Brevet FR2749562A1 — publié le 19971212

La présente invention concerne un dispositif de dégivrage d'une paroi externe d'un véhicule. Plus particulièrement, quoique non exclusivement, le dispositif de dégivrage est destiné, selon l'invention, à équiper les gouvernes, ailerons, volets, ailes, empennages et analogues des aéronefs, tels que les avions et les hélicoptères. En effet, on sait que, lorsque les aéronefs au cours de leur utilisation traversent des zones où les conditions météorologiques sont rigoureuses et défavorables, du givre peut notamment se former à plus ou moins long terme sur ces surfaces aérodynamiques, ce qui peut engendrer par la suite des dysfonctionnements de celles-ci pouvant avoir de graves conséquences pour le contrôle de l'aéronef. Aussi, ces surfaces aérodynamiques sont-elles munies de dispositifs de dégivrage qui peuvent être du type à résistance électrique ou à enveloppe gonflable. Dans ce dernier cas, auquel se rapporte l'invention, les dispositifs de dégivrage connus comportent une enveloppe souple recouvrant au moins partiellement ladite surface, et un compresseur pour gonfler ladite enveloppe. Lorsque du givre se forme sur la surface aérodynamique risquant de rendre difficile, voire impossible, son fonctionnement, du gaz sous pression est envoyé dans l'enveloppe, par l'intermédiaire de l'orifice de refoulement du compresseur qui peut être celui du réacteur. L'enveloppe subit une expansion, ce qui entraîne la rupture de la couche de givre en une pluralité de morceaux, puis l'éjection de ceux-ci de ladite surface. L'alimentation en gaz comprimé issu du compresseur est ensuite interrompue, si bien que l'enveloppe souple se dégonfle et reprend sa position initiale sur la surface, le gaz comprimé étant évacué extérieurement à travers une soupape ou analogue. Dès que du givre a tendance à se former de nouveau, on pratique un nouveau cycle de gonflagedégonflage. Ces dispositifs de dégivrage sont largement utilisés en raison de leur fiabilité et efficacité de fonctionnement et la présente invention se propose d'optimiser leur action. A cet effet, le dispositif de dégivrage d'une paroi externe d'un véhicule, du type comportant une enveloppe souple apte à recouvrir au moins partiellement ladite paroi, et un compresseur dont l'orifice de refoulement est relié à ladite enveloppe souple pour la gonfler, par l'intermédiaire d'un organe de contrôle, est remarquable, selon l'invention, en ce que l'orifice d'aspiration dudit compresseur est relié à ladite enveloppe souple par l'intermédiaire d'une liaison commandable qui autorise la mise en dépression de ladite enveloppe souple et, quand ladite dépression atteint une valeur prédéterminée, envoie de l'air extérieur vers ledit compresseur. Ainsi, grâce à l'invention, on peut créer, au début d'un cycle de fonctionnement du dispositif, une dépression dans l'enveloppe souple par sa liaison directe avec l'orifice d'aspiration du compresseur, de sorte que l'enveloppe se plaque contre la surface aérodynamique (paroi externe), ce qui peut commencer à briser le givre en cours de formation. Puis, on gonfle l'enveloppe en dépression à la valeur prédéterminée en la mettant en communication, par l'organe de contrôle, avec l'orifice de refoulement du compresseur (l'orifice d'aspiration n'étant plus en liaison avec l'enveloppe), ce qui, par son extension, provoque la rupture du givre (déjà commencée lors de la dépression) et son décollement de l'enveloppe. Cette dépression participe ainsi au début de la rupture du givre, contribuant à une évacuation plus rapide et plus efficace du givre. De plus, l'établissement d'une dépression permet d'obtenir une plage de pression absolue, importante (différence entre la pression de gonflage et la dépression), tout en restant dans des limites d'utilisation acceptables de l'enveloppe qui se rétracte et subit une expansion lors d'un cycle de fonctionnement du dispositif. De préférence, ladite liaison commandable est équipée d'un clapet de mise à l'air à tarage préréglé, permettant l'admission d'air extérieur vers l'orifice d'alimentation du compresseur quand la dépression atteint la valeur prédéterminée dans l'enveloppe. Avantageusement, ladite liaison commandable relie l'orifice d'aspiration dudit compresseur audit organe de contrôle. Dans ce cas, ledit organe de contrôle est à commutation et il est relié, d'un côté, auxdits orifices d'aspiration et de refoulement par des première et deuxième liaisons, respectivement, ladite première liaison correspondant à ladite liaison commandable et, de l'autre côté, à ladite enveloppe souple par une troisième liaison. Ainsi, une même et unique liaison est utilisée pour la mise sous pression ou en dépression de l'enveloppe souple, contribuant à la simplicité de réalisation dudit dispositif. Par exemple, un tel organe de contrôle peut être un électrodistributeur, dans ce cas, à deux entrées et une sortie et à trois positions de fonctionnement commandables. Par ailleurs, afin de réduire la masse et l'encombrement du compresseur, un réservoir de stockage du fluide de gonflage sous pression peut être agencé entre ledit orifice de refoulement du compresseur et ledit organe de contrôle. Avantageusement, la présence d'un tel réservoir permet d'avoir un volume de fluide sous pression disponible immédiatement, ce qui permet de gonfler rapidement l'enveloppe souple et, par conséquent, de briser et d'éliminer plus efficacement le givre. De plus, des capteurs à basse pression et à haute pression sont respectivement prévus entre l'orifice d'aspiration dudit compresseur et ladite enveloppe souple, et entre l'orifice de refoulement dudit compresseur et ledit organe de contrôle. Aussi, une électrovalve de vidange est reliée audit réservoir de stockage de fluide sous pression, ce qui permet d'éviter une surpression dans le réservoir. Selon une autre caractéristique, le dispositif comprend un boîtier de commande auquel sont reliés ledit compresseur, ledit organe de contrôle et lesdits capteurs de pression, pour piloter le fonctionnement de ladite enveloppe souple selon un cycle prédéterminé. En outre, ledit compresseur peut être entraîné par l'intermédiaire d'une source d'énergie, par exemple électrique. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 représente en perspective et dans cette application, l'arrière d'un hélicoptère dont l'empennage est équipé du dispositif de dégivrage selon l'invention. La figure 2 montre un exemple de réalisation dudit dispositif de dégivrage. La figure 3 est un graphique illustrant un cycle de gonflage/dégonflage de l'enveloppe souple du dispositif. Dans l'application montrée sur la figure 1, le dispositif de dégivrage 1 conforme à l'invention est installé au niveau de l'empennage arrière 2 d'un hélicoptère 3 pour agir sur le bord d'attaque 4 du stabilisateur horizontal 5 de l'hélicoptère, situé d'un côté de la dérive 6. De l'autre côté de celle-ci, se trouve partiellement illustré le rotor anticouple 7. I1 va de soi qu'un tel dispositif de dégivrage pourrait être prévu sur n'importe quelle autre surface aérodynamique d'un aéronef, dès l'instant où il s'avère nécessaire d'éviter la formation de givre sur celle-ci. Comme le révèle schématiquement la figure 1, le dispositif de dégivrage 1 comprend principalement une enveloppe souple 8 illustrée en pointillés, qui entoure le bord d'attaque 4 du stabilisateur horizontal 5 en y étant fixée de façon appropriée et connue en soi, notamment par collage, et un ensemble A illustré en pointillés et comprenant un compresseur 9 pour gonfler l'enveloppe à travers un organe de contrôle 10, ainsi que d'autres composants que nous détaillerons par la suite. On voit notamment sur la figure 1 que l'ensemble A est situé dans la dérive 6 de l'empennage 2, à proximité de l'enveloppe 8, ce qui confère au dispositif 1 une compacité appréciable. Selon l'invention, et dans ce mode particulier de réalisation montré sur la figure 2, l'orifice d'aspiration 9A et l'orifice de refoulement 9B du compresseur sont tous deux reliés à l'enveloppe souple 8 par l'intermédiaire de l'organe de contrôle 10. En particulier, une première liaison commandable ou conduite 11 relie l'orifice d'aspiration 9A à une entrée 10A de l'organe de contrôle, une deuxième liaison ou conduite 12 relie l'orifice de refoulement 9B à une entrée 10B dudit organe, et une troisième liaison ou conduite 13, telle qu'un tuyau souple, met en communication une sortie 10C dudit organe à une unique entrée/sortie 8A de l'enveloppe. Cet organe de contrôle 10 est alors dans ce cas un organe de commutation tel qu'un électrodistributeur à deux entrées et une sortie, et à trois positions de fonctionnement, d'un type connu en soi. Par ailleurs, un réservoir de stockage du fluide de gonflage sous pression 14 est disposé sur la deuxième liaison 12 entre l'orifice de refoulement 9B du compresseur et l'entrée correspondante 10B dudit organe. La présence d'un tel réservoir 14 permet d'avoir un compresseur 9 ayant une masse et une compacité réduites, ainsi qu'un volume de fluide sous pression immédiatement et directement disponible. De plus, sur la première liaison 11, est agencé un capteur à basse pression 15 dont le rôle est de détecter que la dépression souhaitée est atteinte dans l'enveloppe souple 8. Et sur la deuxième liaison 12, il est agencé un capteur à haute pression 16 dont le rôle est de détecter que la pression appropriée est atteinte dans l'enveloppe souple. Un clapet de mise à l'air 17 à tarage préréglé fourni par un ressort 17A est également raccordé sur la première liaison 11, entre l'électrodistributeur 10 et le capteur 15. Son rôle est de permettre l'admission d'air extérieur dans la liaison 11 quand la dépression dans l'enveloppe souple atteint une valeur limite, correspondant au tarage du ressort 17A. Un filtre 18 est par ailleurs prévu entre le clapet de mise à l'air 17 et la première liaison 11 pour éviter l'introduction d'impuretés et d'eau dans le circuit du dispositif 1. Enfin, une électrovalve de vidange 19 est reliée au réservoir de stockage du fluide sous pression 14, pour éviter une surpression dans la deuxième liaison 12 et purger le réservoir 14. L'électrodistributeur 10, les capteurs 15 et 16, le compresseur 9 et l'électrovalve 19 sont en liaison avec un boîtier de commande 20 qui est opérationnel par un commutateur 21. Le boîtier de commande 20 et le compresseur 9 sont en outre reliés à des alimentations électriques distinctes 22 et 23 respectivement. Le fonctionnement du dispositif de dégivrage 1, à partir du boîtier de commande 20, se déroule de la façon suivante. Initialement, le dispositif 1 présente la configuration illustrée sur la figure 2, pour laquelle l'électrodistributeur 10 occupe une position neutre et le compresseur 9 est inactif. En conséquence, la pression dans l'enveloppe souple 8 est nulle. Cette situation correspond, sur le graphique illustré sur la figure 3, au point d'origine O avant le démarrage du cycle de fonctionnement du dispositif, où la pression P, portée en ordonnée, est nulle pendant un temps t porté en abscisse. A partir de cette configuration initiale, le compresseur 9 est actionné par l'alimentation 23 et le boîtier 20, et l'électrodistributeur 10 est commandé pour mettre son entrée 10A en communication avec la sortie 10C, ce qui relie la première liaison d'aspiration lî à l'intérieur de l'enveloppe souple 8, par la troisième liaison 13. A ce moment, une dépression se crée dans l'enveloppe souple et y est maintenue. Simultanément, le compresseur 9, depuis son orifice de refoulement 9B, met sous pression le fluide, tel que de l'air, contenu dans le réservoir 14 et monté sur la deuxième liaison de refoulement 12, laquelle est obturée au niveau de l'entrée 10B de l'électrodistributeur 10. Lorsque la dépression souhaitée est atteinte, ce qui est fourni par le capteur 15, l'enveloppe souple 8 est maintenue plaquée contre le stabilisateur horizontal 4. La matière constituant l'enveloppe s'est rétractée dans des limites acceptables, ce qui a, par ailleurs, entraîné des amorces de rupture du givre en cours de formation sur l'enveloppe. A titre d'exemple, la dépression créée dans l'enveloppe est de -0,15 bar. Lorsque la dépression devient égale à la valeur de tarage du clapet 17, ce dernier s'ouvre si bien que le compresseur aspire depuis l'extérieur. Lorsque la pression souhaitée est atteinte dans le réservoir, le boîtier de commande coupe l'alimentation du compresseur. Quand le givre doit être retiré de l'enveloppe souple, le cycle de fonctionnement C du dispositif peut démarrer. L'électrodistributeur 10 est commandé pour mettre son entrée 10B en communication avec sa sortie 10C, c'est-à-dire relier la deuxième liaison de refoulement 12 à l'enveloppe souple 8, par la troisième liaison 13. Ce changement de position de l'électrodistributeur ferme la liaison 11 avec l'enveloppe. Comme le réservoir 14 est avantageusement pressurisé à la pression souhaitée, définie par le capteur 16, le fluide sous pression est immédiatement disponible pour gonfler l'enveloppe souple 8 jusqu'à la pression souhaitée et maintenir cette pression. Grâce à cela, le temps de gonflage tl est extrêmement rapide, environ 1 s, pour atteindre une pression de 1,3 bar et la maintenir durant un temps t2 de 6 s. La matière de l'enveloppe souple 6 subit alors une brusque expansion qui provoque la rupture du givre puis, de là, son évacuation de sa surface extérieure. Bien évidemment, les pressions et les temps indiqués pourraient être différents. Le cycle se poursuit et l'électrodistributeur 10 est à nouveau commandé pour changer de position et permettre le retour de la dépression dans l'enveloppe souple 8. Pour cela, la première liaison d'aspiration 11 est en communication avec la troisième liaison 13, tandis que la deuxième liaison de refoulement 12 est fermée vis-à-vis de l'électrodistributeur. A ce moment, le dégonflage de l'enveloppe souple 8 se produit pendant un temps t3 de 10 s pour obtenir et maintenir la dépression initiale, jusqu'à la fin du cycle de fonctionnement. Le réservoir 14 est de nouveau sous pression par l'orifice de refoulement 9B du compresseur et est alors prêt à délivrer le fluide sous pression. La durée d'un cycle de fonctionnement C du dispositif est fonction des conditions météorologiques rencontrées, et peut être comprise entre 1 mn 30 s et 5 mn entre deux phases de gonflage successives de l'enveloppe souple. Plusieurs autres cycles de gonflage peuvent ainsi avoir lieu de façon consécutive ou intermittente afin d'évacuer le givre et maintenir le stabilisateur horizontal 4 constamment opérationnel. Les valeurs de la dépression et de la pression de gonflage peuvent être différentes dans la mesure où la matière constitutive de l'enveloppe souple le permet. On remarque ainsi que le fait de mettre en dépression l'enveloppe permet d'utiliser une plage de pression absolue plus grande. REVENDICATIONS 1. Dispositif de dégivrage d'une paroi externe d'un véhicule, du type comportant une enveloppe souple (8) apte à recouvrir au moins partiellement ladite paroi, et un compresseur (9) dont l'orifice de refoulement (9B) est relié à ladite enveloppe souple pour la gonfler, par l'intermédiaire d'un organe de contrôle (10), caractérisé en ce que l'orifice d'aspiration (9A) dudit compresseur (9) est relié à ladite enveloppe souple (8) par l'intermédiaire d'une liaison commandable (11) qui autorise la mise en dépression de ladite enveloppe souple et, quand ladite dépression atteint une valeur prédéterminée, envoie de l'air extérieur vers ledit compresseur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite liaison commandable (11) est équipée d'un clapet de mise à l'air (17), taré à ladite valeur prédéterminée de dépression. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite liaison commandable (11) relie l'orifice d'aspiration (9A) dudit compresseur audit organe de contrôle (10). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit organe de contrôle (10) est à commutation et il est relié, d'un côté, auxdits orifices d'aspiration (9A) et de refoulement (9B) par des première (11) et deuxième (12) liaisons, respectivement, ladite première liaison correspondant à ladite liaison commandable, et, de l'autre côté, à ladite enveloppe souple (8) par une troisième liaison (13). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes 1 à 4, caractérisé en ce que ledit organe de contrôle (10) est un électrodistributeur. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes 1 à 5, caractérisé en ce qu'un réservoir (14) de stockage du fluide de gonflage sous pression est agencé entre ledit orifice de refoulement (9B) du compresseur et ledit organe de contrôle (in). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes 1 à 6, caractérisé en ce que des capteurs à basse pression (15) et à haute pression (16) sont respectivement prévus entre l'orifice d'aspiration dudit compresseur et ladite enveloppe souple, et entre l'orifice de refoulement dudit compresseur et ledit organe de contrôle. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une électrovalve de vidange (J9) est reliée audit réservoir de stockage de fluide sous pression. 9. Dispositif selon les revendications 1 et 7, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier de commande (20) auquel sont reliés ledit compresseur, ledit organe de contrôle et lesdits capteurs de pression, pour piloter le fonctionnement de ladite enveloppe souple selon les cycles prédéterminés. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 9, caractérisé en ce que ledit compresseur (9) est entraîné par l'intermédiaire d'une source d'énergie (23).