Brevet FR3123438A1 — publié le 20221202

- Dispositif de mesure de l’orientation d’un écoulement de fluide par rapport à une surface aérodynamique, en particulier d’un aéronef, au moyen d’un capteur magnétique. - Le dispositif de mesure (1A) comporte un support (2A) destiné à être agencé sur une surface aérodynamique (SA), un élément profilé (3A) lié par l’une de ses extrémités au support (2A) et configuré pour être orientable sous l’effet d’un écoulement de fluide (E), un aimant (4A) solidaire de l’élément profilé (3A) et configuré pour générer un champ magnétique, et une unité de mesure (5A) configurée pour mesurer une valeur dudit champ magnétique et pour convertir cette valeur mesurée du champ magnétique en une valeur d’angle indiquant la direction de l’écoulement de fluide (E), le dispositif de mesure (1A) permettant ainsi de mesurer et de fournir, en temps réel, une valeur numérique d’angle qui permet de définir de façon très précise la direction de l’écoulement de fluide (E) par rapport à la surface aérodynamique (SA). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Dispositif de mesure de l’orientation d’un écoulement de fluide par rapport à une surface aérodynamique, en particulier d’un aéronef, au moyen d’un capteur magnétique. La présente invention concerne un dispositif de mesure de l’orientation d’un écoulement de fluide par rapport à une surface aérodynamique, notamment d’un engin mobile et en particulier d’un aéronef. Dans le cadre de la présente invention, on entend par « écoulement de fluide » l’écoulement d’un fluide gazeux, et notamment un écoulement d’air. ETAT DE LA TECHNIQUE Dans le domaine de l’aéronautique, l’évolution toujours plus stricte des normes, mais également des attentes des clients, accroît les niveaux d’exigences notamment en termes de sécurité, de confort, de réduction du bruit et de consommation de carburant. Pour un aéronef, par exemple un avion de transport, ces critères dépendent beaucoup des performances aérodynamiques. Les performances aérodynamiques d’un aéronef peuvent être améliorées significativement par une conception ingénieuse de sa structure et notamment de ses surfaces externes soumises à des écoulements d’air. Il est donc important de disposer d’une bonne connaissance de ces écoulements. Une méthode usuelle pour analyser les écoulements de fluide, généralement d’air, à la surface d’un aéronef ou d’un équipement de l’aéronef ou bien d’une partie de l’aéronef, telle qu’une aile par exemple, consiste à fixer des fils (généralement en nylon ou en laine) sur la ou les surfaces considérées. L’aéronef réalise ensuite des essais, en vol ou en soufflerie, lors desquels des images des surfaces sont enregistrées, par exemple avec des caméras. Une observation visuelle du comportement des fils, soumis aux écoulements de fluide, permet de connaître la ou les directions des écoulements de fluide et d’identifier de potentiels phénomènes de décollement. Néanmoins, cette méthode usuelle n’est pas complètement satisfaisante. En effet, les structures des aéronefs modernes sont de plus en plus élaborées avec des formes complexes pour lesquelles cette méthode est difficile voire impossible à mettre en place, en particulier en raison de problèmes de visibilité des zones correspondantes. Ces formes complexes constituent pourtant, généralement, des zones d’intérêt majeures pour l’analyse des écoulements de fluide. De plus, les dispositifs de prise d’images à mettre en place pour enregistrer le comportement des fils pendant les essais sont lourds et coûteux, en particulier pour les vols tests qui nécessitent parfois qu’un ou plusieurs autres aéronefs suivent l’aéronef en test. Par ailleurs, surtout, l’observation visuelle des fils ne fournit pas de mesures chiffrées et précises permettant de caractériser les écoulements de fluide ou les phénomènes de décollement. Il n’est donc pas possible, en particulier, de comparer des résultats d’essais à des résultats de simulations numériques. De plus, le niveau d’exigence de certaines certifications requiert une précision supérieure à celle d’une simple observation visuelle. En outre, cette méthode usuelle ne permet pas non plus d’analyser des résultats d’essais en temps réel. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de mesure de l’orientation d’un écoulement de fluide par rapport à une surface aérodynamique, en particulier d’un aéronef. Selon l’invention, le dispositif de mesure comporte au moins : - un support destiné à être agencé sur la surface aérodynamique ; - un élément profilé lié par l’une de ses extrémités au support, et configuré pour être orienté, sous l’effet de l’écoulement de fluide, dans une direction correspondant à celle dudit écoulement de fluide ; - un aimant solidaire de l’élément profilé et configuré pour générer un champ magnétique ; et - au moins une unité de mesure configurée pour mesurer une valeur du champ magnétique généré par l’aimant, qui est fonction de la direction de l’écoulement de fluide. De plus, dans un mode de réalisation préféré, l’unité de mesure est configurée pour convertir la valeur mesurée du champ magnétique généré par l’aimant en une valeur d’angle indiquant la direction de l’écoulement de fluide. Ainsi, grâce à l’invention, on est en mesure de disposer d’une valeur numérique, à savoir ladite valeur d’angle qui est définie par rapport à un axe de référence comme précisé ci-dessous, qui indique de façon très précise la direction de l’écoulement de fluide par rapport à la surface aérodynamique, et ceci en temps réel. Le dispositif de mesure permet ainsi de disposer de valeurs numériques pouvant être utilisées pour réaliser des traitements postérieurs, par exemple pour réaliser des comparaisons avec des mesures issues de simulations numériques. Avantageusement, le dispositif de mesure comporte, de plus, une unité de traitement configurée pour réaliser un traitement au moins des valeurs d’angle transmises par l’unité de mesure. Dans un mode de réalisation particulier, l’unité de traitement est configurée pour déterminer, à partir de la valeur d’angle, un critère de comportement aérodynamique, parmi différents critères possibles. Dans un premier mode de réalisation, l’élément profilé est configuré pour être orientable dans un plan et l’unité de mesure est configurée pour convertir la valeur mesurée du champ magnétique généré par l’aimant en une valeur d’angle dans ledit plan. De plus, dans une réalisation particulière de ce premier mode de réalisation, l’élément profilé comprend une ailette pourvue d’un élément saillant configuré pour former une liaison pivot entre l’élément profilé et le support. En outre, dans un second mode de réalisation, l’élément profilé est configuré pour être orientable dans l’espace et l’unité de mesure est configurée pour convertir la valeur mesurée du champ magnétique généré par l’aimant en une valeur d’angle dans l’espace. De plus, dans une réalisation particulière de ce second mode de réalisation, l’élément profilé comprend un cône de révolution pourvu d’un sommet et ledit cône est fixé au support par l’intermédiaire d’un fil de liaison, une première extrémité du fil de liaison étant attachée au support et une seconde extrémité du fil de liaison étant attachée au sommet du cône. Par ailleurs, dans un mode de réalisation particulier, l’unité de mesure comprend un capteur magnétique de type micro électromécanique (MEMS pour « Micro Electro Mecanical Sensor » en anglais). Par ailleurs, de façon avantageuse, l’unité de mesure est configurée pour transmettre également la valeur mesurée du champ magnétique généré par l’aimant à l’unité de traitement, et l’unité de traitement est configurée pour comparer cette valeur mesurée du champ magnétique à une valeur limite prédéterminée, et pour générer une alerte si ladite valeur mesurée du champ magnétique est supérieure à cette valeur limite. En outre, dans un mode de réalisation particulier, l’unité de mesure comporte au moins un capteur auxiliaire apte à mesurer au moins un paramètre auxiliaire autre que le champ magnétique, par exemple la température ou la pression. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La est une vue, en coupe de côté, d’un premier mode de réalisation d’un dispositif de mesure de l’orientation d’un écoulement de fluide. La est une vue éclatée, en perspective, d’un dispositif de mesure conforme à ce premier mode de réalisation. La est une vue schématique d’un second mode de réalisation d’un dispositif de mesure de l’orientation d’un écoulement de fluide. La est une vue schématique, en perspective, d’un aimant et d’une unité de mesure qui permettent d’illustrer la mesure du champ magnétique généré par l’aimant dans un plan. La est une vue schématique, en perspective, d’une unité de mesure qui permet d’illustrer la mesure du champ magnétique généré par un aimant dans l’espace. La est une vue schématique partielle, en perspective, d’un aéronef dont on a représenté une aile et un réacteur, sur lesquels sont installés des dispositifs de mesure. Dispositif de mesure de l’orientation d’un écoulement de fluide par rapport à une surface aérodynamique, en particulier d’un aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte au moins : - un support (2A, 2B) destiné à être agencé sur la surface aérodynamique (SA) ; - un élément profilé (3A, 3B) lié par l’une de ses extrémités au support (2A, 2B), et configuré pour être orienté, sous l’effet de l’écoulement de fluide, dans une direction correspondant à celle dudit écoulement de fluide ; - un aimant (4A, 4B) solidaire de l’élément profilé (3A, 3B) et configuré pour générer un champ magnétique (CM) ; et - au moins une unité de mesure (5A, 5B) configurée pour mesurer une valeur du champ magnétique (CM) généré par l’aimant (4A, 4B), qui est fonction de la direction de l’écoulement de fluide. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’unité de mesure (5A, 5B) est configurée pour convertir la valeur mesurée du champ magnétique (CM) généré par l’aimant (4A, 4B) en une valeur d’angle indiquant la direction de l’écoulement de fluide. Dispositif de mesure selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’il comporte, de plus, une unité de traitement (6A, 6B) configurée pour réaliser un traitement au moins de valeurs d’angle transmises par l’unité de mesure (5A, 5B). Dispositif de mesure selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’unité de traitement (6A, 6B) est configurée pour déterminer, à partir de la valeur d’angle, un critère de comportement aérodynamique. Dispositif de mesure selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’élément profilé (3A) est configuré pour être orientable dans un plan (P) et en ce que l’unité de mesure (5A) est configurée pour convertir la valeur mesurée du champ magnétique (CM) généré par l’aimant (4A) en une valeur d’angle dans ledit plan (P). Dispositif de mesure selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’élément profilé (3A) comprend une ailette (13) pourvue d’un élément saillant configuré pour former une liaison pivot entre l’élément profilé (3A) et le support (2A). Dispositif de mesure selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’élément profilé (2B) est configuré pour être orientable dans l’espace et en ce que l’unité de mesure (5B) est configurée pour convertir la valeur mesurée du champ magnétique (CM) généré par l’aimant (4B) en une valeur d’angle dans l’espace. Dispositif de mesure selon la revendication 7, caractérisé en ce que l’élément profilé (3B) comprend un cône (18) de révolution pourvu d’un sommet (22) et en ce que ledit cône (18) est fixé au support (2B) par l’intermédiaire d’un fil de liaison (19), une première extrémité (20) du fil de liaison (19) étant attachée au support (2B) et une seconde extrémité (21) du fil de liaison (19) étant attachée au sommet (22) du cône (18). Dispositif de mesure selon l’une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l’unité de mesure (5A, 5B) est configurée pour transmettre également la valeur mesurée du champ magnétique (CM) généré par l’aimant (4A, 4B) à l’unité de traitement (6A, 6B), et en ce que l’unité de traitement (6A, 6B) est configurée pour comparer cette valeur mesurée du champ magnétique (CM) à une valeur limite prédéterminée, et pour générer une alerte si ladite valeur mesurée du champ magnétique (CM) dépasse cette valeur limite. Dispositif de mesure selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l’unité de mesure (5A, 5B) comporte au moins un capteur auxiliaire (23) apte à mesurer au moins un paramètre auxiliaire autre que le champ magnétique.