Brevet FR3089185A1 — publié le 20200605

Description Titre de l'invention : Dispositif d'évacuation de salissures sur un hublot de sonde d'anémométrie laser Doppler pour aéronef à voilure tournante [pool] La présente invention porte sur un dispositif d'évacuation de salissures sur un hublot de sonde d'anémométrie laser Doppler pour aéronef à voilure tournante, une salissure étant un élément qui salit une surface, comme des poussières et gouttelettes d'eau. [0002] Les systèmes anémométriques, particulièrement pour les aéronefs sont basés sur des mesures de pression totale (sondes Pitot) et de pression statique, associées à des mesures de température. Il est cependant souhaitable de disposer d'un moyen dissemblable de mesure de la vitesse de l'aéronef par rapport à l'air environnant, communément appelée vitesse air, capable de fonctionner correctement à de basses vitesses. [0003] Un dispositif de mesure de type LiDAR anémométrique, pour acronyme de "light d etection and ranging" en langue anglaise, ou, en d'autres termes, une sonde d'anémométrie laser Doppler, est considérée comme un moyen alternatif et totalement dissemblable de mesure permettant d'accéder à une mesure de la vitesse air, y compris aux basses vitesses. [0004] Lorsqu'une fenêtre de transmission optique, ou hublot, est utilisée en extérieur, divers dépôts indésirables peuvent avoir lieu sur la surface extérieure du hublot, réduisant la qualité de la transmission optique du hublot. Les dépôts ou salissures peuvent être de nature minérale ou organique (poussière, sable), ou simplement des dépôts de gouttelettes d'eau (précipitation, condensation). Ces dépôts réduisent la transmission du hublot et peuvent augmenter la diffusion de la lumière sur sa surface. Ces deux effets conduisent généralement à une réduction du rapport signal à bruit d'un système qui transmet ou reçoit des ondes optiques à travers le hublot. [0005] Une dégradation de la performance de mesure d'anémométrie laser Doppler peut provenir de la présence de dégradations ou salissures sur le hublot permettant de transmettre le faisceau laser dans la masse d'air dont on cherche à mesurer la vitesse relative par rapport à l'aéronef. [0006] Il est connu, pour des hublots de grande dimension, de nettoyer la surface à l'aide d'un essuie-glace. Cependant, ce type de dispositif présente les inconvénients suivants [0007] - il existe un fort risque de dégradation de la surface nettoyée par exemple lorsque des dépôts abrasifs, comme du sable, sont essuyés. Des grains abrasifs peuvent en effet être déplacés par le balai avec une pression suffisante pour provoquer des rayures sur 2 la surface extérieure du hublot, [0008] - le mécanisme d'un tel dispositif est relativement encombrant et nécessite un entretien régulier, et [0009] - un tel dispositif est peu adapté à des hublots de petites dimensions (quelques cen- timètres carrés) et peut présenter un masquage notable du hublot lorsqu'il est activé. [0010] Il est également connu de réaliser un traitement de surface spécifique afin de rendre la fenêtre optique hydrophobe voire super hydrophobe permettant d'obtenir ce qui est couramment appelé "l'effet lotus" (L'effet lotus est un phénomène de superhydrophobie causé par une rugosité nanométrique. Son nom provient du lotus, dont les feuilles présentent cette caractéristique). [0011] L'angle de contact de l'eau sur une telle surface est très ouvert ce qui évite la formation d'un film d'eau sur la surface en favorisant l'apparition de gouttes et assure une forte réduction de la résistance au déplacement des gouttes sur la surface. [0012] Ceci permet généralement d'assurer une caractéristique d'auto-nettoyage : l'eau en glissant sur la surface emporte les poussières qui peuvent s'y déposer. [0013] Il est cependant nécessaire, pour que les gouttes se déplacent d'avoir une force tangente s'exerçant sur elles. Ces forces peuvent être le propre poids des gouttelettes si la surface du hublot n'est pas horizontale, la résultante d'accélération, ou résulter d'un frottement aérodynamique. Cependant pour des gouttelettes de faible volume (bruine, brouillard) le seul poids ne suffit généralement pas à les faire glisser et sur un aéronef à voilure tournante, la vitesse de Fair au niveau du hublot peut être insuffisante pour déplacer les gouttelettes. [0014] Un but de l'invention est de remédier aux problèmes précédemment cités, et notamment de fournir, à coût réduit, un dispositif d'évacuation de salissures sur un hublot de sonde d'anémométrie laser Doppler. L'invention s'applique à tout type de sonde d'anémométrie laser Doppler nécessitant de conserver un état de propreté du hublot, et particulièrement à celles d'aéronefs à voilure tournante, pouvant se déplacer à basses vitesses pour lesquelles le tlux d'air au niveau du hublot peut être insuffisant pour chasser les gouttelettes et poussières. [0015] 11 est proposé, selon un aspect de l'invention, un dispositif d'évacuation de salissures sur un hublot de sonde d'anémométrie laser Doppler, comprenant une source pneumatique d'air comprimé connectée à une buse par l'intermédiaire d'un conduit, la buse étant disposée sur un bord de la surface utile du hublot de manière à envoyer un jet d'air sensiblement parallèle à la surface utile du hublot pour évacuer les salissures. [0016] On entend par air comprimé de l'air sous pression, i.e. à une pression supérieure à la pression statique locale permettant à cet air de sortir de la source pneumatique. Une pression supérieure de 2 bars à la pression atmosphérique au sol remplit cette condition pour tous les cas d'utilisation sur aéronef à voilure tournante. 3 [0017] Un tel système permet d'éliminer les salissures, telles des poussières ou gouttelettes, de hublots de sondes d'anémométrie laser Doppler, lors de leur fonctionnement, au sol ou en vol. [0018] Un tel système ne met pas oeuvre d'action mécanique sur le hublot, éliminant ainsi les risques de rayures, et ne présente pas de pièce d'usure ce qui augmente fortement la durée de fonctionnement du système par rapport aux systèmes existants. [0019] Dans un mode de réalisation, le conduit comprend une valve. [0020] Ainsi le dispositif envoie de l'air comprimé de manière intermittente, ce qui améliore l'efficacité du dispositif. [0021] Selon un mode de réalisation, la source pneumatique d'air comprimé comprend une bonbonne d'air sous pression. [0022] Ainsi, le système peut être autonome pour des missions courtes, typiquement in- férieure à une heure. [0023] Dans un mode de réalisation, la source pneumatique d'air comprimé comprend un compresseur miniaturisé de volume inférieur à 0,1 de. [0024] Ainsi, le système peut être autonome pour toute durée de mission sans maintenance spécifique. [0025] Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé une sonde d'anémométric laser Doppler comprenant un dispositif tel que précédemment décrit, et dans laquelle la surface extérieure du hublot est hydrophobe ou superhydrophohe. [0026] Ainsi, le maintien de la propreté est amélioré. [0027] Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé un aéronef muni d'un dispositif d'élimination de salissures sur un hublot de sonde d'anémométrie laser Doppler embarquée sur ledit aéronef, tel que précédemment décrit. [0028] L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par: [0029] [fig.1] la figure 1 annexée qui illustre schématiquement un dispositif d'évacuation de salissures sur un hublot de sonde d'anémométrie laser Doppler, selon un aspect de l'invention. [0030] Le dispositif de l'invention est particulièrement adapté pour être embarqué à bord d'un aéronef, notamment à voilure tournante, et permet d'éliminer les salissures, comme des poussières et gouttelettes d'eau, sur un hublot de sonde d'anémométrie laser Doppler. [0031] Sur la figure 1 est illustré schématiquement un hublot 1 de sonde d'anémométrie laser Doppler 2 pour aéronef à voilure tournante. Le hublot 1 sépare l'intérieur de la sonde 2 de l'environnement externe en introduisant le minimum de pertes de transmission et de déformation de l'onde optique de la sonde 2. [0032] Sur la surface extérieure du hublot 1, des poussières 3 et des gouttelettes d'eau 4 peuvent se déposer. Le dispositif selon l'invention comprend une source pneumatique 5 d'air comprimé connectée à une busc 6 par l'intermédiaire d'un conduit 7. La source pneumatique 5 d'air comprimé permet de générer un flux d'air 8 de vitesse suffisante pour chasser des poussières 3 et gouttelettes d'eau 4 , typiquement supérieure à 10 m/s, de la surface utile du hublot 1, de manière à maintenir son état de propreté et ainsi ses caractéristiques de transmission. [0033] On appelle surface utile du hublot 1 la surface du hublot utilisée par les signaux de la sonde 2. Cette surface utile est généralement ovale avec des demi-axes inférieurs à 2 [0034] Le dispositif est activé au sol et en vol lors du fonctionnement de la sonde d'anémométric laser Doppler 2. [0035] La forme de la busc 6 peut être adaptée pour que le jet d'air 8 produit couvre l'ensemble de la surface utile du hublot 1. Cette adaptation à peut être faite en fonction de la forme de la surface utile du hublot à l'aide de moyens de simulation numérique d'écoulement fluide pour optimiser par exemple l'uniformité de la vitesse d'écoulement sur la surface utile du hublot 1. [0036] Par exemple la buse peut prendre une forme fortement aplatie pour générer un jet d'air assez large pour couvrir toute la surface utile du hublot, sensiblement tangent au hublot pour balayer toute la longueur de la zone utile et de vitesse élevée (obtenue par le rapport entre le débit volumique d'air et la section de la buse). [0037] Le jet d'air 8 ainsi produit permet de chasser les poussières 3 et gouttelettes 4 présentes à la surface du hublot 1 et de le garder propre. [0038] La source pneumatique d'air comprimée 5 peut être une bombonne de gaz sous pression ou, avantageusement un compresseur miniature, i.e. de volume inférieur à [0039] Une valve 9 peut avantageusement être insérée dans le conduit 7 pour permettre d'alimenter la buse 6 en air pulsé de façon intermittente. [0040] En effet, la force exercée par le jet d'air sur les poussières et gouttelettes est propor- tionnelle au carré de la vitesse du flux d'air qui est elle-même inversement proportionnelle au rapport cyclique (durée d'émission/période) du jet intermittent. [0041] Les poussières et gouttelettes sont donc mieux chassées par un jet d'air intermittent que par un jet continu pour une puissance identique de compresseur, car lorsque la valve est fermée, l'air se comprime dans la partie du conduit 7 situé en amont de la valve 9. Dans le cas d'une bonbonne, on augmente la durée d'autonomie de la bonbonne. [0042] Avantageusement, ce dispositif peut être associé à un hublot présentant des caracté- ristiques d'hydrophobie ou de super hydrophobie tel que décrit dans l'état de l'art. L'efficacité du maintien de propreté est ainsi améliorée. [0043] Avantageusement la buse 6 fait partie intégrante d'une platine 10 maintenant le hublot 1, et servant d'interface avec la structure de l'aéronef (généralement mise en forme pour être conforme à la peau de l'aéronef à la position d'installation choisie. Cc mode de réalisation peut permettre d'utiliser le dispositif d'antigivragc du hublot 1 pour garantir le maintien en fonctionnement du dispositif selon l'invention en conditions givrantes. 6