Brevet FR3000267A1 — publié le 20140627

- 1 - ENREGISTREUR DE DONNEES DE VOL D'AERONEF La présente invention concerne, un enregistreur de données de vol, plus communément appelé boîte noire. En référence avec la figure 1, un enregistreur de données de vol 1 comprend un châssis 2, un enregistreur 3 et une balise ULB 4 (acronyme anglais de Underwater Locator Beacon : balise de localisation sous-marine). L'enregistreur 3 est fixé au châssis 2 et la balise ULB 4 est fixée à l'enregistreur 3. L'enregistreur 3 et le châssis 2 intègrent tous deux divers éléments électroniques destinés au fonctionnement de l'enregistreur de données de vol. Un enregistreur de données de vol est généralement placé dans la partie arrière du fuselage d'un l'aéronef car c'est la partie dont l'intégrité est la mieux conservée lors d'un impact de l'aéronef avec la mer. Un enregistreur de données de vol peut cependant être désolidarisé de cette partie du fuselage lorsque le choc de l'aéronef avec la mer est violent, ou lorsque le fuselage de aéronef s'est désagrégé avant que ce dernier impacte la mer. Dans ces cas, les opérations de recherche des enregistreurs de vol sont longues et fastidieuses car elles nécessitent de définir au préalable une position approximative de la partie arrière et de fouiller un rayon de plusieurs centaines de mètres autour de cette position approximative. La position approximative de la partie arrière est calculée à partir de paramètres 20 incertains, comme la dernière trajectoire supposée de l'aéronef, l'analyse des courants sous-marins ou l'analyse de la dérive des débris flottants. Afin d'accélérer la recherche, tous les enregistreurs de données de vol sont de couleur orange ou rouge, et fluorescents dans l'obscurité. De plus, la balise ULB se déclenche en cas d'immersion et émet un signal omnidirectionnel. 25 On comprend que la position approximative calculée de la partie arrière doit être aussi proche que possible de sa position réelle car d'une part la couleur des enregistreurs de données de vol peut être difficile à percevoir à distance dans les grandes profondeurs ou lorsque l'eau est trouble et, d'autre part le signal omnidirectionnel peut être difficile à capter lorsque le relief sous-marin est escarpé. Dans ce dernier cas, la détection du signal n'est 30 alors possible que dans une zone proche des enregistreurs de vol. La présente invention vise à permettre une estimation précise de la position des enregistreurs de vol d'un aéronef qui se serait abimé en mer. A cet effet, l'invention concerne un enregistreur de données de vol comprenant un châssis et un enregistreur, l'enregistreur de données de vol étant caractérisé en ce qu'il 35 comprend au moins un étui comprenant au moins une capsule, la au moins une capsule - 2 - comprenant un corps définissant un logement hermétique contenant un volume d'air à une pression prédéfinie et un élément de traçage hydraulique, le corps de chaque capsule comprend au moins une zone de rupture en compression. Ainsi quand l'enregistreur de données de vol est immergé dans l'eau, chaque capsule se retrouve soumise à la pression de l'eau ambiante qui la comprime. Lorsque les forces de compression exercées sur la colonne d'eau sur la capsule sont trop importantes et ne sont plus compensées par la pression interne, la structure de la capsule se brise au niveau des éléments de fragilisation et l'élément de traçage hydraulique se disperse dans l'eau et s'échappe hors du logement. Une traînée de couleur détectable par des instruments optiques des équipes de recherche est alors visible dans l'eau et /ou à la surface de l'eau. La profondeur à laquelle la capsule se brise est déterminée précisément en fonction de la pression interne, du matériau, de l'épaisseur de la capsule et de la forme des éléments de fragilisation. Il est alors possible d'obtenir une indication précise sur la profondeur à laquelle se trouve l'enregistreur de données de vol lorsque d'une traînée de couleur est détectée, par des appareils (avions, navires, sous-marins) des équipes de recherche. Selon la présente invention, chaque étui comprend au moins un logement traversant l'étui entre une première extrémité et une seconde extrémité, la au moins une capsule étant insérée dans le au moins un logement, une pluralité d'ouvertures traversantes étant 20 arrangées sur l'étui. L'invention va maintenant être décrite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, parmi lesquels: La figure 1 est une vue en perspective d'un enregistreur de données de vol selon l'art antérieur; 25 La figure 2 est une vue en perspective d'un enregistreur de données de vol selon un mode de réalisation de l'invention; La figure 3 est une vue en perspective d'un étui de l'enregistreur de données de vol selon un mode de réalisation de l'invention; La figure 4 est une vue à plus grande échelle de l'étui selon la flèche F de la figure 3. 30 La figure 5a est une vue en perspective d'une capsule de l'étui selon un mode de réalisation de l'invention; La figure 5b est une vue en perspective d'une coupe d'une capsule selon le plan A-A de la figure 5a; 35 Dans l'ensemble de ces figures, des références identiques désignent des éléments identiques ou analogues. - 3 - En référence avec la figure 2, un enregistreur de données de vol 10 de l'invention est décrit. L'enregistreur de données de vol 10 comprend un châssis 2, un enregistreur 3, une balise ULB 4 et un étui 5. L'enregistreur 3 est fixé au châssis et la balise ULB 4 est fixée à l'enregistreur 3. Dans l'exemple de la figure 2, l'étui 5 est fixé au châssis 2. La fixation de l'étui 5 est effectuée via tout moyen connu de l'homme du métier, par exemple via des arceaux métalliques vissés sur le châssis et venant maintenir l'étui 5. Comme visible à l'exemple illustré en figure 3, l'étui 5 comprend trois logements 6 (seuls deux sont représentés en figure 3) dans chacun desquels est insérée une capsule (non représentée en figure 3). Une pluralité d'ouvertures traversantes 8 sont arrangées sur l'étui 5. Un logement 6 a des dimensions telles que lorsqu'une capsule y est insérée, de l'eau peut librement circuler entre la paroi intérieure de l'étui et la paroi extérieure de la capsule. Par exemple, lorsque la capsule est cylindrique, l'espace laissé libre entre la paroi externe de la capsule et la paroi interne de l'étui est de l'ordre de 0.1 fois à 0.50 fois le diamètre de la paroi externe de la capsule. Dans l'exemple illustré en figures 3 et 4, l'étui 5 comprend trois logements 6, qui sont pratiqués dans l'étui 5, sur toute sa longueur. Les logements 6 sont de forme cylindrique. Cette forme préférentielle des logements 6 permet de connecter une première pièce 12a et une seconde pièce 12b cylindriques en plastique souple à chaque extrémité d'une capsule 7 qui est insérée dans un logement 6. Chaque pièce 12a,12b en plastique souple a un diamètre proche de celui d'un logement 6 de sorte que leur mouvement dans un logement 6 est limité par des forces de frottements importantes. Ces pièces 12a,12b, ont ainsi pour rôle de diminuer les chocs infligés aux capsules 7 en limitant leur mouvement dans un logement 6. De préférence, les trois logements cylindriques 6 sont régulièrement repartis autour d'un alésage 13 traversant la longueur de l'étui. Cette répartition permet, lorsque l'étui est immergé, que la pression de l'eau s'exerce uniformément sur les trois capsules 6. L'étui 5 est fermé à sa première extrémité 5a par un premier capuchon 14a comprenant un pas de vis et à sa seconde extrémité 5b par un second capuchon 14b. Un goujon 16 est glissée dans l'alésage 13: l'extrémité filetée du goujon 16 est vissée au pas de vis du premier capuchon 14a et la seconde extrémité du goujon 16, comprend une tête s'appuyant sur le second capuchon 14b, maintenant ainsi ce dernier fixé à la seconde extrémité 5b de l'étui S. Le mouvement des pièces 12a,12b et par conséquent des capsules 7, sont ainsi bloquées dans les logements.35 - 4 - En référence avec les figures 5a et 5b, la capsule 7 comprend un corps 7a de préférence de forme sensiblement cylindrique. Le corps 7a définit un logement hermétique 9. Le logement hermétique 9 enferme un volume d'air et un élément de traçage 5 hydraulique qui est soluble dans l'eau. L'élément de traçage hydraulique et le volume d'air sont en contact l'un de l'autre. Le volume d'air a une pression prédéfinie, dite pression interne de la capsule, supérieure à 1 bar et pouvant aller jusqu'à plusieurs centaines de bars. La pression interne exerce une force radiale, dirigée vers l'extérieur, sur la paroi 10 interne de la capsule 7. Afin de résister à cette force, le corps 7a de la capsule 7 a une structure rigide. La structure rigide du corps 7a de la capsule est réalisée de préférence dans un matériau de type acier, aluminium ou fibre de carbone, ou tout autre matériau ayant un module d'Young supérieur à 60 GPa. L'élément de traçage hydraulique est de préférence sous forme de poudre. Il est 15 choisi parmi les traceurs hydrauliques couramment employés comme la fluorescéine, le naphtionate de sodium ou l'éosine YB. La fluorescéine est connue pour émettre une lumière réfléchie de fluorescence verte fluo , le naphtionate de sodium pour émettre une lumière réfléchie de fluorescence bleu violet et l'éosine YB pour émettre une lumière réfléchie de fluorescence jaune orangé. 20 Le remplissage en air et en élément traçage hydraulique de traçage hydraulique dans une capsule 7 est effectué par exemple au moyen d'une valve arrangée sur le corps 7a de capsule 7. Au moins une, de préférence deux comme illustré en figure 5a, zones de rupture en compression 11 sont arrangées sur la capsule 7. Dans une zone de rupture 11, la 25 résistance de la structure du corps 7a de la capsule 7 à la compression est diminuée. Une zone de rupture peut être de différentes sortes, mais de préférence et comme illustré en figure 5a, il s'agit d'une rainure, par exemple en V, décrivant une courbe plane fermée dans un plan radial de la surface cylindrique du corps 7a de la capsule 7. La localisation de l'enregistreur de données de vol 10 de l'invention, lorsque ce 30 dernier est immergé va maintenant être décrite en relation avec le mode de réalisation illustré aux figures 3 et 4. Une première capsule contient de la poudre d'éosine YB et un volume d'air à une pression de l'ordre de 1 bar, la seconde capsule contient de la poudre de naphtionate de sodium et un volume d'air à une pression de l'ordre de 10 bars et la troisième capsule - 5 - contient une poudre de fluorescéine et un volume d'air à une pression de l'ordre de 100 bars. La pression à 1 bar correspond à la pression à une profondeur d'eau de 10m, 10 bars à une profondeur d'eau de 100m, 100 bars à une profondeur d'eau de 1000m. Les logiciels de calculs permettent de calculer précisément les caractéristiques de la capsule (matériau, épaisseur, profondeur et largeur de la ou des rainures pratiquées sur la paroi extérieure de la capsule) et la pression interne régnant dans la capsule afin que le corps de la capsule se brise, au niveau de ses zones de rupture, à la profondeur souhaitée. Dans cet exemple, la première capsule est prévue pour se briser à une profondeur de l'ordre de 10m, la seconde capsule à une profondeur de l'ordre de 100m, et la troisième capsule à une profondeur de l'ordre de 1000m. D'autres pressions et éléments de traçage hydraulique peuvent être choisis sans sortir du cadre de l'invention. Lorsque l'enregistreur de données de vol 10 est immergé, l'eau va pénétrer au travers des ouvertures 8 du étui 5 et va exercer une pression sur les trois capsules 7, qui sont ainsi comprimées. La première capsule va résister à la compression jusqu'à une profondeur de l'ordre de 10m, puis passé cette profondeur, la pression du volume interne de la première capsule ne sera plus suffisante pour compenser la pression exercée par la colonne d'eau. Lorsque la force de compression s'exerçant sur la première capsule est trop importante, le corps de première capsule se brise au niveau des éléments de fragilisation 11 et la poudre d'éosine YB se propage dans l'eau. L'enregistreur de donnée de vol 10 repend alors une tramée persistante fluorescente jaune orangé dans son sillage. Si l'enregistreur de vol se pose sur un relief du fond marin à une profondeur inférieure à 100m, alors seule la première capsule se brise. La traînée persistante laissée par l'enregistreur de vol, qui va se rependre à la surface suivant les courants, va permettre aux équipes de recherches de retrouver l'enregistreur de vol et de savoir que l'enregistreur se situe à moins de 100 m de profondeur. En effet, la tramée persistante fluorescente jaune orangé est détectable à grande distance à la surface via des moyens optiques embarqués sur les appareils (aéronefs, navires) des équipes de recherches. Si le fond marin se situe à une profondeur supérieure à 100m, suivant le même principe, le corps de la seconde capsule va se briser, au niveau d'une zone de rupture, 35 passé 100 m de profondeur et rependre une tramée bleu violet en plus de la tramée jaune orangée. Les équipes de recherche, pourront grâce à des moyens optiques et en suivant la - 6 - trace de la première tramée, retrouver la tramée bleu violet et ainsi déterminer que l'enregistreur de données de vol 10 est situé à une profondeur supérieure à 100m. La seconde traînée, peut si les courants marins sont favorables, également se retrouver à la surface de la mer, ce qui donne une indication de profondeur beaucoup plus rapide à l'équipe de secours. On comprend que ce même schéma s'applique pour la troisième capsule qui émettra une tramée verte fluo si l'enregistreur de vol se pose sur un relief du fond marin à une profondeur supérieure à 1000m L'avantage de l'invention est de permettre aux équipes de recherche de connaître rapidement la position d'un enregistreur de donnée de vol grâce à la première tramée, puis de retrouver la profondeur de la balise via les éventuelles seconde et troisième tramées. La connaissance d'une estimation de la profondeur de l'enregistreur de données de vol de l'invention permet aux équipes de recherche de positionner des récepteurs du signal émis par la balise ULB au plus près de cette dernière, ce qui augmente considérablement les chances de retrouver l'enregistreur de données de vol. Les traceurs hydrologiques ont démontré, dans le domaine minier et géologique, leur grande persistance, leur fort pouvoir de dispersion et la facilitée de les repérer même à faible concentration, et ce de jour comme de nuit, grâce à des moyens optiques adaptés. Dans une première variante de réalisation de l'invention non représentée sur les figures, l'étui 5 est directement fixé à l'enregistreur 3 et non au châssis 2. Dans une seconde variante de réalisation de l'invention non représentée sur les figures, l'étui 5 est contenu dans un boitier fixé au châssis du l'enregistreur de données de 25 vol 10 de l'invention. Le boitier comprend une pluralité d'ouvertures pour le passage de l'eau. Dans une troisième variante de réalisation de l'invention non représentée sur les figures, une pluralité d'étuis 5, chacun comprenant au moins une capsule 7, sont fixés au châssis 2 et/ou à l'enregistreur 3. 30 En première variante, non représentée sur les figures, de l'exemple de la zone de rupture 11 illustré en figure 5a, une zone de rupture 11 est une rainure, par exemple en V, décrivant une courbe plane fermée dans un plan longitudinal de la surface cylindrique du corps 7a de la capsule 7. - 7 - En seconde variante non représentée sur les figures, une zone de rupture 11 est créée par un enlèvement de matière sur une zone localisée de la surface cylindrique du corps 7a de la capsule 7, de sorte à créer une différence d'épaisseur. L'étui (ou le boitier contenant l'étui) peut être fixé dès la conception de l'enregistreur 5 de vol, ou être rapporté sur un enregistreur après sa conception lors d'une mise à jour (retrofit) des éléments de sécurité d'un aéronef.