Brevet FR2930682A1 — publié le 20091030

Ensemble comprenant une antenne de radioalignement de descente et un organe support La présente invention concerne un ensemble comprenant une antenne de radioalignement de descente et son organe support, cet ensemble étant destiné à être monté sur un train d'atterrissage avant d'un aéronef, notamment un avion de transport civil. On connaît des dispositifs d'aide au pilotage d'un aéronef et, en particulier, le système d'atterrissage aux instruments (ILS - "instrument landing system") pour guider un avion dans sa phase d'atterrissage. Ce système d'approche précise d'une piste aux instruments est notamment utile au pilote en cas de mauvaise visibilité (chutes de neige, pluies denses, ...) ou en absence de visibilité (brouillard épais). Lorsqu'un avion dévie ainsi de sa trajectoire d'approche finale, ce système permet de présenter au pilote l'écart latéral par rapport à l'axe longitudinal de la piste et l'écart vertical par rapport à un axe de descente matérialisé par rapport à un angle d'approche spécifique. L'avion est alors en mesure de corriger cette approche finale. Un tel système d'atterrissage comprend, d'une part, des stations automatiques situées en bordure de piste d'atterrissage et à bord de l'avion, d'autre part, une antenne de localisation et une antenne de radioalignement de descente. Ce système d'antennes doubles est généralement monté dans l'espace délimité par le radôme dans le nez de l'avion. Ces antennes sont alors supportées par le cadre étanche du fuselage. Ce principe d'installation de l'antenne de radioalignement de descente dans le radôme satisfait la réglementation opérationnelle de l'organisation internationale de l'aviation civile, principalement pour les avions de taille moyenne de type WB, SA, LR tels que les avions A 330/340. Cette réglementation impose notamment que la distance verticale au seuil de piste entre la trajectoire du bas des roues du train d'atterrissage principal et la trajectoire de l'axe de descente est limitée à un maximum de 19 pieds. Cette règle est dite la � règle des 19 pieds �. On a cependant constaté que pour les avions présentant un fuselage plus long tels que l'avion A 380, il était nécessaire d'ajouter une deuxième antenne de radioalignement de descente, appelée antenne "GLIDE TRACK". Cette dernière doit être installée à l'avant de l'avion de telle façon que celui-ci "remonte" sur l'axe de descente lors de son passage à un seuil d'altitude prédéterminé. La commutation entre ces deux antennes de radioalignement de descente est assurée par le système d'atterrissage aux instruments. Les exigences en terme de performances du système d'atterrissage aux instruments, classé critique puisque lié au système d'atterrissage automatique, conditionnent l'installation de cette deuxième antenne "GLIDE TRACK" à l'avant de l'avion et au-dessous de l'antenne de capture. Ce positionnement permet notamment d'éviter les problèmes de masques dans les diagrammes de l'antenne et de bras de levier par rapport à l'oeil pilote. Il est par conséquent connu d'installer cette deuxième antenne sur la jambe de train d'atterrissage avant de l'avion. Toutefois, cette antenne de radioalignement de descente est peu ou pas protégée tandis qu'elle est exposée à un environnement particulièrement hostile dans la zone du train d'atterrissage avant. Tout d'abord, cette zone est fortement exposée lors d'opérations de maintenance au sol en raison de la présence de la prise de parc électrique et de l'accès à la barre de remorquage. Bien que ces travaux puissent être conduits par des opérateurs qualifiés, des erreurs humaines peuvent conduire à une dégradation de l'antenne de radioalignement de descente. Cette zone est également vulnérable en vol à cause de l'absence d'un plan de masse, ou contrepoids radioélectrique, stable d'un point de vue électrique. En effet, l'équipotentiel de ce plan de masse avec la pointe avant du fuselage est difficile à maîtriser compte tenu des articulations et des paliers tournants mis en oeuvre à la jonction train d'atterrissage/pointe avant. Par ailleurs, les différents éléments constituant le train d'atterrissage avant génèrent un spectre vibratoire très large venant perturber le fonctionnement de l'antenne. De plus, il faut tenir compte de l'effet aérodynamique de l'ensemble fût/roues sur le maintien physique des faisceaux reliant cette antenne au récepteur placé dans le fuselage de l'avion, principalement au niveau de l'interface articulée train d'atterrissage/case de train avant. Il faut également tenir compte de la promiscuité des circuits électriques et hydrauliques le long du fût du train d'atterrissage, laquelle peut entraîner de graves disfonctionnements en cas d'apparition de fuites dans ces circuits hydrauliques. Enfin, cette antenne de radioalignement de descente est particulièrement exposée aux conditions météorologiques sévères qui peuvent survenir en vol telles que la grêle et la foudre. Tous ces éléments perturbent le bon fonctionnement de cette deuxième antenne de radioalignement de descente en générant un bruit parasite qui vient se superposer à l'écart "Glide" (DDM û différence de modulation) généré par l'unité de réception du récepteur d'aide à l'atterrissage de type récepteur multimodes (MMR - "Multi Mode Receiver"). On a observé sur des avions gros porteurs des niveaux de bruit tels que le fonctionnement de cette antenne de radioalignement a été jugé non acceptable pour des essais d'atterrissage automatique. L'objectif de la présente invention est donc de proposer un ensemble comprenant une antenne de radioalignement de descente destinée à être supportée par un train d'atterrissage avant d'un aéronef au moyen d'un support, simple dans sa conception et dans son mode opératoire, permettant de résoudre les inconvénients de l'art antérieur cités ci-dessus. A cet effet, l'invention concerne un ensemble comprenant une antenne de radioalignement de descente et un organe support destiné à être monté sur un train d'atterrissage avant d'aéronef, ce train d'atterrissage formant un plan de masse conducteur électrique. Selon l'invention, - cette antenne est montée sur l'organe support en étant isolée électriquement de cet organe support par des éléments isolants, - l'organe support a une dimension longitudinale au moins égale à environ un quart de la longueur d'onde À à laquelle fonctionne l'antenne de sorte que la distance séparant cette antenne et le plan de masse est supérieure à À/4, et - l'antenne comprenant de plus une ligne de transmission destinée à relier cette antenne à un récepteur placé dans l'aéronef, cette ligne de transmission est entourée d'un élément de blindage électromagnétique servant d'écran de faradisation de la ligne de transmission, cet élément étant destiné à être relié électriquement au plan de masse. De préférence, pour tenir compte de l'environnement sévère de la zone dans laquelle est installée l'antenne de radioalignement de descente, cette dernière a été définie, d'un point de vue mécanique, avec un élément rayonnant métallique (résistance aux grêlons, protection mécanique naturelle et protection foudre). En outre, pour satisfaire aux exigences EMC et de fiabilité, cette antenne présente, d'un point de vue électrique, une sortie RF non symétrique. Il n'existe donc pas de transformateur d'isolement. A ce titre, l'élément rayonnant et le connecteur coaxial sont mis à la masse électrique de l'embase de fixation. Cet élément de blindage électromagnétique permet avantageusement de créer une zone de faradisation autour de la ligne de transmission qui est par exemple un câble coaxial, et ce depuis le connecteur de l'antenne jusqu'à la traversée coaxiale de cloison étanche avion vers le récepteur placé dans l'aéronef afin de protéger cette ligne de transmission des agressions extérieures électromagnétiques. Dans différents modes de réalisation particuliers de cet ensemble, chacun ayant ses avantages particuliers et susceptibles de nombreuses combinaisons techniques possibles: - l'ensemble comporte au moins un élément électriquement conducteur relié d'une part à l'antenne pour drainer l'énergie générée par un attachement de foudre sur cette antenne et d'autre part à un système éclateur de foudre, ce système éclateur de foudre étant placé du côté de l'organe support pour générer à partir de cette énergie au moins un arc foudre s'attachant au organe support, L'isolation galvanique de l'antenne de radioalignement de descente permet avantageusement de s'affranchir des boucles de masse et des variations de potentiel du plan de masse sur lequel elle est fixée. Toutefois, cette antenne reste référencée au potentiel du récepteur logé dans l'avion par le biais de la ligne de transmission et de la traversée de cloison. Il en résulte que le récepteur multimodes d'aide à l'atterrissage n'est plus protégé des signaux induits dans l'antenne lors d'un attachement de la foudre sur celle-ci. Ce système éclateur de foudre permet de protéger avantageusement ce récepteur multimodes contre les effets indirects de l'attachement de la foudre sur l'antenne de radioalignement de descente. - les éléments électriquement conducteurs comprenant au moins certains des organes de fixation de l'antenne sur l'organe support, le système éclateur de foudre comprend au moins une rondelle isolante et une rondelle métallique de diamètre supérieure au diamètre de la rondelle isolante, lesquelles sont placées du côté de la surface externe de l'organe support en étant reliées aux organes de fixation, cette rondelle métallique étant destinée à être maintenue écartée d'une distance d de la surface externe de l'organe support par la rondelle isolante pour former un entrefer permettant la génération d'arcs foudres entre cette rondelle métallique et la surface externe de l'organe support, - chaque ensemble formé par les rondelles isolante et métallique et l'écrou de l'organe de fixation est de plus recouvert d'un couvercle isolant ou est noyé dans une gangue formée par une pâte non conductrice, Cette pâte non conductrice est destinée à former une gangue enveloppant cet ensemble. A titre purement illustratif, il peut s'agir d'une pâte chargée de particules isolantes, telle qu'une pâte siliconée. - les éléments isolants comprennent un joint isolant placé entre l'antenne et l'organe support et des inserts isolants creux recevant chacun au moins une partie de la tige d'un organe de fixation de cette antenne sur l'organe support, - l'élément de blindage électromagnétique est recouvert d'une gaine de protection contre les agressions climatiques, cette gaine de protection étant de plus électriquement isolante afin d'assurer l'isolation électrique de l'élément de blindage vis-à-vis du train avant. L'invention concerne encore une unité d'alignement de descente comportant un train d'atterrissage avant d'aéronef et un ensemble comprenant une antenne de radioalignement de descente et un organe support, ledit ensemble étant supporté par ledit train d'atterrissage. Selon l'invention, cet ensemble est un ensemble comprenant une antenne de radioalignement de descente et un organe support tel que décrit précédemment. De préférence, cette antenne comportant une ligne de transmission comprenant à ses extrémités des connecteurs et le train d'atterrissage formant un plan de masse, cet élément de blindage électromagnétique est relié électriquement à ce plan de masse par au moins trois points. Le premier point est formé par un des connecteurs relié à la paroi de case de train avant. Le deuxième est formé par l'autre connecteur relié audit organe support et le troisième est formé par une portion médiane de cet élément reliée audit train avant L'invention concerne également un aéronef équipé d'une unité 15 d'alignement de descente telle que décrite précédemment. L'invention sera décrite plus en détail en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente schématiquement une vue partielle de profil en coupe d'un ensemble comprenant une antenne de radioalignement de 20 descente et son organe support selon un mode de réalisation particulier de l'invention; - la figure 2 représente schématiquement une vue en coupe agrandie de la liaison de l'antenne et de son organe support représentée sur la Figure 1, 25 - la figure 3 est une représentation schématique et en perspective de l'organe support de la Figure 1; Les Figures 1 à 3 montrent un ensemble comprenant une antenne de 30 radioalignement de descente 1 et son organe support 2 selon un mode de réalisation préféré de l'invention. Cet ensemble est destiné à être supporté par un train d'atterrissage avant d'aéronef, ce train d'atterrissage formant un plan de masse conducteur électrique. L'organe support 2 a une dimension longitudinale égale à environ un 35 quart de la longueur d'onde À à laquelle fonctionne ladite antenne 1 de sorte que la distance séparant ladite antenne 1 et le plan de masse est supérieure à À/4. Cet organe support 2 permet de déporter l'antenne de la jambe de train avant et, par conséquent, de positionner cette dernière dans un environnement électromagnétique plus favorable que celui relevé dans l'environnement proche du fût du train avant. Compte tenu de la longueur du porte à faux de cet organe support 2 et de son raccordement au fût du train avant, sa conception doit être robuste pour répondre aux exigences du spectre vibratoire attribuées à cette zone. D'après la Figure 3, cet organe support 2 qui est métallique, comporte une plaque de base 3 destinée à recevoir ladite antenne 1 et des bras 4, 5 ayant une section en forme de L reliant cette plaque de base 3 à une plaque d'assemblage 6 de l'organe support sur le fût du train d'atterrissage avant. Cette plaque de base 3 est verticale par rapport à l'axe longitudinal de l'aéronef et comprend des orifices 7 pour le passage de la tige des organes de fixation 8, 9 de l'antenne 1 sur cette plaque de base 3. L'antenne est isolée électriquement de cet organe support 2 par des éléments isolants comprenant un joint isolant 10 placé entre la semelle de l'antenne 1 et la plaque de base 3 de l'organe support. Ce joint isolant 10 est à titre purement illustratif en téflon ou un équivalent mais ce dernier doit néanmoins être assez résistant à la compression. Les organes de fixation de l'antenne sur l'organe support comprennent chacun une vis de fixation 8 et un écrou 9 (Fig. 3). Ces vis de fixation 8 sont électriquement isolées de l'organe support 2 par la mise en place de canons isolants 11, ou inserts, en plastique isolant dans chacun des orifices 7 de la plaque de base 3 de l'organe support. On pourrait ainsi réaliser ces inserts 11 en polyamide 12 (PAl2) RILSAN� commercialisé par la société Arkema. Alternativement, ces inserts peuvent être réalisés dans une résine acétal. Le Delrin� commercialisé par la société Dupont de Nemours est particulièrement adapté à la présente invention. L'antenne de radioalignement de descente 1 comprend de plus une ligne de transmission destinée à relier cette antenne à un récepteur (non représenté) placé dans l'aéronef en passant par une traversée de cloison étanche avion. Ce récepteur est typiquement un récepteur multimodes d'aide à l'atterrissage, de préférence de type MMR ("Multi Mode Receiver"). Cette ligne de transmission est entourée d'un élément de blindage électromagnétique 12 servant d'écran de faradisation de la ligne de transmission afin de protéger la ligne de transmission des agressions électromagnétiques extérieures. La ligne de transmission comprend avantageusement un câble coaxial 13 double tresse de taille 5 raccordé à ces deux extrémités à des connecteurs coaxiaux 14 de type N. Afin d'assurer un bon guidage du câble coaxial 13 et de conserver son intégrité dans les zones où celui-ci est sollicité en flexion lors des manoeuvres du train avant, une gaine circonvolutée 15 en propylène protège ce câble coaxial 13. L'élément de blindage électromagnétique 12 est ici formé par une tresse métallique ayant une faible impédance, laquelle recouvre la gaine circonvolutée 15. Les fils constituant cette tresse sont par exemple des fils de cuivre-nickelés ayant une conductivité faible. La ligne de transmission peut comporter avantageusement au niveau de son extrémité placée du côté de l'organe support, au point bas de celle-ci, un trou de drainage (non représenté) permettant l'évacuation de l'eau de condensation qui pourrait s'accumuler dans la gaine circonvolutée 15. Afin de protéger cet élément de blindage 12 contre les agressions climatiques et d `assurer une isolation électrique complète de ce dernier vis-à-vis des éléments métalliques qui constituent le train d'atterrissage avant, une gaine de protection 16 constituée de fibres de verre recouvre l'ensemble de la ligne de transmission, ce qui permet à l'élément de blindage électromagnétique, ici une tresse métallique, de � respirer � et de limiter ainsi sa corrosion. L'élément de blindage électromagnétique 12 est mis à la masse électrique du train d'atterrissage avant au travers de deux tresses électriques plates en des points bien précis afin d'assurer la � faradisation � du câble coaxial 13 de la ligne de transmission. Tout d'abord, l'extrémité de l'élément de blindage électromagnétique 12 placée du côté de l'antenne de radioalignement de descente 1 est mise à la masse électrique par une tresse plate au niveau de l'organe support 2, à proximité des connecteurs 17 de cette antenne. L'autre extrémité de l'élément de blindage électromagnétique est mise à la masse électrique par le biais du corps du connecteur coaxial au niveau de la cloison étanche de la case de train. De plus, la partie médiane de l'élément de blindage est mise à la masse électrique par une tresse plate via un point de métallisation sur le fût du train d'atterrissage avant. La protection contre la foudre de l'antenne de radioalignement de descente est assurée par un système éclateur de foudre (Fig. 2), ce système éclateur de foudre étant placé du côté de l'organe support 2 pour générer à partir de l'énergie générée par l'attachement de la foudre sur l'antenne 1 un ou plusieurs arcs foudres s'attachant à l'organe support. Ce système éclateur de foudre est mis en place sur 4 des 6 vis de fixation de l'antenne 1 sur l'organe support 2. Il comprend une rondelle isolante 18 de diamètre D en fibre de verre ou en matière équivalente qui résiste à la compression. Alternativement, cette rondelle 18 peut être aussi rattachée au canon isolant 11 pour former une pièce monobloc ou encore être une pièce d'un seul tenant. Le système comprend une rondelle métallique 19 de diamètre c supérieur au diamètre D de la rondelle isolante placée dessous, faisant office d'éclateur. Cette rondelle 19 est maintenue par l'écrou 9 de l'organe de fixation. Une distance d séparant la surface externe 20 de l'organe support 2 et la rondelle métallique 19 pour former un entrefer 21 permettant la génération d'arcs foudres entre cette rondelle métallique 19 et cette surface externe de l'organe support 2. Cette distance d qui est par exemple de 0,3 mm, est contrôlée au travers de l'épaisseur de la rondelle isolante 18 et du couple de serrage de l'ensemble vis-écrou. L'ensemble écrou 9, rondelle métallique 19, rondelle isolante 18 est par ailleurs protégé des conditions climatiques extérieures par une capsule isolante 22 solidarisée à l'organe support 2 par une couche adhésif 23 ou par une application de mastic isolant. REVENDICATIONS1. Ensemble comprenant une antenne de radioalignement de descente et un organe support (2) destiné à être monté sur un train d'atterrissage avant d'aéronef, ledit train d'atterrissage formant un plan de masse conducteur électrique, caractérisé en ce que - ladite antenne (1) est montée sur ledit organe support (2) en étant isolée électriquement dudit organe support (2) par des éléments isolants, - ledit organe support (2) a une dimension longitudinale au moins égale à environ un quart de la longueur d'onde À à laquelle fonctionne ladite antenne (1) de sorte que la distance séparant ladite antenne (1) et ledit plan de masse est supérieure à À/4, et en ce que - ladite antenne (1) comprenant de plus une ligne de transmission (13, 15) destinée à relier ladite antenne (1) à un récepteur placé dans l'aéronef, ladite ligne de transmission (13, 15) est entourée d'un élément de blindage (12) électromagnétique servant d'écran de faradisation de ladite ligne de transmission (13, 15), ledit élément étant destiné à être relié électriquement audit plan de masse. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément électriquement conducteur relié d'une part à ladite antenne (1) pour drainer l'énergie générée par un attachement de foudre sur ladite antenne (1) et d'autre part à un système éclateur de foudre (18, 19, 21), ledit système éclateur de foudre (18, 19, 21) étant placé du côté dudit organe support (2) pour générer à partir de ladite énergie au moins un arc foudre s'attachant audit organe support (2). 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits éléments électriquement conducteurs comprenant au moins certains desdits organes de fixation (8, 9) de ladite antenne (1) sur ledit organe support (2), ledit système éclateur de foudre (18, 19, 21) comprend au moins une rondelle isolante (18) et une rondelle métallique (19) de diamètre supérieure au diamètre de ladite rondelle isolante (18), lesquelles sont placées du côté de la surface externe (20) dudit organe support (2) en étant reliées auxdits organes de fixation (8, 9), ladite rondelle métallique (19) étant destinée à être maintenue écartée d'une distance d de la surface externe (20) dudit organe support (2) par ladite rondelle isolante (18) pour former un entrefer permettantla génération d'arcs foudres entre ladite rondelle métallique (19) et ladite surface externe (20) dudit organe support (2). 4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque ensemble formé par lesdites rondelles isolante et métallique (18, 19) et ledit écrou (9) de l'organe de fixation est de plus recouvert d'un couvercle isolant (22) ou est noyé dans une gangue formée par une pâte non conductrice. 5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits éléments isolants comprennent un joint isolant (10) placé entre ladite antenne (1) et ledit organe support (2) et des inserts isolants creux (11) recevant chacun au moins une partie de la tige (8) d'un organe de fixation de ladite antenne (1) sur ledit organe support (2). 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit élément de blindage (12) électromagnétique comporte une tresse métallique ayant une faible impédance. 7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit élément de blindage (12) électromagnétique est recouvert d'une gaine de protection contre les agressions climatiques, ladite gaine de protection étant de plus électriquement isolante afin d'assurer l'isolation électrique dudit élément de blindage (12) vis-à-vis dudit train avant. 8. Unité d'alignement de descente comportant un train d'atterrissage avant d'aéronef et un ensemble comprenant une antenne (1) de radioalignement de descente et un organe support (2), ledit ensemble étant supporté par ledit train d'atterrissage, caractérisée en ce que ledit ensemble est un ensemble comprenant une antenne (1) de radioalignement de descente et un organe support (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9. Unité selon la revendication 8, caractérisée en ce que ladite ligne de transmission (13, 15) comprenant à ses extrémités des connecteurs et ledit train d'atterrissage formant un plan de masse, ledit élément de blindage (12) électromagnétique est relié électriquement audit plan de masse par au moins trois points, le premier point étant formé par un des connecteurs relié à la paroi de case de train avant, le deuxième étant formé par l'autre connecteur relié audit organe support (2) et le troisième étant formé par une portion médiane dudit élément reliée audit train avant. 10. Aéronef équipé d'une unité d'alignement de descente selon la revendication 8 ou 9.