencement particulier, à l'intérieur de cette hélice, des organes de chauffage, il est ciair que i:invention peut être égaiement employée avec des hélices multiples et avec n'importe quelle -orientation désirde des organes de chauffage. En outre, alors qu'une bobine et un aimant permanent emp-lo)és dans la n0 synchronisation de phase de l'hélice ont été représentés comme délivrant le signal impulsionnel indiquant la vitesse de rotation de l'hélice, on pourrait également utilisé d'au- tres dispositions pour délivrer ce signal.' Dc même, bien que l'on ait illustré des composants discrets:s pour constituer le :35 compteur de fréquence, la jonction de sommation et la mémoi- re, il est clair que l'on pourrait éqalement utiilisPr d'au- tre composants assumant des fonctions équivalentes de mise Àaouad.iij9j ap aoua;nb -qij aun TU aJna.zj9ju1 Isa uoTelo-i ap aouanbij ec anbsJol aaTTg4,T oap ab.jjni;ta op saut5bio sap lTnoaTo nrp!a-ts s.o1 6S0 9 SZ 6 4059 REVEND TICAT TONS 1.- Systme pour empêcher le givrage d'une hélice d'un avion comportant au moins un organe de chauffage élec- trique logé dans l'hélice et un générateur de signal pour délivrer un signal électrique impulsionnel représentant la vitesse de rotation de l'hélice, caractérisé en ce qu'il comprend un interrupteur (15) pour connecter l'organe'de chauffage électrique (40,50,55,65) à une alimentation élec- trique (10) et un dispositif- de commande répondant au si- gnal électrique impuisionnel en actionnant cet interrupteur (15) lorsque la fréquence du signal impulsionnel est infé- rieure à une fréquence de référence (fr), pour déconnecter l'organe de chauffage électrique de l'alimentation électri- que (10), de manière -à empêcher ainsi une destruction par surchauffe de l'organe de chauffage résultant de'l'alimen- tation de celui-ci alors que la vitesse de rotation de l'hé- lice se trouve être inférieure à une valeur prédéterminée correspondant à la fréquence de référence. 2.- Système suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif de commande comprend des moyens (175;161,165,170) de commande de l'interrupteur (15) pour actionner cet.- interrupteur (15) en réponse à un premier signal de commande représentant la différence entre la-fré- quen-ce du signal impulsionnel et la fréquence de référence (fr) et des moyens (230,235,245) de traitement de signaux répondant au signal impulsionnel en délivrant le premier signal de commande appliqué aux moyens de commande de l'in- terrupteur (15). 3.- Système suivant la revendication 2 caractérisé 3l en ce que les moyens de-commande de l'interrupteur (15) con- prennent un actionneur (161,165,170) pour ouvrir et fermer l'interrupteur (15) en réponse à des signaux d'entrée ré- partis dans le temps appliqués A l'actionneur (161,165,170) et un temporisateur (175) pour fournir à l'actionneur (161,165,170) ces signaux d'entrée répartis dans le temps, ce temporisateur (175) répondant au premier signal de com- mande en délivrant, à l'actionneur, un second signal de ]I commande correspondant ti une ouivterture de l'int:rrupteur ó15) lorsque la fréq.uence du signal impulsionne-l est. inf - rieure i la fréquuence de référence (fr). À 4.- Système suivant la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens de traitement de signaux comprennent un compteur de fréquence (230) délivrant un signal -de sortie représentant la fréquence du signal impulsionnel et un cir- cuit de différence (235) délivrant h sa sortie un signal représentant la différence entre le signal de sortie du compteur de fréquence (270) et un signal indiquant la fré- quence de référence (fr).