Brevet FR3123722A1 — publié le 20221209

Sonde de mesure de pression statique ou pariétale comprenant un module capteur de pression (1) , une platine (2) munie d'entrées d'air (3) destinée à être montée au niveau de la peau d'aéronef, et un obturateur (4) muni de doigts d'obturation (5) configurés pour boucher les entrées d'air (3) de la platine ( 2), et un actionneur (6), commandé par un module de commande (7), configuré pour déplacer l'obturateur (4) en translation, de manière à boucher ou déboucher les entrées d'air (3) de la platine (2) au moyen des doigts d'obturation. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Sonde de mesure de pression statique ou pariétale L’invention porte sur les sondes de mesure de pression statique ou pariétale. Le pilotage de tout aéronef nécessite de connaître sa vitesse relative par rapport à l'air, c'est-à-dire au vent relatif. Cette vitesse est déterminée à l'aide de sondes de mesure de la pression statique Ps et de la pression totale Pt. Les pressions totale Pt et statique Ps fournissent le module de ce vecteur vitesse. La pression statique, dans un fluide (eau, air...) en mouvement, est la pression que mesure un capteur qui se déplace à la même vitesse que le fluide. Autrement dit, la pression statique est la pression du fluide à l'arrêt, i.e. la pression ambiante du lieu où se trouve l'avion. La pression dynamique Pd, représente l’énergie cinétique par unité de volume au sein d’un fluide en mouvement. Elle dépend donc uniquement de la vitesse et de la masse volumique du fluide. La pression totale Pt dans un fluide (eau, air, etc.) est la somme de la pression statique et de la pression dynamique. Les mesures de pression totale, de pression statique ou d’incidence permettant de calculer la vitesse par rapport à l’air environnant, l’altitude, l’incidence ou le dérapage, d’un aéronef. Il est connu des sondes de pression statique pour mesurer la pression statique Ps. Il est également connu pour remplacer toutes ces mesures de monter, ce que l'on nomme couramment des "réseaux de pariétales" ou "réseaux de statiques" ou sonde pariétale. La pression ainsi mesurée à plusieurs endroits du fuselage d'un aéronef permet de déterminer la valeur de tous les paramètres anémométriques précédemment cités. Un réseau de sondes pariétales consiste en fin de compte à réaliser une multitude de trous de mesure de pression sur la peau de l’aéronef que l'on nomme pression pariétale Pp dans la présente demande. Dans le cas des avions militaires, la recherche de furtivité a conduit à utiliser uniquement des sondes non protubérantes, comme sur le bombardier B2 furtif qui ne comprend que des sondes de pression statique. Cette installation utilise le principe des sondes pariétales permettant de déterminer les paramètres de vol à partir du champ de pressions mesuré autour de l’aéronef. Quelle que soit la localisation des sondes, celles-ci sont soumises aux agressions atmosphériques, que ce soit en vol ou au sol. Ce dernier cas est très délicat, car contrairement à la phase de vol, il est impossible, au sol, d’avoir un contrôle de l’état des sondes, lorsque le système air data est mis hors tension. Un des dangers les plus redoutés est le bouchage des trous de sondes destinées à capter la pression. En effet, ces trous peuvent se boucher au sol, pendant les phases de parking des aéronefs, du fait de l’eau, de la glace, des poussières, du sable ou d’insectes (telles les mouches maçonnes). Ces trous peuvent également se boucher en vol, du fait de l’eau et du givre. Une méthode traditionnelle pour s’en prémunir et de couvrir les sondes avec des caches quand l’avion et au sol. Si cela s’avère efficace sur des formes traditionnelles d’avion, pour lesquelles les sondes sont montées avec les axes des entrées d’air à l’horizontale (platine à la verticale) ou vers le bas, cela ne garantit pas une protection efface sur des avions en forme d'aile volante sur lesquels certaines des sondes sont placées avec les axes des entrées d’air vers le haut. Il est connu sur tous les types d’avions des dispositifs de protection des sondes d'anémométrie comprenant des caches ou bouchons externes positionnés sur les sondes après atterrissage. Efficaces dans le cas d’un montage de sonde latéralement à l’avion, ces dispositifs manquent d’étanchéité si la sonde est montée sur le dessus de l’avion comme c’est le cas pour un avion furtif équipé d’un système pariétal. Cette solution a divers inconvénients: - elle nécessite un opérateur, ce qui a un coût élevé et n'est pas forcément possible dans le cas d'un drone qui serait en attente dans une zone sans intervention humaine possible; - l’opération peut être complexe en fonction de la position de la sonde; - en vol, la sonde n’étant pas protégée, les polluants pénétrant dans le système ne sont pas évacués, la sonde nécessite ensuite une maintenance; - l’eau se condensant doit ensuite être évacuée du circuit pneumatique par maintenance; et - un oubli du retrait du bouchon avant décollage n’est pas détecté, et causera une défaillance de la mesure de pression en vol. Un but de l'invention est de pallier les problèmes précédemment cités, et notamment. Il est proposé, selon un aspect de l'invention, une sonde de mesure de pression statique ou pariétale comprenant un module capteur de pression, une platine munie d'entrées d'air destinée à être montée au niveau de la peau d'aéronef , et un obturateur muni de doigts d'obturations configurés pour boucher les entrées d'air de la platine, et un actionneur, commandé par un module de commande, configuré pour déplacer l'obturateur en translation, de manière à boucher ou déboucher les entrées d'air de la platine au moyen des doigts d'obturation. Une telle sonde permet de limiter fortement la maintenance au sol, de proposer une sonde efficacement protégée de l'eau, des polluants et des insectes bâtisseurs, et de connaître l'état du mécanisme de bouchage notamment en cas de défaillance. Selon un mode de réalisation, le module de commande comprend une carte électronique de commande. Dans un mode de réalisation, la sonde de mesure de pression comprend un indexeur, et l'obturateur comprend une rainure destinée à recevoir une extrémité de l'indexeur pour empêcher une rotation de l'obturateur au cours d'une translation. Ainsi, on évite une rotation de l'obturateur lorsqu'il est en translation. Dans un mode de réalisation, l'obturateur comprend un joint annulaire d'étanchéité disposé sur la partie supérieure de l'obturateur. Ainsi, l'étanchéité de la sonde est assurée. Selon un mode de réalisation, l'obturateur comprend un joint annulaire racleur disposé sur la partie inférieure de l'obturateur, i.e. la partie de l'obturateur la plus proche de la peau d'avion. Ainsi, le système est autonettoyant. Dans un mode de réalisation, l'obturateur est muni d'un réservoir pour stocker de l'eau et des polluants. Cela permet d'éviter qu'en vol l'eau et les polluants aillent directement au niveau du capteur de pression. Par exemple, le réservoir est un trou borgne dans la face inférieure (côté peau d'avion) de l'obturateur. Selon un mode de réalisation, un doigt d'obturation comprend une partie annulaire en élastomère disposée en périphérie du doigt d'obturation. Ainsi, cela permet de rendre étanche la sonde de mesure lorsque l'aéronef est immobilisé au sol. Dans un mode de réalisation, la sonde de mesure de pression comprend un capot externe. Selon un mode de réalisation, la sonde de mesure de pression comprend un bâti supportant la platine, le module capteur de pression, l'obturateur, l'actionneur, le module de commande du capteur, l'indexeur, le joint torique d'étanchéité, le joint racleur et le capot. L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels les figures: illustre schématiquement une sonde de mesure de pression statique ou pariétale, selon un aspect de l'invention; illustre schématiquement un doigt d'obturation selon un aspect de l'invention; et , illustre schématiquement un obturateur et ses doigts d'obturation, selon un aspect de l'invention. Sur l'ensemble des figures, les éléments ayant des références identiques sont similaires. La représente schématiquement une sonde de mesure de pression statique ou pariétale comprenant un module capteur de pression 1, une platine 2 munie d'entrées d'air 3 destinée à être montée au niveau de la peau d'avion, et un obturateur 4 muni de doigts d'obturations 5 configurés pour boucher les entrées d'air 3 de la platine 2, et un actionneur 6, commandé par un module de commande 7, configuré pour déplacer l'obturateur 4 en translation, de manière à boucher ou déboucher les entrées d'air 3 de la platine par les doigts d'obturation 2. Le module de commande 7 peut comprendre une carte électronique de commande. La sonde comprend un indexeur 8, et l'obturateur 4 comprend une rainure 9 destinée à recevoir une extrémité de l'indexeur 8 pour empêcher une rotation de l'obturateur 4 au cours d'une translation. L'actionner 6 comprend une vis sans fin 11 liée en rotation avec l'actionneur 6 permettant la translation de l'obturateur 4. La vis sans fin 11 est montée dans un écrou 11a. L'obturateur 4 comprend un joint annulaire 12 d'étanchéité disposé sur la partie supérieure de l'obturateur 4. L'obturateur 4 comprend un joint annulaire racleur 13 disposé sur la partie inférieure, i.e. du côté peau d'aéronef de l'obturateur 4. L'obturateur 4 est muni d'un réservoir 14 pour stocker de l'eau et des polluants telles les poussières. Le réservoir 14 est réalisé sous forme d'un trou borgne dans la face inférieure de l'obturateur 4. Un doigt d'obturation 5 comprend une partie annulaire 15 en élastomère disposée en périphérie du doigt d'obturation 5. Le reste du doigt d'obturation 4 peut être en inox. Un bâti 17 supporte la platine 2, le module capteur 1 de pression, l'obturateur 4, l'actionneur 6, le module de commande 7 du capteur 1, l'indexeur 8, le joint torique d'étanchéité 12, le joint racleur 13 et le capot 16. Le bâti 17 est la pièce mécanique centrale de la sonde et remplit de nombreuses fonctions: - s’assembler avec la platine 2 de la sonde pour former la chambre de compensation; - recevoir et guider l’obturateur 4 et son indexeur 8; - recevoir l'actionneur 6, par exemple un moteur, et la vis sans fin 11; - recevoir les différentes cartes électroniques : capteur 1, traitement, alimentation..; - guider le capot 16 de fermeture lors de sa mise en place. Cette architecture est obtenue par une optimisation topologique permettant de minimiser le poids de la pièce tout en gardant sa raideur. La représente schématiquement un doigt d'obturation, et la représente schématiquement un obturateur 4. L’obturateur 4 permet d’empêcher l’entrée d’eau et de corps étrangers dans la sonde. Quand l’aéronef est au sol il est en position fermé, quand il est en vol il est en position ouverte. L'aéronef peut être un avion, un drone, un hélicoptère … La course du piston ou obturateur 4 peut être, dans un mode de réalisation préféré de 12mm pour permettre aux doigts d'obturation 5 de boucher entièrement les entrées d'air 3 jusqu’à avoir une légère saillie hors de l’aéronef (pas de cavité une fois fermé). L’indexeur 8 permet d’empêcher la rotation du piston 4 lors de l’action de l'actionneur 6. L’obturateur 4 est muni de deux joints : - le joint racleur 13 dans la partie basse ou inférieure qui permet de repousser les particules qui se seraient logées dans le piston 4; et - le joint d’étanchéité annulaire 12, par exemple un joint torique, qui permet d’isoler la chambre de compensation du capteur 1 lorsque l’obturateur 4 est en position fermée ce qui assure un niveau de sécurité supplémentaire en cas de fuite au niveau des doigts d'obturation 5 de l’obturateur 4. Les doigts d’obturation 5 sont montés à l’extrémité inférieure de l'obturateur 4 et réalisent l’étanchéité à l’eau lorsque l’aéronef n’est pas en vol. Ils permettent d’assurer le bouchage des entrées d'air 3 de la platine 2 de manière à ce qu’aucune particule ne puisse s’accumuler dans l’ouverture par exemple lorsque l’aéronef est sur le tarmac ou dans un hangar de stockage. Ils sont démontables depuis l’extérieur de l’aéronef pour être interchangeables et réaliser la maintenance de la chambre de compensation (aspiration des particules et de l’eau). Un doigt d'obturation 5 peut être réalisé en inox pour la partie métallique et surmoulé pour la partie élastomère 15. Le système de bouchage ferme efficacement la sonde et donne une étanchéité à l’eau et aux poussières, et protège la sonde des insectes bâtisseurs. Des détecteurs de fin de course peuvent permettre de connaitre l’état du mécanisme de bouchage et de remonter une défaillance. L’automatisation de l’ouverture et fermeture de la sonde supprime la nécessité d’un opérateur. Le système et autonome et ne nécessite ni maintenance, ni réseau d’évacuation des condensats. Sonde de mesure de pression statique ou pariétale comprenant un module capteur de pression (1), une platine (2) munie d'entrées d'air (3) destinée à être montée au niveau de la peau d'aéronef, et un obturateur (4) muni de doigts d'obturation (5) configurés pour boucher les entrées d'air (3) de la platine (2), et un actionneur (6), commandé par un module de commande (7), configuré pour déplacer l'obturateur (4) en translation, de manière à boucher ou déboucher les entrées d'air (3) de la platine (2) au moyen des doigts d'obturation. Sonde de mesure de pression selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le module de commande (7) comprend une carte électronique de commande. Sonde de mesure de pression selon l'une des revendications précédentes, comprenant un indexeur (8), et dans laquelle l'obturateur (4) comprend une rainure (9) destinée à recevoir une extrémité de l'indexeur (8) pour empêcher une rotation de l'obturateur (4) au cours d'une translation. Sonde de mesure de pression selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'obturateur (4) comprend un joint annulaire (12) d'étanchéité disposé sur la partie supérieure de l'obturateur (4). Sonde de mesure de pression selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'obturateur (4) comprend un joint annulaire racleur (13) disposé sur la partie inférieure de l'obturateur (4). Sonde de mesure de pression selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'obturateur (4), est muni d'un réservoir (14) pour stocker de l'eau et des polluants. Sonde de mesure de pression selon la revendication 8, dans laquelle le réservoir est un trou borgne (14) dans la face inférieure de l'obturateur (4). Sonde de mesure de pression selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle un doigt d'obturation (5) comprend une partie annulaire (15) en élastomère disposée en périphérie du doigt d'obturation (5). Sonde de mesure de pression selon l'une des revendications précédentes, comprenant un capot externe (16). Sonde de mesure de pression selon l'une des revendications précédentes, comprenant un bâti (17) supportant la platine (2), le module capteur (1) de pression, l'obturateur (4), l'actionneur (6), le module de commande (7) du capteur (1), l'indexeur (8), le joint torique d'étanchéité (12), le joint racleur (13) et le capot (16).