Brevet FR3054934A1 — publié le 20180209

SYSTEME D'EMISSION ET/OU DE RECEPTION D'ONDES ELECTROMAGNETIQUES EMBARQUE DANS UN AERONEF DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un système d'émission et/ou de réception d'ondes électromagnétiques embarqué dans un aéronef. ETAT DE LA TECHNIQUE Il est connu que les aéronefs, lorsqu'ils traversent une zone orageuse, peuvent subir des impacts de foudre. Ces impacts de foudre se localisent de façon privilégiée aux extrémités de l'aéronef. Ainsi, le radôme de l'aéronef constitue une zone à risque. La foudre est susceptible d'y provoquer des dégâts importants, le radôme constituant l' enveloppe protectrice, transparente aux ondes électromagnétiques, de matériels électroniques forts coûteux tels que des radars ou des contre-mesures. Le radôme est fixé au cadre métallique de l'aéronef. Pour protéger le radôme ou d'autres parties de l'aéronef, il est connu de placer des bandes parafoudres sur la surface extérieure à protéger. Ces bandes doivent constituer un point d'impact privilégié de la foudre venant frapper la surface, et assurer l'acheminement de forts courants de décharge du point d'impact à la masse de l'aéronef constituée par le cadre métallique de l'aéronef. Ces bandes parafoudres doivent de plus être transparentes aux ondes électromagnétiques, c'est à dire, perturber le moins possible la transmission des ondes à travers la paroi du radôme. Divers types de bandes parafoudres sont utilisés. On connaît par exemple les bandes métalliques pleines dont le principe est de véhiculer l'énergie d'un arc de foudre par conduction du courant dans leur épaisseur vers le cadre métallique de l' aéronef. On connait aussi des bandes qui sont constituées d'un support diélectrique fin où sur la surface exposée de celui-ci, des segments ou pastilles métalliques conducteurs sont fixés, alignés et espacés. Le courant induit par un arc de foudre est acheminé par sauts successifs, de segments en segments, par ionisation locale de l'air au-dessus des segments. Classiquement, des antennes d'émission et/ou de réception d'ondes électromagnétiques sont disposées dans le radome. 3054934 2 La cohabitation de bandes parafoudres et d'antennes au niveau du radôme peut parfois perturber la qualité d'émission et/ou de transmission de signaux électromagnétiques par les antennes. 5 EXPOSE DE L'INVENTION La présente invention a pour but de résoudre les inconvénients de l'art antérieur en proposant un système d'émission et/ou de réception d'ondes électromagnétiques d'un aéronef qui permet d'utiliser une bande parafoudre en tant qu'antenne d'émission et/ou de réception. 10 A cette fin, selon un premier aspect, l'invention propose un système d'émission et/ou de réception d'ondes électromagnétiques embarqué dans un aéronef, l'aéronef comportant une dispositif d'émission et/ou de réception de signaux électriques, un radôme constitué d'une enveloppe protectrice isolante électriquement, sur laquelle est disposée au moins une bande parafoudre, le radôme étant fixé à un cadre métallique 15 de l'aéronef, une première partie de la au moins une bande parafoudre étant reliée électriquement au cadre métallique de l'aéronef, caractérisé en ce qu'une seconde partie de la au moins une bande parafoudre est reliée au dispositif d'émission et/ou de réception par l'intermédiaire d'un élément métallique d'une forme prédéterminée, la au moins une bande parafoudre formant une antenne et une partie de l'élément 20 métallique est placée à une distance prédéterminée d'une partie du cadre métallique de l'aéronef pour former une liaison capacitive entre l'élément métallique et le cadre métallique de l'aéronef. Ainsi, il est possible d'utiliser une bande parafoudre en tant qu'antenne d'émission et/ou de réception. 25 Selon un mode particulier de l'invention, la au moins une bande parafoudre est constituée d'une bande métallique pleine dont la longueur est un sous multiple de la longueur d'ondes des signaux électriques. Selon un mode particulier de l'invention, la bande métallique pleine est prolongée par une bande constituée d'un support diélectrique fin où sont disposés des segments ou pastilles métalliques conducteurs alignés et espacés. Selon un mode particulier de l'invention, au moins deux bandes parafoudres sont disposées sur le radôme et deux bandes parafoudres sont reliées au dispositif d'émission et/ou de réception par l'intermédiaire de deux éléments métalliques de 3054934 3 forme prédéterminée, les signaux électriques transmis à une bande parafoudre sont déphasés de 180 degrés des signaux électriques transmis à l'autre bande parafoudre. Selon un mode particulier de l'invention, la forme prédéterminée est une forme en L. 5 Selon un mode particulier de l'invention, l'enveloppe protectrice est transparente aux ondes électromagnétiques. Selon un mode particulier de l'invention, l'enveloppe protectrice est une structure composite composée de deux couches de fibre de verre, d'une feuille de nid d'abeilles et de deux autres couches de fibre de verre. 10 La présente invention concerne aussi un aéronef qui comporte un système d'émission et/ou de réception d'ondes électromagnétiques selon la présente invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, 15 apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : la Fig. 1 représente un aéronef comportant un système d'émission et/ou de réception d'ondes électromagnétiques selon un mode de réalisation de l'invention ; 20 la Fig. 2 représente un exemple de bande parafoudre selon un mode de réalisation de l'invention ; la Fig. 3 représente un exemple de positionnement d'un élément métallique avec une bande parafoudre et un élément du cadre métallique de l'aéronef selon un mode de réalisation de l'invention ; 25 la Fig. 4 représente un schéma électrique équivalent du système d'émission et/ou de réception d'ondes électromagnétiques selon un mode de réalisation de l'invention ; la Fig. 5 représente un schéma électrique équivalent du système d'émission et/ou de réception d'ondes électromagnétiques selon un mode de réalisation de 30 l'invention dans lequel deux antennes sont utilisées. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION La Fig. 1 représente un aéronef comportant un système d'émission et/ou de réception d'ondes électromagnétiques selon un mode de réalisation de l'invention. 3054934 4 L'aéronef 10 comporte un radôme 12 sur lequel est disposée au moins une bande parafoudre 12. Le radôme 12 est constitué d'une enveloppe protective électriquement isolante et transparente aux ondes électromagnétiques. 5 L'enveloppe protectrice est par exemple une structure composite composée de deux couches de fibre de verre, d'une feuille de nid d'abeilles et de deux autres couches de fibre de verre et présente une permittivité relative de 3,3. Le radôme 12 protège du matériel électronique comme par exemple des radars ou des contre-mesures. 10 L'enveloppe protectrice est fixée au cadre métallique de l'aéronef. Par exemple, six bandes parafoudre sont disposées sur le radôme. Selon la présente invention, l'aéronef 10 comporte un système d'émission et/ou de réception d'ondes électromagnétiques d'un aéronef, comportant une bande parafoudre 15, une première partie de la au moins une bande parafoudre 15 est reliée 15 électriquement au cadre métallique de l'aéronef 10, une seconde partie de la au moins une bande parafoudre 15 est reliée à dispositif d'émission et/ou de réception de signaux électriques non représenté en Fig. 1, par l'intermédiaire d'un élément métallique d'une forme prédéterminée, la au moins une bande parafoudre formant une antenne et une partie de l'élément métallique est placée à une distance prédéterminée 20 d'une partie du cadre métallique de l'aéronef pour former une liaison capacitive entre l'élément métallique et le cadre métallique de l'aéronef. La Fig. 2 représente un exemple de bande parafoudre selon un mode de réalisation de l'invention. La bande parafoudre est constituée d'une bande métallique 21. La bande 25 métallique 21 est par exemple en cuivre, a une section rectangulaire d'une largeur de 10 mm et une épaisseur de 2 mm. La bande métallique 21 a une longueur qui est un sous multiple de la longueur d'ondes des signaux électriques. Par exemple, la bande métallique 21 a une longueur qui est égale à un quart de 30 la longueur d'ondes des signaux électriques. Les signaux électriques ont par exemple une fréquence comprise entre 108 MHz et 118 MHz. Si la longueur de la bande métallique 21 ne correspond pas à une longueur souhaitée pour assurer une bonne protection vis-à-vis des impacts de foudre, la bande 3054934 5 métallique est prolongée par une autre partie 22 dont la structure est différente de la bande métallique 21. La partie 22 est une bande constituée d'un support diélectrique fin où sont disposés des segments 23 ou pastilles métalliques conducteurs alignés et espacés. 5 Par exemple, le support diélectrique est un stratifié de verre, les pastilles métalliques ont un diamètre de 3 mm, une épaisseur de 0,2 mm et sont espacées de 0,2 MM. La Fig. 3 représente un exemple de positionnement d'un élément métallique avec une bande parafoudre et un élément du cadre métallique de l'aéronef selon un 10 mode de réalisation de l'invention. L'élément métallique 35 a une forme prédéterminée. Dans l'exemple de la Fig. 3 une forme en L. La base de l'élément métallique 35 est mise en regard avec une partie 30 du cadre métallique sur lequel est fixé le radôme 12 formant ainsi une capacité entre l'élément métallique 35 et le cadre métallique 30. 15 Par exemple, la distance d séparant la base de l'élément métallique et la partie du cadre métallique 30 est de lmm. Un dispositif d'émission et/ou de réception de signaux électriques non représenté en Fig. 3 est relié à l'élément métallique 35 par une connexion notée 37. Une liaison électrique 33 est assurée entre l'élément métallique 33 et la bande 20 métallique 21. La Fig. 4 représente un schéma électrique équivalent du système d'émission et/ou de réception d'ondes électromagnétiques selon un mode de réalisation de l' invention. Un dispositif d'émission et/ou de réception de signaux électriques G est placé 25 entre la masse constituée par le cadre métallique de l'aéronef et une première terminaison d'une résistance R1. La résistance R1 représente l'impédance de sortie du dispositif d'émission et/ou de réception de signaux électriques G. Par exemple, la résistance R1 à une valeur de 100 Ohms. Une seconde terminaison de la résistance R1 est reliée à une première 30 terminaison d'une résistance R2. La résistance R2 représente les pertes en ligne. Une seconde terminaison de la résistance R2 est reliée à une première terminaison d'une résistance Ra et une première terminaison d'une inductance L2. 3054934 6 La résistance Ra représente la résistance de rayonnement de l'antenne constituée par la bande métallique 21 et l'inductance L2 représente l'inductance liée à la liaison entre le dispositif d'émission et/ou de réception de signaux électriques G et de l'antenne constituée par la bande métallique 21. 5 Une seconde terminaison de l'inductance L2 est reliée au cadre métallique de l' aéronef. Une seconde terminaison de la résistance Ra est reliée à une première terminaison d'un condensateur C2. Le condensateur C2 représente la liaison capacitive entre la base de l'élément métallique 35, la distance d le séparant de la 10 partie du cadre métallique 30. Les inductances La et Ca représentent l'antenne formée par la bande métallique 21. La valeur du condensateur C2 est déterminée pour qu'à la fréquence de fréquence de résonnance de l'antenne formée par la bande métallique 21, les 15 impédances du condensateur C2 et de l'inductance L2 s'annulent. La Fig. 5 représente un schéma électrique équivalent du système d'émission et/ou de réception d'ondes électromagnétiques selon un mode de réalisation de l'invention dans lequel deux antennes sont utilisées. Dans l'exemple de la Fig. 5, le dispositif d'émission et/ou de réception de 20 signaux électriques G est placé entre la masse constituée par le cadre métallique de l'aéronef et une première terminaison d'une résistance Rl. La résistance R1 représente l'impédance de sortie du dispositif d'émission et/ou de réception de signaux électriques G. Par exemple, la résistance R1 à une valeur de 100 Ohms. Une seconde terminaison de la résistance R1 est reliée à un coupleur SP qui 25 délivre le même signal électrique à deux antennes formées par des bandes métalliques de deux bandes parafoudre selon la présente invention. Une des sorties du coupleur SP est déphase de 180 degrés par un moyen de déphase PHI, par exemple obtenu en ayant une longueur de liaison entre le coupleur SP et l'antenne symbolisée par Ra, Ca et La d'une demi longueur d'onde de plus que la longueur de liaison entre le coupleur SP et 30 l'antenne symbolisée par R' a, C' a et L'a. La valeur du condensateur C2 est déterminée pour qu'à la fréquence de fréquence de résonnance de l'antenne formée par une première bande métallique, les impédances du condensateur C2 et de l'inductance L2 s'annulent. 3054934 7 La valeur du condensateur C'2 est déterminée pour qu'à la fréquence de fréquence de résonnance de l'antenne formée par une seconde bande métallique, les impédances du condensateur C'2 et de l'inductance L'2 s'annulent. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de 5 réalisation décrits ici, mais englobe, bien au contraire, toute variante à la portée de l'homme du métier. REVENDICATIONS1) Système d'émission et/ou de réception d'ondes électromagnétiques embarqué dans un aéronef, l'aéronef comportant une dispositif d'émission et/ou de réception de signaux électriques, un radôme constitué d'une enveloppe protectrice isolante électriquement (12), sur laquelle est disposée au moins une bande parafoudre (21), le radôme étant fixé à un cadre métallique de l'aéronef (30), une première partie de la au moins une bande parafoudre étant reliée électriquement au cadre métallique de l'aéronef, caractérisé en ce qu'une seconde partie de la au moins une bande parafoudre est reliée au dispositif d'émission et/ou de réception par l'intermédiaire d'un élément métallique (35) d'une forme prédéterminée, la au moins une bande parafoudre formant une antenne et en ce qu'une partie de l'élément métallique (35) est placée à une distance prédéterminée (d) d'une partie du cadre métallique de l'aéronef (30) pour former une liaison capacitive entre l'élément métallique et le cadre métallique de l' aéronef. 2) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la au moins une bande parafoudre est constituée d'une bande métallique pleine dont la longueur est un sous multiple de la longueur d'ondes des signaux électriques. 3) Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bande métallique pleine est prolongée par une bande constituée d'un support diélectrique fin où sont disposés des segments ou pastilles métalliques conducteurs alignés et espacés. 4) Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins deux bandes parafoudres sont disposées sur le radôme et en ce que deux bandes parafoudres sont reliées au dispositif d'émission et/ou de réception par l'intermédiaire de deux éléments métalliques de forme prédéterminée, les signaux électriques transmis à une bande parafoudre sont déphasés de 180 degrés des signaux électriques transmis à l'autre bande parafoudre. 3054934 9 5) Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la forme prédéterminée est une forme en L. 6) Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce 5 que l'enveloppe protectrice est transparente aux ondes électromagnétiques. 7) Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'enveloppe protectrice est une structure composite composée de deux couches de fibre de verre, d'une feuille de nid d'abeilles et de deux autres couches de fibre de verre. 8) Aéronef comportant un système d'émission et/ou de réception d'ondes électromagnétiques selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 10