Brevet FR2891241A1 — publié le 20070330

L'invention concerne un système de dégivrage et/ou de désembuage d'une surface d'un aéronef, tel que par exemple une vitre de la cabine de pilotage d'un avion, ainsi qu'un procédé de commande d'un tel système. L'invention concerne également un aéronef équipé d'un tel système. Le dégivrage et le désembuage des surfaces d'un aéronef sont en général réalisés aux moyens d'éléments de chauffage, tels que par exemple des résistances. Dans les solutions actuelles, les éléments de chauffage sont alimentés électriquement par un système dédié, parfois dénommé calculateur de chauffage (ou WHC de l'anglais Window Heat Computer ), qui comprend, en plus d'une logique de commande du fonctionnement, un interrupteur commuté de façon à transmettre aux éléments chauffants une énergie électrique correspondant à l'ampleur du chauffage désiré. Ainsi, selon cette conception, le système dédié est alimenté de manière continue par le coeur électrique de l'aéronef mais délivre de l'énergie électrique aux éléments de chauffage dans une quantité variable, déterminée en fonction de la température mesurée par des capteurs situés au niveau de la surface à dégivrer. Le système dédié réalise en outre des fonctions de surveillance du courant qu'il délivre aux éléments chauffants et du fonctionnement correct des capteurs. La solution classique prévoit que les différents éléments du système dédié sont situés au sein d'un même ensemble, en général à proximité de la cabine, ce qui peut s'avérer pénalisant en termes d'encombrement et de poids et implique en outre que cet ensemble comporte tous les circuits nécessaires à son fonctionnement (notamment un interrupteur de puissance et un circuit logique incluant un calculateur). Afin d'éviter ces problèmes et d'optimiser la conception du système de dégivrage et/ou de désembuage pour profiter ainsi de fonctionnalités existantes dans d'autres systèmes de l'aéronef, l'invention propose un système de dégivrage et/ou de désembuage d'une surface d'un aéronef, caractérisé par: - un capteur de température situé à proximité de ladite surface et apte à générer une information de température; - un calculateur apte à générer une information de commande à partir de l'information de température et à émettre l'information de commande sur un réseau informatique de l'aéronef; - un système d'alimentation électrique apte à recevoir l'information de commande sur le réseau informatique et comprenant un interrupteur apte à être commuté en fonction de l'information de commande; - un élément chauffant situé à proximité de ladite surface et alimenté électriquement à travers ledit interrupteur. La commutation de l'interrupteur est ainsi déportée dans le système d'alimentation électrique, par exemple au niveau du coeur électrique de l'avion, ce qui permet de se passer de l'interrupteur commuté situé habituellement dans la cabine. On entend ici par "à proximité de la surface" : sur la surface ou à une distance de celle-ci permettant une interaction physique avec elle. Le système d'alimentation électrique comprend par exemple un microprocesseur connecté au réseau informatique. Le microprocesseur peut ainsi recevoir l'information de commande et commander la commutation de l'interrupteur en fonction de l'information de commande. En pratique, le microprocesseur peut commander la commutation de l'interrupteur au moyen d'un signal dont le rapport cyclique dépend de l'information de commande. Selon un mode de réalisation, le calculateur reçoit l'information de température du capteur à travers une liaison analogique. Selon une possibilité de mise en oeuvre, le calculateur est inclus dans un module de gestion du chauffage connecté au réseau informatique. Le module de gestion du chauffage peut alors comprendre des moyens de surveillance du capteur aptes à émettre une alarme sur le réseau informatique en cas de dysfonctionnement du capteur. Ce module, qui peut être situé en un lieu quelconque de l'avion (par exemple la baie avionique, gère ainsi la logique de commande du système en lieu et place du système dédié utilisé classiquement. Par ailleurs, le système d'alimentation électrique peut comprendre des moyens de mesure de l'intensité traversant l'interrupteur aptes à commander l'ouverture de l'interrupteur et/ou à générer une alarme sur le réseau informatique en cas de dépassement d'un seuil. Les fonctions de disjoncteur et de surveillance du fonctionnement correct sont ainsi intégrées dans le système d'alimentation. Un système de gestion des alarmes connecté au réseau informatique peut alors dans ces deux cas provoquer l'affichage d'un signal sur un dispositif d'affichage de la cabine en cas de réception de ladite alarme. Ladite surface est par exemple une vitre d'une cabine de pilotage de l'aéronef. L'invention propose également un procédé de commande d'un système de dégivrage et/ou de désembuage d'une surface d'un aéronef, caractérisé par les étapes suivantes: - détermination d'une information de commande sur la base d'une information de température reçue d'un capteur de température situé à proximité de ladite surface; - émission de l'information de commande sur un réseau informatique de l'aéronef; - réception de l'information de commande par un système d'alimentation électrique; commutation, en fonction de l'information de commande, d'un interrupteur à travers lequel est alimenté électriquement un élément de chauffage situé à proximité de ladite surface. Le procédé peut comprendre au préalable une étape d'émission par le capteur de l'information de température à travers la liaison analogique. Lorsque ladite commutation est commandée par un microprocesseur du système d'alimentation électrique, le procédé peut également comprendre une étape de réception par ledit microprocesseur de l'information de commande. Un aéronef mettant en oeuvre ces inventions est également visé. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront à la lumière de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente les éléments principaux d'un système de dégivrage conforme aux enseignements de l'invention. - la figure 2 illustre sous forme d'un logigramme le fonctionnement du système de la figure 1 en régime normal. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement la cabine de pilotage 2 d'un avion qui présente une pluralité de vitres 4 à travers lesquelles l'équipage peut observer l'extérieur de l'appareil. A chacune de ces vitres sont associés des éléments chauffants 6 (dont un seul est représenté sur la figure 1 par mesure de simplification). Lorsqu'ils sont activés (c'est-à-dire alimentés électriquement), les éléments chauffants 6 permettent le dégivrage des vitres 4 (et dès lors en général leur désembuage). Les éléments chauffants 6 sont par exemple réalisés en pratique par des circuits résistifs qui parcourent la vitre 4 au niveau de sa surface; ces circuits résistifs peuvent par exemple être interposés entre différentes couches de verre de la vitre. Dans la suite, on décrit le fonctionnement d'un seul élément chauffant 6, le fonctionnement des autres éléments chauffants en découlant par analogie. Les circuits électriques sont par ailleurs représentés en figure 1 par un seul fil bien qu'un chemin du retour du courant existe en outre en pratique (par exemple au moyen de masses). L'élément chauffant 6 est alimenté par une source de tension 10 à travers un commutateur de puissance 8 qui permet de réguler la puissance électrique transmise à l'élément chauffant 6 comme décrit ci-après. La source de tension 10 est par exemple formée par l'association d'un onduleur et d'un redresseur. Il s'agit de la tension alternative (en général 115 VAC ou 200 VAC) issue des moyens de génération électrique de l'aéronef. Le commutateur de puissance 8 comprend un interrupteur commandé électriquement 12 et un microprocesseur 14 qui présente une sortie PWM pour la commande de l'interrupteur 12. La valeur du signal présent sur la sortie PWM commande la fermeture et l'ouverture de l'interrupteur 12. L'interrupteur 12 est interposé entre la source de tension 10 et l'élément chauffant 6. Le microprocesseur 14 comprend également une bornel5 pour la mesure du courant I qui traverse l'interrupteur 12. Le microprocesseur 14 est lié à travers un bus à d'autres entités électroniques décrites plus loin au moyen d'un réseau informatique 18 (couramment dénommé réseau avionique, avec un fonctionnement par exemple du type "Ethernef', tel qu'un réseau AFDX décrit par exemple dans la demande de brevet FR 2 832 011). Le commutateur de puissance 8 et la source de tension 10, qui forment un système d'alimentation électrique pour l'élément chauffant 6, sont de préférence situés au niveau du coeur électrique de l'avion. De nombreux modules fonctionnels (parfois dénommés CPIOM de l'anglais Core Process Input Output Module ) sont connectés au réseau 18. Parmi ces modules fonctionnels, on a représenté à la figure 1 ceux qui participent au système de dégivrage conforme à l'invention, à savoir un module de gestion du chauffage des vitres 20 et un module de gestion des alarmes 22. Le module de gestion du chauffage des vitres 20 peut dialoguer avec le microprocesseur 14 du commutateur de puissance 8 et avec le module de gestion des alarmes 22 au moyen du réseau informatique 18. Le module de gestion de chauffage des vitres 20 reçoit par ailleurs sous forme analogique une information de température TPT d'un capteur 5 situé au niveau de la vitre 4 (en général dans la vitre 4) qui porte l'élément chauffant 6. (Comme pour l'élément 6, on a représenté par mesure de simplification un seul capteur 5.) Le module de gestion du chauffage des vitres 20 met en oeuvre les fonctions suivantes, comme décrit en détails plus loin: - la surveillance de l'information de température TPT reçue du capteur 5 (et conjointement de la validité de cette information, c'est-àdire du bon fonctionnement du capteur 5) ; - la commande de la régulation de l'élément chauffant 6 en fonction notamment de la température mesurée, c'est-à-dire en pratique la détermination d'une information de commande destinée au circuit de commutation de puissance 8, sur la base notamment de l'information de température TPT reçue du capteur 5; - l'émission d'une alarme à destination du système de gestion des alarmes 22 en cas de détection d'un problème de fonctionnement, par exemple au niveau du capteur 5. On notera que l'élaboration de l'information de commande peut éventuellement utiliser au surplus d'autres paramètres, tels que par exemple la vitesse de l'avion ou le mode de commande (manuelle ou automatique) de la puissance, et ce d'autant plus facilement que le module 20 est situé sur le réseau avionique 18. Le système de gestion des alarmes 22 peut comme déjà mentionné dialoguer avec les autres modules fonctionnels (notamment le module de gestion du chauffage des vitres 20) et le commutateur de puissance 8 au moyen du réseau informatique 18. Le module de gestion des alarmes 22 peut également commander des actions nécessaires en cas de réception d'un signal d'alarme de l'une des autres entités. Il peut par exemple provoquer l'affichage d'un symbole représentatif de l'alarme concernée sur un dispositif d'affichage 24 situé dans la cabine 2. Les modules fonctionnels 20, 22 peuvent être situés à un emplacement quelconque de l'appareil du fait qu'ils interagissent avec les autres éléments au moyen du réseau 18. Les modules fonctionnels 20, 22 sont de préférence regroupés dans un emplacement dédié de l'avion dénommé en général baie avionique. Le fonctionnement du système de dégivrage en régime normal va à présent être décrit en référence à la figure 2. Le module de gestion du chauffage des vitres 20 reçoit l'information de température TPT du capteur 5 (étape E102) et détermine, sur la base de cette information notamment, une commande CMD à destination du commutateur de puissance 8 (étape E104). L'information de commande CMD est par exemple obtenue en fonction de l'information de température TPT et d'une consigne de température (mémorisé par exemple dans le module 20 et éventuellement réglable) au moyen de tables de correspondance mémorisées dans le module 20. L'information de commande CMD représente par exemple la proportion de la puissance nominale de l'élément de chauffage qui doit être libérée en vue d'approcher de la consigne de température. En variante, il pourrait s'agir du rapport cyclique avec lequel l'interrupteur doit être alternativement ouvert et fermé. L'information de commande CMD est émise par le module de gestion du chauffage des vitres 20 sur le réseau informatique 18 (étape E106), sous forme d'une donnée numérique. L'information de commande CMD peut ainsi être reçue par le microprocesseur 14 du commutateur de puissance 8 (étape E108). Sur la base de l'information de commande CMD, le microprocesseur 14 détermine le rapport cyclique du signal de commande PWM à émettre sur la borne de commande de l'interrupteur 12 (étape E110) afin d'obtenir au niveau de l'élément chauffant 6 la libération de la puissance de chauffage désirée (c'est-à-dire conforme par l'information de commande CMD). En régime normal, la coopération des différents éléments qui viennent d'être mentionnés permet ainsi d'obtenir une régulation de la température au niveau de la vitre 4 et par conséquent le dégivrage (ainsi que le désembuage) de celle-ci. On va à présent décrire plusieurs exemples de sorties du régime normal. Comme déjà indiqué, le microprocesseur 14 comprend une borne 15 qui permet la surveillance du courant I qui traverse l'interrupteur 12. Lorsque le microprocesseur 14 détermine que le courant I est trop important (par exemple à cause d'un défaut de fonctionnement de l'interrupteur 12 ou d'une surtension au niveau de la source de tension 10), il commande l'ouverture de l'interrupteur 12. Ainsi, le commutateur de puissance 8 remplit également la fonction d'un disjoncteur. En cas de détection d'une anomalie dans la mesure du courant traversant l'interrupteur 12, le microprocesseur 14 peut en outre émettre un signal d'alarme correspondant à destination du module de gestion des alarmes 22, l'anomalie pouvant ainsi être signalée à l'équipage sur le dispositif d'affichage 24. Un autre type d'alarme dans le système de dégivrage décrit ci-dessus est un dysfonctionnement du capteur 5. Comme déjà mentionné, le système de gestion du chauffage des vitres 20 reçoit non seulement une information de température TPT mais détermine également une information de fonctionnement correct grâce à une surveillance du capteur 5. En cas de détection d'une anomalie de fonctionnement du capteur 5 par le module de gestion de chauffage des vitres 20, ce dernier émet un signal d'alarme correspondant sur le réseau informatique 18 et à destination du système de gestion des alarmes 22. Celui-ci peut ainsi avertir l'équipage de la défaillance du capteur 5 par l'affichage d'un symbole dédié sur le dispositif d'affichage 24. En cas de détection du dysfonctionnement du capteur 5, le module de gestion du chauffage des vitres 20 peut également donner à l'information de commande CMD une valeur qui assure un fonctionnement sûr quelle que soit la température effective (et par hypothèse non déterminée) sur la vitre 4, à savoir par exemple une information de commande CMD entraînant une absence de chauffage, ou en variante représentant un chauffage à une puissance de l'élément chauffant 6 déterminée en fonction d'autres paramètres disponibles au sein de l'aéronef. L'exemple qui vient d'être décrit ne représente qu'un mode possible de réalisation de l'invention qui ne s'y limite pas. REVENDICATIONS 1. Système de dégivrage et/ou de désembuage d'une surface (4) d'un aéronef, caractérisé par: - un capteur de température (5) situé à proximité de ladite surface (4) et apte à générer une information de température (TPT) ; - un calculateur (20) apte à générer une information de commande (CMD) à partir de l'information de température (TPT) et à émettre l'information de commande (CMD) sur un réseau informatique (18) de l'aéronef; - un système d'alimentation électrique (8) apte à recevoir l'information de commande (CMD) sur le réseau informatique (18) et comprenant un interrupteur (12) apte à être commuté en fonction de l'information de commande (CMD) ; - un élément chauffant (6) situé à proximité de ladite surface (4) et 15 alimenté électriquement à travers ledit interrupteur (12). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système d'alimentation électrique (8) comprend un microprocesseur (14) connecté au réseau informatique (18). 3. Système de dégivrage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le microprocesseur (14) est apte à recevoir l'information de commande (CMD) et à commander la commutation de l'interrupteur (12) en fonction de l'information de commande (CMD). 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le microprocesseur (14) commande la commutation de l'interrupteur (12) au moyen d'un signal dont le rapport cyclique dépend de l'information de commande (CMD). 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le calculateur (20) reçoit l'information de température (TPT) du capteur (5) à travers une liaison analogique. 10 6. Système de dégivrage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le calculateur est inclus dans un module de gestion du chauffage (20) connecté au réseau informatique (18). 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le module de gestion du chauffage (20) comprend des moyens de surveillance du capteur (5) aptes à émettre une alarme sur le réseau informatique (18) en cas de dysfonctionnement du capteur (5). 8. Système selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le système d'alimentation électrique (8) comprend des moyens (15) de mesure de l'intensité (I) traversant l'interrupteur (12) aptes à générer une alarme sur le réseau informatique (18) en cas de dépassement d'un seuil. 9. Système selon la revendication 7 ou 8, caractérisé par un système de gestion des alarmes (22) connecté au réseau informatique (18) et apte à provoquer l'affichage d'un signal sur un dispositif d'affichage (24) de la cabine en cas de réception de ladite alarme. 10. Système selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le système d'alimentation électrique (8) comprend des moyens (15) de mesure de l'intensité (I) traversant l'interrupteur (12) aptes à commander l'ouverture de l'interrupteur (12) en cas de dépassement d'un seuil. 11. Système selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le système d'alimentation électrique (8) est situé dans le coeur électrique de l'avion. 12. Système selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ladite surface est une vitre (4) d'une cabine de pilotage de l'aéronef. 13. Procédé de commande d'un système de dégivrage et/ou de désembuage d'une surface (4) d'un aéronef, caractérisé par les étapes suivantes: détermination (E104) d'une information de commande (CMD) sur la base d'une information de température (TPT) reçue d'un capteur de température (5) situé à proximité de ladite surface (4) ; - émission (E106) de l'information de commande (CMD) sur un réseau informatique (18) de l'aéronef; - réception (E108) de l'information de commande (CMD) par un système d'alimentation électrique (8) ; - commutation (E110), en fonction de l'information de commande (CMD), d'un interrupteur (12) à travers lequel est alimenté électriquement un élément de chauffage (6) situé à proximité de ladite surface (4). 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé par une étape d'émission (E106) par le capteur (5) de l'information de température (TPT) à travers une liaison analogique. 15. Procédé selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que, ladite commutation étant commandée par un microprocesseur (14) du système d'alimentation électrique (8), il comprend une étape de réception (E108) par ledit microprocesseur (14) de l'information de commande (CMD). 16. Aéronef caractérisé en ce qu'il comprend un système selon l'une des revendications 1 à 12. 17. Aéronef caractérisé en ce qu'il comprend des moyens aptes à mettre en oeuvre un procédé selon l'une des revendications 13 à 15.