Brevet FR3012222A1 — publié le 20150424

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la mesure de l'incidence d'un aéronef, ce procédé et ce dispositif pouvant plus généralement mesurer les paramètres air dudit aéronef et étant insensibles au nombre de Mach, à la température et aux erreurs de dérive et de biais. Pour mesurer l'angle d'incidence d'un aéronef, on connaît déjà une sonde pourvue, à son extrémité avant, d'un capteur directif central disposé à l'intersection des plans horizontal et vertical médians de ladite sonde et d'au moins deux capteurs directifs excentrés, parallèles audit capteur directif central et disposés à égale distance de ce dernier, de part et d'autre dudit plan horizontal médian de ladite sonde. Une telle sonde est fixée sur l'aéronef avec ses trois capteurs dirigés vers l'avant et disposés parallèlement à l'axe longitudinal de l'aéronef. Ainsi, en cas d'incidence non nulle, le vent relatif est incliné par rapport à la sonde, de sorte que les capteurs directifs latéraux perçoivent des pressions totales, et donc des vitesses air, différentes. D'une telle différence de pression, on peut, par étalonnage, déterminer l'incidence de l'aéronef. Une telle sonde présente l'inconvénient de ne pas permettre la mesure de grands angles d'incidence. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient en permettant la mesure de très grands angles d'incidence, par exemple de l'ordre de +1- 90°. À cette fin, selon l'invention, le procédé pour la mesure de l'angle d'incidence de l'axe longitudinal d'un aéronef par rapport au vent relatif, procédé selon lequel on met en oeuvre une sonde pourvue, à son extrémité avant, d'un capteur directif central disposé à l'intersection des plans horizontal et vertical médians de ladite sonde et d'au moins deux capteurs directifs médians excentrés, parallèles audit capteur directif central et disposés à égale distance de ce dernier, de part et d'autre dudit plan horizontal médian de ladite sonde, est remarquable en ce que : on articule ladite sonde sur ledit aéronef, autour d'un premier axe d'articulation parallèle audit plan horizontal médian de ladite sonde et orthogonal audit axe longitudinal de l'aéronef ; - on fait tourner ladite sonde autour dudit premier axe d'articulation pour faire prendre à ladite sonde la position inclinée particulière pour laquelle les mesures délivrées par lesdits capteurs directifs médians excentrés sont égales ; et - on mesure l'angle d'inclinaison particulier que fait, dans cette position in- clinée particulière, ledit plan horizontal médian de la sonde avec l'axe Ion- gitudinal de l'aéronef. On comprendra aisément que, puisque dans ladite position inclinée particulière de la sonde, les mesures délivrées par lesdits capteurs directifs médians excentrés sont égales, ladite sonde est alors parfaitement alignée avec le vent relatif, de sorte que ledit angle d'inclinaison particulier de la sonde est représentatif de l'angle d'incidence de l'aéronef. De préférence, au cours du vol dudit aéronef, on détermine en continu ladite position inclinée particulière et ledit angle d'inclinaison particulier de ladite sonde, de façon à connaître en continu l'incidence de l'aéronef. Le capteur directif central et lesdits capteurs directifs médians excen- trés peuvent être des capteurs de pression, particulièrement efficaces pour les vols aérobies subsoniques. Toutefois, ces capteurs peuvent être de tout type sensible à l'orientation du vent, comme des capteurs de force ou des capteurs de température. Par exemple, pour des vols supersoniques ou hypersoniques, il est avantageux que lesdits capteurs directifs centraux et médians excentrés soient des thermocouples. Afin de faciliter la mesure dudit angle d'inclinaison particulier, on utilise un actionneur (par exemple un vérin) pourvu d'un organe d'actionnement mobile (par exemple un piston) pour faire tourner ladite sonde autour dudit premier axe d'articulation et on mesure ledit angle d'inclinaison particulier par la position correspondante dudit organe d'actionnement mobile de l'actionneur. De façon connue, ladite sonde mise en oeuvre par le procédé de la présente invention peut être pourvue, à son extrémité avant, en plus dudit capteur directif central et desdits capteurs directifs médians excentrés, d'au moins deux capteurs directifs latéraux, parallèles audit capteur directif central et disposés à égale distance de ce dernier, de part et d'autre dudit plan verti- cal médian de ladite sonde. Dans ce cas, pour mesurer le dérapage de l'aéronef en plus de l'incidence, on peut de plus : articuler ladite sonde sur ledit aéronef, autour d'un second axe d'articulation parallèle audit axe longitudinal de l'aéronef ; faire tourner ladite sonde et ledit premier axe d'articulation autour dudit second axe d'articulation pour faire prendre à ladite sonde la position inclinée combinée particulière pour laquelle non seulement les mesures délivrées par lesdits capteurs directifs médians excentrés, mais encore les mesures délivrées par lesdits capteurs directifs latéraux sont égales ; et mesurer la valeur particulière de l'angle de rotation dudit second axe d'articulation dans ladite position inclinée combinée particulière de la sonde. Dans cette position inclinée combinée particulière, il est évident que ladite sonde est alignée avec le vent relatif, en tenant compte du dérapage, ce dernier étant mesuré par ladite valeur particulière de l'angle de rotation dudit second axe d'articulation. Là aussi, de préférence, au cours du vol de l'aéronef, on détermine en continu ladite valeur particulière de l'angle de rotation dudit second axe d'articulation, de façon à connaître en continu le dérapage de l'aéronef. Avantageusement, lesdits capteurs directifs latéraux sont de même nature que lesdits capteurs directifs centraux et médians excentrés. De préférence, pour faire tourner ladite sonde et ledit premier axe d'articulation autour dudit second axe d'articulation, on utilise un actionneur pourvu d'un organe d'actionnement mobile et on mesure ladite valeur de l'angle de rotation dudit second axe d'articulation par la position correspondante dudit organe d'actionnement mobile de cet actionneur. La présente invention concerne de plus un dispositif mettant en oeuvre le procédé décrit ci-dessus. Dans un premier mode de réalisation uniquement destiné à la mesure de l'incidence de l'aéronef, le dispositif conforme à la présente invention comporte une sonde pourvue, à son extrémité avant, d'un capteur directif central disposé à l'intersection des plans horizontal et vertical médians de ladite sonde et d'au moins deux capteurs directifs médians excentrés, parallèles audit capteur directif central et disposés à égale distance de ce dernier, de part et d'autre dudit plan horizontal médian de ladite sonde, et est remarquable en ce qu'il comporte : des premiers moyens d'articulation de ladite sonde sur ledit aéronef, autour d'un premier axe d'articulation parallèle audit plan horizontal médian de ladite sonde et orthogonal audit axe longitudinal de l'aéronef ; des premiers moyens pour faire tourner ladite sonde autour dudit premier axe d'articulation pour faire prendre à ladite sonde la position inclinée particulière pour laquelle les mesures délivrées par lesdits capteurs directifs médians excentrés sont égales ; et des premiers moyens pour mesurer l'angle d'inclinaison particulier que fait, dans cette position inclinée particulière, ledit plan horizontal médian de la sonde avec l'axe longitudinal de l'aéronef. Dans un second mode de réalisation permettant de mesurer, à la fois, l'incidence et le dérapage de l'aéronef, le dispositif conforme à la présente invention comporte une sonde pourvue, à son extrémité avant, en plus dudit capteur directif central et desdits capteurs directifs médians excentrés, d'au moins deux capteurs directifs latéraux, parallèles audit capteur directif central et disposés à égale distance de ce dernier, de part et d'autre dudit plan vertical médian de ladite sonde, et est remarquable en ce qu'il comporte de plus : des seconds moyens d'articulation de ladite sonde sur ledit aéronef, autour d'un second axe d'articulation parallèle audit axe longitudinal de l'aéronef ; des seconds moyens pour faire tourner ladite sonde et ledit premier axe d'articulation autour dudit second axe d'articulation pour faire prendre à ladite sonde la position inclinée combinée particulière pour laquelle non seulement les mesures délivrées par lesdits capteurs directifs médians excentrés, mais encore les mesures délivrées par lesdits capteurs directifs latéraux sont égales ; et des seconds moyens pour mesurer la valeur particulière de l'angle de ro- tation dudit second axe d'articulation dans ladite position inclinée combinée particulière de la sonde. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces dessins, des références identiques dé- signent des éléments semblables. La figure 1 est une vue schématique d'un dispositif mettant en oeuvre la présente invention. La figure 2 est une vue en bout de l'extrémité avant de la sonde du dispositif de la figure 1, sur laquelle on a porté les traces des plans horizontal H-H et vertical V-V médians de ladite sonde. La figure 3 est une vue schématique d'une variante de réalisation d'un dispositif mettant en oeuvre la présente invention. La figure 4 est une vue en bout de l'extrémité avant de la sonde du dispositif de la figure 3, sur laquelle on a également porté les traces des plans horizontal H-H et vertical V-V médians de ladite sonde. Le dispositif, conforme à la présente invention et représenté schématiquement sur les figures 1 et 2, comporte une sonde 1 pourvue, à son extrémité avant profilée 2, d'un capteur directif central 3 disposé à l'intersection des plans médians horizontal H-H et vertical V-V de ladite sonde et de deux cap- teurs directifs médians excentrés 4 et 5, parallèles au capteur directif central 3 et disposés à égale distance de celui-ci, de part et d'autre du plan horizontal médian H-H. Les capteurs 3, 4 et 5 sont sensibles à l'orientation du vent et peuvent être des capteurs de pression, des capteurs de force ou des capteurs de température (thermocouples). Par son extrémité arrière, ladite sonde 1 est articulée sur un aéronef (uniquement représenté par son axe longitudinal L-L et par une portion de fuselage 6) grâce à un dispositif d'articulation 7 dont l'axe d'articulation 8 est parallèle au plan horizontal médian H-H de la sonde 1 et orthogonal à l'axe longitudinal L-L de l'aéronef. Un actionneur 9, par exemple un vérin, pourvu d'un organe mobile d'actionnement 9A, par exemple un piston, peut faire tourner la sonde 1 au- tour de l'axe d'articulation 8, dans les deux sens, comme cela est indiqué par la double flèche f. L'actionneur 9 est commandé par une unité de contrôle 10, recevant les mesures effectuées par les capteurs directifs médians excentrés 4 et 5 et obligeant l'actionneur 9 à commander l'inclinaison de la sonde 1, au- tour de l'axe d'articulation 8, de façon que lesdites mesures des capteurs di- rectifs médians excentrés 4 et 5 soient égales. Dans cette position, la sonde 1 est alignée avec le vent relatif, de sorte que son angle d'inclinaison a par rapport à l'axe longitudinal L-L de l'aéronef représente l'incidence de l'aéronef. La position correspondante de l'organe mobile d'actionnement 9A de l'actionneur 9 est la mesure pratique et aisée dudit angle d'inclinaison a, et donc, de l'incidence. Par ailleurs, le capteur directif central 3 délivre, pour cette position inclinée de la sonde 1 mesurant l'incidence de l'aéronef, la mesure fidèle de la grandeur qu'il détecte. Si ce capteur directif central 3 est un tube de Pitot, la mesure fidèle qu'il délivre est la pression totale. Au cours du vol de l'aéronef, l'actionneur 9 et l'unité de contrôle 10 fonctionnent de préférence en continu, de sorte que, à chaque instant, la sonde 1 mesure, par son inclinaison a, l'angle d'incidence de l'aéronef. Dans la variante du dispositif, conforme à la présente invention et représentée schématiquement sur les figures 3 et 4, la sonde 1 est remplacée par une sonde 11 semblable, mais qui est pourvue, à son extrémité avant 2, en plus du capteur directif central 3 et des capteurs directifs médians excen- trés 4 et 5, de deux capteurs directifs latéraux 12 et 13 de même nature, parallèles audit capteur directif central 3 et disposés à égale distance de celui-ci, de part et d'autre du plan vertical médian de la sonde 11. Le dispositif d'articulation arrière 7 de la sonde 11 est solidaire en ro- tation d'une canne 14, montée rotative autour d'un axe d'articulation X-X pa- rallèle à l'axe longitudinal L-L de l'aéronef, représenté sur la figure 3 par des paliers 15 pour la canne 14. Ainsi, dans le dispositif de la figure 3, la sonde 11 peut être entraînée en rotation combinée, à la fois autour de l'axe 8 orthogonal à l'axe longitudinal L-L de l'aéronef et autour de l'axe X-X, parallèle audit axe longitudinal L-L. Un actionneur 16, par exemple un vérin, pourvu d'un organe mobile d'actionnement 16A, par exemple un piston, peut faire tourner la sonde 11 et l'axe d'articulation 8 autour de l'axe d'articulation X-X, dans les deux sens, comme cela est indiqué par la double flèche R-R. Les actionneurs 9 et 16 sont respectivement commandés par une unité de contrôle 17 recevant les mesu- res effectuées par les capteurs directifs médians excentrés 4 et 5 et les mesures effectuées par les capteurs directifs latéraux 12 et 13. L'unité de contrôle 17 oblige les actionneurs 9 et 16 à commander l'inclinaison de la sonde 11, respectivement autour des axes d'articulation 8 et X-X, de façon que, d'une part, les mesures des capteurs directifs médians excentrés 4 et 5 soient éga- les, et que, d'autre part, les mesures des capteurs directifs latéraux 12 et 13 soient également égales. Ainsi, en cas de dérapage de l'aéronef, la sonde 11 peut être parfaitement alignée avec le vent relatif. Dans cette position combinée d'alignement avec le vent relatif, la valeur de l'inclinaison de la sonde 11 autour de l'axe 8 (par exemple indiquée par la position de l'organe mobile d'actionnement 9A) est représentative de l'incidence, alors que la valeur de l'inclinaison de la sonde 11 autour de l'axe X-X (par exemple indiquée par la position de l'organe mobile d'actionnement 16A) est représentative du dérapage de l'aéronef. Bien entendu, au cours du vol de l'aéronef, on peut déterminer en continu les valeurs de l'incidence et du dérapage de l'aéronef de la manière décrite ci-dessus.5 REVENDICATIONS1. Procédé pour la mesure de l'angle d'incidence de l'axe longitudinal (L-L) d'un aéronef par rapport au vent relatif, procédé selon lequel on met en oeuvre une sonde (1) pourvue, à son extrémité avant (2), d'un capteur directif central (3) disposé à l'intersection des plans horizontal (H-H) et vertical (V-V) médians de ladite sonde et d'au moins deux capteurs directifs médians excentrés (4, 5), parallèles audit capteur directif central (3) et disposés à égale distance de ce dernier, de part et d'autre dudit plan horizontal médian (H-H) de ladite sonde, caractérisé en ce que : on articule ladite sonde sur ledit aéronef, autour d'un premier axe d'articulation (8) parallèle audit plan horizontal médian (H-H) de ladite sonde et orthogonal audit axe longitudinal (L-L) de l'aéronef ; on fait tourner ladite sonde (1) autour dudit premier axe d'articulation (8) pour faire prendre à ladite sonde la position inclinée particulière pour la- quelle les mesures délivrées par lesdits capteurs directifs médians excentrés (4, 5) sont égales ; et - on mesure l'angle d'inclinaison particulier (a) que fait, dans cette position inclinée particulière, ledit plan horizontal médian (H-H) de la sonde avec l'axe longitudinal (L-L) de l'aéronef. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, au cours du vol dudit aéronef, on détermine en continu ladite position inclinée particulière et ledit angle d'inclinaison particulier de ladite sonde. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit capteur directif central (3) et lesdits cap- teurs directifs médians excentrés (4, 5) sont des capteurs de pression. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2,caractérisé en ce que ledit capteur directif central (3) et lesdits capteurs directifs médians excentrés (4, 5) sont des capteurs de température, tels que des thermocouples. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, pour faire tourner ladite sonde (1) autour dudit premier axe d'articulation (8), on utilise un actionneur (9) pourvu d'un organe d'actionnement mobile (9A) et en ce qu'on mesure ledit angle d'inclinaison particulier (a) par la position correspondante dudit organe d'actionnement mobile (9A) de l'actionneur (9). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel ladite sonde (1) est pourvue, à son extrémité avant, en plus dudit capteur directif central (3) et desdits capteurs directifs médians excentrés (4, 5), d'au moins deux capteurs directifs latéraux (12, 13), parallèles audit capteur directif central (3) et disposés à égale distance de ce dernier, de part et d'autre dudit plan vertical médian (V-V) de ladite sonde (11), caractérisé en ce que, de plus : on articule ladite sonde (11) sur ledit aéronef, autour d'un second axe d'articulation (X-X) parallèle audit axe longitudinal (L-L) de l'aéronef ; on fait tourner ladite sonde (11) et ledit premier axe d'articulation (8) au- tour dudit second axe d'articulation (X-X) pour faire prendre à ladite sonde (11) la position inclinée combinée particulière pour laquelle non seulement les mesures délivrées par lesdits capteurs directifs médians excentrés (4, 5), mais encore les mesures délivrées par lesdits capteurs directifs latéraux (13, 14) sont égales ; et on mesure la valeur particulière de l'angle de rotation dudit second axe d'articulation dans ladite position inclinée combinée particulière de la sonde (11). 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que, au cours du vol de l'aéronef, on détermine en continu ladite valeur particulière de l'angle de rotation dudit second axe d'articulation (X-X), de façon à connaître en continu le dérapage de l'aéronef. 3012 2 2 2 11 8. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que lesdits capteurs directifs latéraux (13, 14) sont de même nature que les capteurs directifs centraux et médians excentrés (3, 4, 5). 5 9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que, pour faire tourner ladite sonde (11) et ledit premier axe d'articulation (8) autour dudit second axe d'articulation (X-X), on utilise un actionneur (16) pourvu d'un organe d'actionnement mobile (16A) et en ce qu'on mesure ladite valeur de l'angle de rotation dudit second axe 10 d'articulation (X-X) par la position correspondante dudit organe d'actionnement mobile (16A) de cet actionneur (16). 10. Dispositif pour la mesure de l'angle d'incidence (a) de l'axe longitudinal (L-L) d'un aéronef par rapport au vent relatif, dispositif comportant une sonde (1) pourvue, à son extrémité avant (2), d'un capteur directif central (3) 15 disposé à l'intersection des plans horizontal (H-H) et vertical (V-V) médians de ladite sonde (1) et d'au moins deux capteurs directifs médians excentrés (4, 5), parallèles audit capteur directif central (3) et disposés à égale distance de ce dernier, de part et d'autre dudit plan horizontal médian (H-H) de ladite sonde, 20 caractérisé en ce qu'il comporte : des premiers moyens (7) d'articulation de ladite sonde (1) sur ledit aéronef, autour d'un premier axe d'articulation (8) parallèle audit plan horizontal médian (H-H) de ladite sonde et orthogonal audit axe longitudinal (L-L) de l'aéronef ; 25 des premiers moyens (9) pour faire tourner ladite sonde (1) autour dudit premier axe d'articulation (8) pour faire prendre à ladite sonde la position inclinée particulière pour laquelle les mesures délivrées par lesdits capteurs directifs médians excentrés (4, 5) sont égales ; et des premiers moyens (9A) pour mesurer l'angle d'inclinaison particulier 30 que fait, dans cette position inclinée particulière, ledit plan horizontal mé- dian (H-H) de la sonde avec l'axe longitudinal (L-L) de l'aéronef. 11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel ladite sonde (11) est pourvue, à son extrémité avant, en plus dudit capteur directif central (3) et desdits capteurs directifs médians excentrés (4, 5), d'au moins deux capteurs directifs latéraux (13, 14) parallèles audit capteur directif central (3) et dispo- s SéS à égale distance de ce dernier, de part et d'autre dudit plan vertical mé- dian (V-V) de ladite sonde, caractérisé en ce qu'il comporte de plus : des seconds moyens d'articulation de ladite sonde (11) sur ledit aéronef, autour d'un second axe d'articulation (X-X) parallèle audit axe longitudinal 10 (L-L) de l'aéronef ; des seconds moyens (16) pour faire tourner ladite sonde (11) et ledit premier axe d'articulation (8) autour dudit second axe d'articulation (X-X) pour faire prendre à ladite sonde (11) la position inclinée combinée particulière pour laquelle non seulement les mesures délivrées par lesdits cap- 15 teurs directifs médians excentrés (4, 5), mais encore les mesures déli- vrées par lesdits capteurs directifs latéraux (13, 14) sont égales ; et des seconds moyens (16A) pour mesurer la valeur particulière de l'angle de rotation dudit second axe d'articulation dans ladite position inclinée combinée particulière de la sonde. 20 25