Brevet FR3123448A1 — publié le 20221202

Sonde de mesure aérodynamique destinée à mesurer une incidence locale de flux d'air circulant le long du fuselage d'un aéronef, comprenant un support (1) et un arbre mobile (2) en rotation selon un axe longitudinal (3), par rapport au support (1), le support (1) et l'arbre (2) étant configurés pour former entre eux un interstice (4), permettant de maintenir un jeu fonctionnel pour laisser pivoter librement une extrémité de l'arbre (2) dans le support (1), et communiquant avec un circuit d'évacuation d'impuretés, l'arbre (2) comprenant une partie (2a) interne au support (1), une partie (2b) girouette externe au support (1) et un plateau (2c) embase de la partie girouette (2b) reliant la partie interne (2a) et la partie externe (2b), le support (1) comprenant un capot (6) circulaire avec un ouverture centrale traversée par l'arbre mobile (2) la surface externe du capot (6) comprenant une face tronconique (6a) de révolution autour de l'axe longitudinal (3) de demi-angle au sommet de 84°, le plateau (2c) dépassant de l'extrémité interne de la surface externe du capot (6) d'une hauteur comprise entre 0,5 mm et 1 mm. Figures pour l’abrégé : Figure 3 Sonde de mesure aérodynamique. L’invention porte sur une sonde de mesure aérodynamique destinée à mesurer une incidence locale de flux d'air circulant le long du fuselage d'un aéronef, notamment une sonde d'incidence (AOA) ou de dérapage (SSA). Selon une technique connue, les sondes de mesure aérodynamique destinées à mesurer une incidence (AOA) ou un dérapage (SSA) comprennent un ensemble mobile en rotation destiné à s’orienter dans l’axe du flux d’air entourant l’aéronef sur lequel le support fixe ou solidaire du fuselage est installé. La mesure de l’incidence locale d’un flux d’air contre le fuselage d’un aéronef est un paramètre essentiel à son pilotage. Elle permet de définir la direction du vecteur vitesse de l’aéronef par rapport à l’écoulement d'air ambiant qui l’entoure. L’utilisation d’un ensemble mobile situé à l'extérieur de l'aéronef le rend par conséquent exposé à des conditions environnementales sévères parmi lesquelles le risque de givrage. En outre, pour certains aéronefs, le volume disponible dans le fuselage pour héberger le corps d'une sonde mesure aérodynamique n’est pas suffisant. Cela oblige à concevoir une sonde dont la plaque de fixation sur la peau de l’avion n’est pas affleurante à celle-ci. Il est connu des sondes qui possèdent une plaque de protection de géométrie plane. Cette plaque de protection assure une continuité de géométrie avec le fuselage de l'aéronef porteur. Etant plane, elle ne génère pas d’accélération locale susceptible d’entraîner un régime supersonique, ce qui garantit à la fois : un dépassement important du pied de l’élément rotatif. Il s’y crée alors un point d’arrêt, zone de très haute pression qui favorise un écoulement de l’amont vers l’aval de la sonde, une très faible accélération de l’écoulement autour de la girouette et le maintien d’un régime d’écoulement acceptable (hors supersonique) aux alentours de la girouette. Cependant, le grand jeu fonctionnel autour de la partie mobile favorise les échanges thermiques par convection, ce qui nuit à l’efficacité du système antigivrage. Il est également connu, dans le document EP 3444618 B1, comme illustré sur la correspondant à la figure 2B du document EP 3444618 B1, une sonde avec une plaque de protection plane. L’élément rotatif 26 a un socle 24 qui est totalement immergé sous la plaque plane 14. Si, pour cette solution, les contraintes de protection contre l’accrétion de givre semblent être respectées. Par contre, l’enfouissement du socle de la girouette en dessous de la plaque de protection peut nuire à la précision de mesure. L'absence de point d’arrêt de l’écoulement sur le socle de la girouette produit une génération de courants de retour dirigés de l’aval vers l’amont dans l’interstice 50, en considérant le sens de l'écoulement d'air. Une telle sonde permet de limiter les échanges convectifs avec l'air froid (et les gouttelettes d'eau et cristaux qu'il transporte) mais nuit à la précision de la mesure. Il est également connu, dans le document EP2950106 B1, une sonde d'incidence réchauffée par un anneau chauffant démontable, référencé 208 sur la , correspondant à la du document EP2950106 B1. Le sens de l’écoulement y est spécifié par la flèche ajoutée (de direction verticale et de sens vers le haut). L’interstice entre la partie mobile 106 et l’ensemble fixe de la sonde d'incidence débouche dans le sens de l’écoulement plutôt que perpendiculairement à l’écoulement (comme dans le cas de la ). L’interstice disposé dans le sens de l'écoulement est largement exposé à un ruissellement d’eau froide depuis l’aéronef. Cette eau froide peut geler dans l’interstice et bloquer la partie mobile. La plaque 222 qui assure le montage sur l’aéronef est plane et montée de telle sorte que la continuité avec le fuselage est assurée. La position de ce socle au-dessus de la plaque expose une de ses faces perpendiculairement à l’écoulement. Sur cette face, on obtient alors un point d’arrêt de l’écoulement, zone de pression élevée qui permet de garantir un écoulement qui s’effectue d’amont en aval sous la partie mobile. Cependant, cette face dépassant largement constitue un point d’accroche privilégié pour l’accrétion de givre, néfaste aux performances de la girouette. Une telle sonde permet de conserver des performances en précision satisfaisantes, mais est inefficace concernant la protection thermique de l’élément rotatif. En outre, pour certains aéronefs, le volume disponible dans le fuselage pour héberger le corps de la sonde n’est pas suffisant. Cela oblige à concevoir une sonde dont la plaque de fixation sur la peau de l’avion n’est pas affleurante à celle-ci. Un but de l'invention est d'assurer une protection de conditions environnementales sévères et particulièrement de l’élément rotatif contre le givrage tout en conservant de bonnes performances de précision de mesure d’angle, avec un volume disponible dans le fuselage insuffisant pour héberger le corps de la sonde, en présence d’une plaque de fixation dépassant de la peau de l’aéronef. Il est proposé, selon un aspect de l'invention, une sonde de mesure aérodynamique destinée à mesurer une incidence locale de flux d'air circulant le long du fuselage d'un aéronef, comprenant un support et un arbre mobile en rotation selon un axe longitudinal, par rapport au support, le support et l'arbre étant configurés pour former entre eux un interstice, permettant de maintenir un jeu fonctionnel pour laisser pivoter librement une extrémité de l'arbre dans le support, et communiquant avec un circuit d'évacuation d'impuretés, l'arbre comprenant une partie interne au support, une partie girouette externe au support et un plateau embase de la partie girouette reliant la partie interne et la partie externe, le support comprenant un capot circulaire à ouverture centrale traversée par l'arbre mobile la surface externe du capot comprenant une face tronconique de révolution autour de l'axe longitudinal de demi-angle au sommet de 84° (correspondant à pente 6° avec horizontale), le plateau dépassant de l'extrémité interne de la surface externe du capot d'une hauteur comprise entre 0,5 mm et 1 mm. Une telle sonde permet d'assurer une protection de conditions environnementales sévères et particulièrement de l’élément rotatif contre le givrage tout en conservant de bonnes performances de précision de mesure d’angle, lorsque le volume disponible dans le fuselage est insuffisant pour héberger le corps de la sonde, en présence d’une plaque de fixation dépassant de la peau de l’aéronef. En effet, le capot profilé, ou plaque profilée, est conçu de sorte que le jeu fonctionnel entre celle-ci et l’arbre rotatif est de l’ordre du millimètre. D’autre part, en vis-à-vis direct de l’élément rotatif, la hauteur du capot ou plaque est telle qu’elle empêche l’impact direct de l’écoulement incident sur une grande partie du socle ou plateau ou embase de la girouette. En outre, une telle sonde permet d’assurer un écoulement allant strictement dans le sens amont-aval de la girouette, l'amont correspondant à l'avant de la girouette orientée par l'écoulement d'air extérieur. Il ne doit pas exister de courant de retour qui pourrait desservir les performances de la sonde. Pour cela, le capot profilé avec ses bords affleurants à la surface du fuselage, permet une continuité de géométrie avec le fuselage. D’autre part, l'embase de la girouette dépasse légèrement de la plaque profilée, aussi l'embase ou socle conserve un point d’arrêt, ce qui favorise un écoulement depuis l’amont de l'embase vers l’aval de la girouette. Une telle sonde permet également d’empêcher un régime d’écoulement supersonique de s’installer à proximité de la sonde. L'arbre rotatif plongé dans un tel régime d’écoulement provoquerait alors des chocs. Ces phénomènes de forte compression de l’écoulement nuiraient alors à la précision et la sensibilité de la mesure d’angle. Pour éviter l’apparition de ces chocs, l’écoulement ne doit pas être trop accéléré par la pente de la plaque profilée. Ainsi, pour un capot de géométrie conique, comme celle proposée, est particulièrement adaptée pour un porteur de type avion de ligne commercial. L’angle de 6° est la valeur limite pour laquelle le volume sous le cône est maximal, sans créer de zones d’écoulement supersonique. La hauteur, comprise entre 0,5 mm et 1 mm, de laquelle le plateau dépasse de l'extrémité interne de la surface externe du capot, un bon compromis, car elle augmente le volume disponible pour le corps de la sonde, en ayant une zone de forte pression (point d'arrêt de l'écoulement) à l’avant de l’embase de la girouette ou arbre mobile, en limitant le risque de givrage. Dans un mode de réalisation, la surface externe de la plaque ou capot comprend en outre une face plane radiale par rapport à l'axe longitudinal. Ce cas correspond au cas d'une troncature vers la partie mobile. La présence d'une telle face plane radiale permet d'intégrer aisément un réchauffeur. Dans un mode de réalisation, le plateau dépasse de l'extrémité interne de la surface externe du capot d'une hauteur de 0,5 mm. Cette hauteur de 0,5 mm donne le meilleur résultat, car c'est la valeur qui permet d’avoir une zone encore raisonnable de force pression à l’avant de l’embase de la girouette (pour satisfaire les exigences de précision de mesure). En outre, comme la surface exposée à l’air ambiant est moins importante, on diminue le risque de givrage. L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par le dessin annexé sur lequel : illustre schématiquement une sonde de mesure aérodynamique, selon l'état de l'art ; illustre schématiquement une autre sonde de mesure aérodynamique, selon l'état de l'art ; et illustre schématiquement une vue de coupe de la partie supérieure d'une sonde de mesure aérodynamique, selon un aspect de l'invention. Dans la présente description, les modes de réalisation décrits ne sont pas limitatifs, et les caractéristiques et fonctions bien connues de l'homme du métier ne sont pas décrites en détails. Sur la est représentée schématiquement la partie supérieure d'une sonde de mesure aérodynamique destinée à mesurer une incidence locale de flux d'air circulant le long du fuselage d'un aéronef, comprenant un support 1, en l'espèce de forme circulaire, et un arbre mobile 2 en rotation selon un axe longitudinal 3, par rapport au support 1. Le support 1 et l'arbre mobile 2 sont configurés pour former entre eux un interstice 4 qui permet de maintenir un jeu fonctionnel pour laisser pivoter librement une extrémité de l'arbre 2 dans le support 1, et qui communique avec un circuit d'évacuation d'impuretés. L'arbre 2 comprend une partie 2a interne au support 1, une partie 2b girouette externe au support 1 et un plateau 2c embase ou socle de la partie girouette 2b reliant la partie interne 2a et la partie externe 2b girouette. Le support 1 comprend un capot 6 circulaire à ouverture centrale, dont l'ouverture circulaire est traversée par l'arbre mobile 2. La surface externe du capot 6 comprend une face tronconique 6a de révolution autour de l'axe longitudinal 3 de demi-angle au sommet est de 84° (correspondant à une pente 6° avec horizontale correspondant à la tangente à la peau de l'aéronef). Le plateau 2c dépasse de l'extrémité interne de la surface externe du capot 6 d'une hauteur comprise entre 0,5) mm et 1 mm. La surface externe du capot 6 peut en outre comprendre une face plane 6b radiale par rapport à l'axe longitudinal 3. Cela correspond au cas d'une troncature vers la partie mobile. De manière préférentielle, le plateau 2c embase de la partie girouette 2b dépasse de l'extrémité interne de la surface externe du capot 6 d'une hauteur de 0,5 mm, qui correspond à la valeur qui permet d’avoir une zone encore raisonnable de force pression à l’avant de l’embase 2c de la girouette 2b (pour satisfaire les exigences de précision de mesure), et diminue le risque de givrage, car la surface exposée à l’air ambiant est moins importante. Le capot 6 profilé ou plaque profilée est conçu de sorte que le jeu fonctionnel ou interstice 4 entre celui-ci 6 et l’arbre rotatif 2 est de l’ordre du millimètre. D’autre part, en vis-à-vis direct de l’arbre rotatif 2, la hauteur du capot 6 ou plaque est telle qu’elle empêche l’impact direct de l’écoulement incident sur une grande partie du socle ou plateau 2c de la girouette 2b. Les écoulements d'une telle sonde permettent d’assurer un écoulement allant strictement dans le sens amont-aval de la girouette. Une telle sonde empêche un courant de retour qui pourrait desservir les performances de la sonde. Pour cela, le capot profilé avec ses bords affleurants à la surface du fuselage, permet une continuité de géométrie avec le fuselage. D’autre part, le socle de la girouette dépasse légèrement de la plaque profilée, aussi le socle conserve un point d’arrêt, ce qui favorise un écoulement depuis l’amont du socle vers l’aval de la girouette. Une telle sonde permet également d’empêcher un régime d’écoulement supersonique de s’installer à proximité de la sonde. L'arbre rotatif 2 plongé dans un tel régime d’écoulement provoquerait alors des chocs. Ces phénomènes de forte compression de l’écoulement nuiraient alors à la précision de la mesure d’angle. Pour éviter l’apparition de ces chocs, l’écoulement ne doit pas être trop accéléré par la pente de la plaque profilée. Ainsi, pour un tel capot de géométrie conique, comme celle proposée, avec un plateau embase de girouette dépassant de l'extrémité interne de la surface externe du capot d'une hauteur comprise entre 0,5 et 1 mm est particulièrement adaptée pour un porteur de type avion de ligne commercial, disposant généralement d'un volume disponible dans le fuselage insuffisant pour héberger l'ensemble des dispositifs électroniques permettant la mesure de l'angle d'incidence. Sonde de mesure aérodynamique destinée à mesurer une incidence locale de flux d'air circulant le long du fuselage d'un aéronef, comprenant un support (1) et un arbre mobile (2) en rotation selon un axe longitudinal (3), par rapport au support (1), le support (1) et l'arbre (2) étant configurés pour former entre eux un interstice (4), permettant de maintenir un jeu fonctionnel pour laisser pivoter librement une extrémité de l'arbre (2) dans le support (1), et communiquant avec un circuit d'évacuation d'impuretés (5), l'arbre (2) comprenant une partie (2a) interne au support (1), une partie (2b) girouette externe au support (1) et un plateau (2c) embase de la partie girouette (2b) reliant la partie interne (2a) et la partie externe (2b), le support (1) comprenant un capot (6) circulaire avec un ouverture centrale traversée par l'arbre mobile (2) la surface externe du capot (6) comprenant une face tronconique (6a) de révolution autour de l'axe longitudinal (3) de demi-angle au sommet de 84°, le plateau (2c) dépassant de l'extrémité interne de la surface externe du capot (6) d'une hauteur comprise entre 0,5 mm et 1 mm. Sonde selon la revendication 1, dans laquelle la surface externe du capot (6) comprend en outre une face plane (6b) radiale par rapport à l'axe longitudinal (3). Sonde selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le plateau (2c) dépasse de l'extrémité interne de la surface externe du capot (6) d'une hauteur de 0,5 mm.