Brevet FR2934905A1 — publié le 20100212

DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT AERAULIQUE DE CALCULATEUR "FULL ARINC" La présente invention concerne le domaine des calculateurs embarqués, et en particulier les calculateurs respectant la norme ARINC 600 destinés à l'aéronautique. Plus précisément, l'invention propose un nouveau concept de refroidissement aéraulique pour des calculateurs ARINC 600. La norme ARINC 600 prévoit que des calculateurs avioniques peuvent être refroidis à l'aide d'un courant d'air frais circulant sous les calculateurs. Chaque calculateur se voit allouer une partie du débit total de ce courant d'air frais, notamment en fonction de la puissance qu'il dissipe, en vue de son refroidissement. Cet air frais est injecté à l'intérieur des calculateurs par l'intermédiaire d'une plaque du dessous, couramment appelée � bottom cover � en anglais. Cette plaque du dessous est percée de trous calibrés, chaque calculateur ayant à respecter des contraintes de perte de charge introduite sur le courant d'air frais. Le calibrage des trous et la fourchette de perte de charge à introduire sont spécifiés dans la norme ARINC. Typiquement, pour un calculateur ARINC de niveau 2, la perte de charge à introduire doit être comprise entre 200 pascals et 300 pascals. Jusqu'à aujourd'hui, quasiment aucun effort d'optimisation de l'utilisation du flux d'air frais injecté dans les calculateurs embarqués n'était entrepris, notamment parce que la densité de puissance dissipée par les modules électroniques n'était pas trop élevée et parce que les contraintes relatives à la perte de charge introduite n'était pas très difficiles à respecter. Actuellement, la puissance dissipée par les modules électroniques contenus dans les calculateurs embarqués augmente et leur refroidissement devient donc primordial. De plus, les contraintes de perte de charge deviennent également plus difficiles à tenir, la plage de tolérance passant de 100 pascals à 50 pascals. Il devient donc indispensable de chercher à améliorer l'efficacité du refroidissement aéraulique des calculateurs embarqués, notamment en se concentrant sur les points chauds identifiés sur les modules électroniques et en optimisant la gestion du flux d'air injecté. Dans l'état de l'art, on a pour cela ajouté des déflecteurs au sein des calculateurs dans le but de dévier l'air frais en priorité sur les points chauds des modules électroniques. Cependant, cette technique est insuffisante et elle introduit par ailleurs de nouveaux problèmes de contraintes mécaniques. Ainsi, dans le but de réaliser un refroidissement aéraulique optimisé de calculateur embarqué, l'invention propose l'ajout d'une plaque intermédiaire située au dessus de la plaque du dessous à l'intérieur dudit calculateur, ladite plaque intermédiaire comportant un réseau de canalisations et des trous permettant de gérer au mieux le flux d'air frais injecté. A cet effet, l'invention a pour objet un calculateur embarqué comprenant des modules électroniques, une plaque du dessous, comportant des premiers trous, par laquelle un flux d'air frais est injecté à l'intérieur dudit calculateur, ledit calculateur présentant une face avant, une face arrière, une face du dessus et une face du dessous où se situe ladite plaque du dessous, lesdits modules électroniques étant enfichés orthogonalement à la face arrière et étant également approximativement orthogonaux à la face du dessous, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une plaque intermédiaire située au dessus de la plaque du dessous et comprenant un réseau de canalisations permettant de distribuer efficacement le flux d'air frais sur les modules électroniques, ainsi que des seconds trous permettant d'acheminer ledit flux d'air frais le long desdits modules électroniques. Avantageusement, le calculateur selon l'invention est conforme à 30 la norme ARINC 600. Avantageusement, la plaque intermédiaire comporte en outre des glissières assurant la fonction de � guide-carte � pour les modules électroniques. Avantageusement, les seconds trous de la plaque intermédiaire sont répartis de telle sorte qu'ils permettent d'orienter le flux d'air frais vers des zones identifiées comme particulièrement chaudes sur les modules électroniques. Avantageusement, le réseau de canalisations contenu dans la plaque intermédiaire est subdivisé en autant de parties qu'il y a de modules électroniques, chaque partie étant assignée au refroidissement d'un module électronique. Avantageusement, la plaque intermédiaire est par ailleurs 10 subdivisée en deux zones, une zone avant et une zone arrière. Avantageusement, la plaque du dessous est amovible. Avantageusement, ledit calculateur comportant une plaque du dessus venant refermer le calculateur au niveau de la face du dessus, le flux d'air frais remonte le long des modules électroniques jusqu'à atteindre la face 15 du dessus où il est évacué par l'intermédiaire de trous d'évacuation percés dans la plaque du dessus. Avantageusement, le calculateur selon l'invention introduit sur un courant d'air frais circulant sous la plaque du dessous dudit calculateur, et 20 dont une part, constituant ledit flux d'air frais, est injectée à l'intérieur du calculateur par l'intermédiaire de ladite plaque du dessous, une perte de charge comprise entre 250 pascals et 300 pascals. 25 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent : • la figure 1 : la vue en trois dimensions d'un calculateur selon l'invention, la plaque du dessous étant rendue transparente, de 30 manière à mettre en évidence la plaque intermédiaire ; • la figure 2 : la vue partiellement éclatée d'un calculateur selon l'invention, mettant en lumière la plaque intermédiaire, la plaque du dessous et des moyens de fixation ; • la figure 3 : la vue d'un calculateur selon l'invention, ouvert, de manière à représenter l'évacuation du flux d'air par la face du dessus ; • la figure 4 : la représentation de la circulation du flux d'air frais au niveau d'un module électronique. La figure 1 présente une vue en trois dimensions d'un calculateur C selon l'invention. Ce calculateur C présente une face avant 1, une face arrière 2, une face du dessus 3, une face du dessous 4 et deux faces latérales 5 et 6. Au niveau de la face du dessous 4, on distingue à travers la plaque du dessous B percée de trous HB la plaque intermédiaire M. Cette plaque intermédiaire M comprend également des trous HM, ainsi qu'un réseau de canalisations N. La plaque du dessous B et la plaque intermédiaire M seront plus précisément décrites grâce à la figure 2. Le calculateur C est refroidi de manière aéraulique à partir d'un courant d'air frais circulant sous la plaque du dessous B, conformément au � flux ARINC � fourni par l'environnement du calculateur d'après la norme ARINC. Une part de ce courant d'air est injectée dans le calculateur C via la face du dessous 4. La figure 2 permet de mieux visualiser la plaque du dessous B et la plaque intermédiaire M grâce à une vue partiellement éclatée du calculateur C. La plaque du dessous B est fixée au calculateur C, et à la plaque intermédiaire M en particulier, par des moyens de fixation quelconque, tels que des vis V et un verrou X. Une part du courant d'air circulant sous la plaque du dessous B est donc injectée à l'intérieur du calculateur C par l'intermédiaire des trous HB percés dans ladite plaque du dessous B. Ces trous HB peuvent être plus nombreux à l'endroit des zones les plus chaudes des modules électroniques compris dans le calculateur C. Notamment, s'il n'y a que deux modules électroniques dans un calculateur pouvant en contenir quatre, les trous HB ne seront percés que sous les modules électroniques présents. De plus, la plaque du dessous B est préférentiellement amovible. Ainsi, en cas d'ajout d'un troisième module électronique dans ledit calculateur, il suffit de modifier la plaque du dessous B, afin que d'autres trous HB permettent d'assurer le refroidissement aéraulique du troisième module électronique. De la même façon, le positionnement judicieux des trous HB permet de ne pas ventiler inutilement les zones ne nécessitant pas de 5 refroidissement. Le flux d'air frais ayant été injecté dans le calculateur C via la plaque du dessous B est réparti au niveau de la plaque intermédiaire M par un réseau de canalisations N. Ce réseau de canalisations N assure la 10 répartition efficace de l'air frais vers les modules électroniques, en particulier vers les zones présentant des points chauds, c'est-à-dire des zones où la puissance dissipée par les composants électroniques présents sur les modules électroniques est importante, favorisant des échauffements locaux. La plaque intermédiaire M comporte par ailleurs des trous HM, 15 plus nombreux à l'endroit des points chauds, permettant d'acheminer l'air frais le long des modules électroniques, prioritairement vers les zones des modules électroniques dissipant le plus de puissance. Avantageusement, la plaque intermédiaire peut être munie de glissières, assurant ainsi la fonction de � guide-carte � pour les modules 20 électroniques du calculateur C. Dans le but d'optimiser la répartition du flux d'air au niveau de la plaque intermédiaire M, on peut subdiviser le réseau de canalisations N en différentes parties. Premièrement, le réseau de canalisations N peut comprendre autant de zones qu'il y a de modules électroniques dans le 25 calculateur C. Chaque zone est alors chargée de répartir l'air sur un module électronique. En outre, chaque zone peut avantageusement être subdivisée en deux parties, correspondant à une partie avant située du côté de la face avant 1 et une partie arrière située du côté de la face arrière 2. De cette façon, on s'assure d'une répartition optimisée du flux d'air frais sur 30 l'ensemble des modules électroniques du calculateur C, les trous HB apportant une souplesse supplémentaire. Cela permet aussi de maîtriser la perte de charge introduite sur le courant d'air frais circulant sous la face du dessous 4 et sur lequel le flux d'air frais AF injecté dans le calculateur C est prélevé. Il est notamment possible de contrôler précisément la perte de charge introduite et de la contenir, par exemple, dans la fourchette 250 pascals ù 300 pascals. La figure 3 montre simplement comment le flux d'air frais AF remonte le long des modules électroniques E jusqu'à la face du dessus 3, où il devient un flux d'air plus chaud AC. Le flux d'air frais AF est prélevé sur un courant d'air circulant sous la face du dessous 4. Il est injecté dans le calculateur C via les trous HB de la plaque du dessous B. Il est ensuite réparti de manière optimisée à l'aide du réseau de canalisations N qui permet d'acheminer l'air frais préférentiellement sur les zones dissipatives et les points chauds des modules électroniques E. L'air frais AF remonte alors naturellement le long des modules électroniques E jusqu'à devenir un flux d'air plus chaud AC au niveau de la face du dessus 3. Ce flux d'air plus chaud AC peut alors être évacué grâce à des trous percés dans la plaque venant fermer le calculateur C au niveau de la face du dessus 3. Ce flux d'air plus chaud AC peut alors être récupéré par le réseau aéraulique du porteur du calculateur en vue d'un traitement. La figure 4 représente une vue en trois dimensions d'un module électronique E extrait du calculateur C. Cette figure 4 permet de visualiser le fait que l'air frais AF injecté via les trous HB de la plaque du dessous B peut être réparti sur le module électronique E de manière totalement maîtrisée grâce au réseau de canalisations N et aux trous HM percés dans la plaque intermédiaire M. On peut ainsi acheminer plus d'air frais AF sur les zones les plus sujettes à des échauffements. En résumé, la présente invention propose un calculateur embarqué, refroidi de manière aéraulique à partir d'un courant d'air circulant sous sa face du dessous, et équipé d'un dispositif permettant d'optimiser l'injection et la répartition d'un flux d'air frais à l'intérieur dudit calculateur en vue de le refroidir de façon efficace et en traitant prioritairement les points chauds des modules électroniques qu'il contient.35 REVENDICATIONS1. Calculateur embarqué comprenant des modules électroniques (E), une plaque du dessous (B), comportant des premiers trous (HB), par laquelle un flux d'air frais (AF) est injecté à l'intérieur dudit calculateur (C), ledit calculateur (C) présentant une face avant (1), une face arrière (2), une face du dessus (3) et une face du dessous (4) où se situe ladite plaque du dessous (B), lesdits modules électroniques (E) étant enfichés orthogonalement à la face arrière (2) et étant également approximativement orthogonaux à la face du dessous (4), caractérisé en ce qu'il comporte en outre une plaque intermédiaire (M) située au dessus de la plaque du dessous (B) et comprenant un réseau de canalisations (N) permettant de distribuer efficacement le flux d'air frais (AF) sur les modules électroniques (E), ainsi que des seconds trous (HM) permettant d'acheminer ledit flux d'air frais (AF) le long desdits modules électroniques (E). 2. Calculateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est conforme à la norme ARINC 600. 3. Calculateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque intermédiaire (M) comporte en outre des glissières assurant la fonction de � guide-carte � pour les modules électroniques (E). 4. Calculateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les seconds trous (HM) de la plaque intermédiaire (M) sont répartis de telle sorte qu'ils permettent d'orienter le flux d'air frais (AF) vers des zones identifiées comme particulièrement chaudes sur les modules électroniques (E). 5. Calculateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réseau de canalisations (N) contenu dans la plaque intermédiaire (M) est subdivisé en autant de parties qu'il y ade modules électroniques (E), chaque partie étant assignée au refroidissement d'un module électronique (E). 6. Calculateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque partie du réseau de canalisations (N) contenu dans la plaque intermédiaire (M) est par ailleurs subdivisée en deux zones, une zone avant et une zone arrière. 7. Calculateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque du dessous (B) est amovible. 8. Calculateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit calculateur comportant une plaque du dessus venant refermer le calculateur au niveau de la face du dessus, caractérisé en ce que le flux d'air frais (AF) remonte le long des modules électroniques (E) jusqu'à atteindre la face du dessus (3) où il est évacué par l'intermédiaire de trous d'évacuation percés dans la plaque du dessus. 9. Calculateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il introduit sur un courant d'air frais circulant sous la plaque du dessous (B) dudit calculateur (C), et dont une part, constituant ledit flux d'air frais (AF), est injectée à l'intérieur du calculateur (C) par l'intermédiaire de ladite plaque du dessous (B), une perte de charge comprise entre environ 250 pascals et environ 300 pascals.30