Brevet FR3155593A1 — publié le 20250523

Son de de mesure aérodynamique La présente invention concerne une sonde de mesure aérodynamique (10) comprenant un corps (22) et des moyens de chauffage (40) de ce corps (22), le corps (22) présentant une pluralité de zones d’intérêt. Les moyens de chauffage (40) comprennent un circuit thermodynamique (42) configuré pour faire circuler un fluide caloporteur. Le circuit thermodynamique (42) comprend un canal de chauffage (46) s’étendant à travers le corps (22) et au moins une zone d’intérêt de ce corps (22). Le canal de chauffage (46) est délimité par une paroi tubulaire comprenant au moins une saillie disposée dans une partie du canal de chauffage (46) s’étendant à travers au moins une zone d’intérêt. Figure pour l'abrégé : Figure 1 Sonde de mesure aérodynamique La présente invention concerne une sonde de mesure aérodynamique. En particulier, la sonde selon l’invention permet de mesurer au moins l’une des grandeurs suivantes : la pression totale, la pression statique, l’incidence, la température, la vitesse, etc. Les sondes de ce type sont connues sous l’appellation de sondes anémobaroclinométriques. La sonde de mesure aérodynamique peut être ainsi utilisée dans tout dispositif exposé à un flux aérodynamique tel qu’un aéronef ou une éolienne. Le problème technique auquel répond l’invention est l’accrétion locale de givre sur ou dans les sondes de mesure aérodynamique. En effet, lorsque ce type de sonde est exposé aux conditions givrantes, des accrétions de givre sur les parties externes ou internes de celle-ci peuvent apparaitre. Cela peut alors entrainer une erreur de mesure ou alors une libération de morceaux de glace qui peuvent endommager des éléments en aval de l’écoulement mesuré. Afin d’éviter ces évènements, une puissance de chauffe est émise dans la sonde ce qui augmente la température globale de son corps. Dans l’état de la technique, de nombreux documents sont déjà connus qui permettent de mettre en œuvre des moyens de chauffage de sonde de mesure aérodynamique. Ainsi, par exemple, on connait le document FR 3 034 753 B1 qui divulgue un circuit thermodynamique diphasique tubulaire s’étendant à l’intérieur du corps de la sonde. Ce circuit contient un fluide caloporteur qui passe de l’état gazeux à l’état liquide pour réchauffer la partie extérieure du corps de la sonde. Ce circuit peut par exemple s’étendre à travers tout le corps de la sonde permettant ainsi un chauffage homogène de celui-ci. Toutefois, la solution divulguée dans le document précité ne permet pas de concentrer la densité énergétique dans les zones importantes de la sonde en préservant un encombrement satisfaisant. En effet, lorsqu’il est nécessaire de concentrer le chauffage dans un endroit donné, la géométrie extérieure du circuit thermodynamique devrait être changée, ce qu’implique nécessairement l’augmentation de l’encombrement global du système. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de proposer alors une sonde de mesure aérodynamique permettant de concentrer la densité énergétique dans des zones d’intérêt prédéterminées, tout en préservant un encombrement satisfaisant du système entier. À cet effet, l’invention a pour objectif une sonde de mesure aérodynamique comprenant un corps et des moyens de chauffage de ce corps, le corps présentant une pluralité de zones d’intérêt ; les moyens de chauffage comprenant un circuit thermodynamique configuré pour faire circuler un fluide caloporteur ; le circuit thermodynamique comprenant un canal de chauffage s’étendant à travers le corps et au moins une zone d’intérêt de ce corps ; le canal de chauffage étant délimité par une paroi tubulaire comprenant au moins une saillie disposée dans une partie du canal de chauffage s’étendant à travers au moins une zone d’intérêt. Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, la sonde présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - la paroi tubulaire forme une surface intérieure et une surface extérieure, la ou chaque saillie faisant saillie par rapport à la surface intérieure ; - la ou chaque saillie est formée au moins par l’un des éléments choisis dans le groupe : - une rainure ; - un taraudage ; - un plot ; - un pontet ; - un nid d’abeille ; - la paroi tubulaire comprend une pluralité de saillies disposées dans ladite partie du canal de chauffage s’étendant à travers au moins une zone d’intérêt ; - le corps comprend un mât et un tube de Pitot monté sur le mât ; - au moins une zone d’intérêt est formée dans une jonction entre le mât et le tube de Pitot ; - le tube de Pitot s’étend entre une extrémité ouverte et une extrémité fermée, au moins une zone d’intérêt est formée dans au moins l’une des extrémités (24, 26) du tube de Pitot ; - le canal de chauffage s’étend à travers le mât et le tube de Pitot; - le corps définit une surface extérieure, la ou chaque zone d’intérêt étant adjacente à la surface extérieure du corps; - la ou chaque zone d’intérêt présente une zone avec une demande de chauffage accrue par rapport aux autres zones du corps. L’invention apparaitra plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins dans lesquels : FIG. 1 la FIG. 1 est une vue schématique en perspective coupée d’une sonde de mesure aérodynamique selon l’invention ; FIG. 2 la FIG. 2 est une vue schématique de côté d’une partie de la sonde de la FIG. 1 ; et FIG. 3 la FIG. 3 est une vue schématique en perspective d’une partie de la sonde de la FIG. 1 . La FIG. 1 illustre en effet une sonde de mesure aérodynamique 10 selon l’invention. Cette sonde est utilisable dans tout milieu exposé à des flux aérodynamiques. En particulier, la sonde 10 selon l’invention permet de mesurer au moins une des valeurs physiques relatives au milieu, telle que la pression totale, la pression statique, l’incidence, la température, la vitesse, etc. Plus particulièrement, la sonde 10 est une sonde anémobaroclinométrique qui peut par exemple mesurer plusieurs grandeurs précitées. Le milieu dans lequel est exposé la sonde 10 est notamment un milieu givrant, c’est-à-dire un milieu dans lequel des accrétions de givre sont susceptibles de se former à l’extérieur ou alors à l’intérieur de la sonde. La sonde 10 est avantageusement montée sur un fuselage d’un aéronef ou alors sur une partie extérieure d’une éolienne. Par aéronef, on entend tout engin pilotable qui est apte à se déplacer dans les airs. En particulier, un aéronef peut correspondre à un avion ou à un hélicoptère ou un drone. Comme cela est illustré sur la FIG. 1 , la sonde 10 comprend une partie interne 12, une embase 14, un mât 16 et un tube de Pitot 18. L’embase 14 permet de fixer la sonde 10 sur une surface extérieure qui est exposée à des flux aérodynamiques. En particulier, l’embase 14 peut être fixée une surface du fuselage de l’aéronef ou alors à une surface extérieure de l’éolienne telle qu’une pale. Cette surface est désignée sous la référence 20 sur la FIG. 1 . Le mât 16 s’étend à partir de l’embase 14 et permet de supporter le tube de Pitot 18 à distance de la surface 20. En particulier, la longueur du mât 16 est déterminée par l’application donnée à la sonde 10 et permet notamment d’éviter les flux surfaciques à la proximité de la surface 20. La partie interne 12 s’étend également à partir de l’embase 14 mais dans la direction opposée à celle du mât 16. En particulier, la partie interne 12 est destinée à être reçue dans une cavité formée dans la surface 20. Le tube de Pitot 18 quant à lui est monté à l’extrémité du mât 16 comme cela sera expliqué plus en détail par la suite. Dans la suite de la description, il sera considéré que l’embase 14, le mât 16 et le tube de Pitot 18 forment un corps 22 de la sonde 10. En particulier, le corps 22 est destiné à être exposé à l’extérieur de l’objet sur laquelle la sonde 10 est montée. Autrement dit, le corps 22 est exposé à des flux aérodynamiques alors que la partie interne 12 reste à l’abri de ceux-ci. Dans l’exemple de la FIG. 1 , le corps 22 est statique. Selon d’autres exemples de réalisation, le corps 22 ou alors au moins certaines parties de celui-ci peuvent être rendues mobiles. Par exemple, le tube de Pitot 18 peut être monté sur une girouette permettant d’orienter ce tube 18 par exemple selon les flux aérodynamiques. Dans l’exemple de la FIG. 1 , le tube de Pitot 18 s’étend sensiblement selon par exemple un axe longitudinal de l’objet sur lequel la sonde 10 est montée, par exemple selon l’axe longitudinal de l’aéronef. Autrement dit, dans cet exemple, le tube de Pitot 18 est parallèle au moins localement à la surface 20. Selon cet axe, le tube de Pitot 18 s’étend entre une extrémité ouverte 24 et une extrémité fermée 26. L’extrémité ouverte 24 permet l’entrée de l’air à l’intérieur de la sonde 10. L’extrémité fermée 26 permet de monter le tube de Pitot 18 à l’extrémité du mât 16 et comprend par exemple une partie sensible permettant de mesurer au moins une grandeur physique comme cela est connu en soi. En outre, le corps 22 de la sonde 10 définit une surface extérieure 28 et une surface intérieure 30. La surface intérieure 30 délimite un conduit 32 s’étendant à partir de l’extrémité ouverte 24 du tube de Pitot 18 jusqu’à sensiblement la partie interne 12 à travers le tube de Pitot 18, le mât 16 et éventuellement partiellement l’embase 14. Ce conduit 32 permet de conduire de l’air du flux extérieur jusqu’à une ou plusieurs parties sensibles disposées dans les différentes parties de la sonde 10, comme cela est connu en soi. Le corps 22 et la partie interne 12 délimitent différentes composantes de la sonde 10 permettant de mettre en œuvre son fonctionnement. En particulier, ces composantes comprennent des moyens de chauffage 40 permettant de chauffer le corps 22 et de prévenir ainsi le givrage sur ces différentes parties, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite. Les autres composantes de la sonde 10 (telles que capteurs, différents circuits électriques, etc.) sont connues en soi et ne seront pas expliquées par la suite. Les moyens de chauffage 40 comprennent notamment un circuit thermodynamique 42 et un évaporateur 44. Comme cela est visible sur la FIG. 1 , l’évaporateur 44 est disposé par exemple dans la partie interne 12 de la sonde 10 et permet de réchauffer un fluide caloporteur circulant dans le circuit thermodynamique 42. En particulier, l’évaporateur 44 comprend au moins un élément de chauffage, par exemple un élément de chauffage résistif, qui est alimenté par une source d’énergie extérieure pour réchauffer et avantageusement évaporer le fluide caloporteur circulant dans le circuit thermodynamique. L’évaporateur 44 présente une forme adaptée pour réchauffer et évaporer le fluide caloporteur à l’intérieur du circuit thermodynamique 42 de manière efficace, comme cela est connu en soi. Le circuit thermodynamique 42 permet de faire circuler le fluide caloporteur à travers le corps 22 de la sonde 10. Le circuit thermodynamique 42 présente un circuit fermé dans lequel le fluide caloporteur circule sous la forme gazeuse et/ou alors sous la forme liquide. Avantageusement, le fluide caloporteur présente la forme gazeuse à la sortie de l’évaporateur 44 et la forme liquide à l’entrée de l’évaporateur 44. Le circuit thermodynamique 42 présente un ou plusieurs canaux de chauffage 46 permettant de faire circuler le fluide caloporteur. Dans l’exemple de la FIG. 1 , un seul canal de chauffage 46 est représenté. Dans d’autres exemples, plusieurs canaux de chauffage 46 peuvent s’éteindre par exemple parallèlement l’un à l’autre. Ce canal de chauffage 46 s’étend à partir de l’évaporateur 44 puis traverse le mât 16 puis traverse le tube de Pitot 18 et fait un tour dans ce tube de Pitot 18 pour revenir ensuite à l’évaporateur 44 via le mât 16. En particulier, dans le mât 16, le canal de chauffage 46 peut s’étendre de part et d’autre du conduit d’air 32 décrit précédemment. Plus particulièrement et comme cela est illustré sur la FIG. 2 , le canal de chauffage 46 s’étend dans le mât 16 entre la surface extérieure 28 et la surface intérieure 30 des deux côtés du conduit d’air 32. De manière analogue, dans le tube de Pitot 18, le canal de chauffage 46 peut s’étendre de part et d’autre du conduit d’air 32 entre la surface extérieure 28 et la surface intérieure 30 du corps 22. De plus, dans le tube de Pitot 18, le canal de chauffage 46 peut comprendre des tronçons circonférentiels afin de former une boucle. Sur la FIG. 1 , plusieurs tronçons au moins partiellement circonférentiels sont représentés. Avantageusement, selon l’invention, le canal de chauffage 46 s’étend à travers au moins une zone d’intérêt du corps 22. Dans la suite de la description, par zone d’intérêt, on entend une zone du corps 22 avec une demande de chauffage accrue par rapport aux autres zones du corps 22. En particulier, dans chaque zone d’intérêt, le corps 22 présente une probabilité accrue d’accrétion de givrage ou alors correspond à une partie sensible de ce corps affectant la qualité de mesure par la sonde 10. Chaque zone d’intérêt peut être adjacente à la surface extérieure 28 du corps 22 ou à la surface intérieure 30 de ce corps 22. Dans l’exemple de la FIG. 2 , quatre zones d’intérêt 50 sont représentées. Parmi ces zones d’intérêt, deux zones d’intérêt 50 sont disposées à l’extrémité ouverte 24 du tube de Pitot 18, de part et d’autre du conduit d’air 32. Une autre zone d’intérêt 50 est disposée à l’extrémité fermée 26 du tube de Pitot 18 et encore une autre zone d’intérêt 50 est disposée à la jonction entre le tube de Pitot 18 et le mât 16. Bien entendu, d’autres endroits du corps 22 peuvent également présenter des zones d’intérêt. Les zones d’intérêt 50 décrites précédemment sont avantageusement adjacentes à la surface extérieure 28 du corps 22. Toutefois, il est également possible qu’au moins une zone d’intérêt soit adjacente à la surface intérieure 30 du corps 22 ou par exemple à la fois à la surface extérieure 28 et à la surface intérieure 30 du corps 22. Le canal de chauffage 46 présente avantageusement une forme tubulaire. Autrement dit, le canal de chauffage 46 est délimité par une paroi tubulaire. Cette paroi tubulaire est faite par exemple d’un matériau conducteur thermique, par exemple un métal ou la céramique. La paroi tubulaire peut par exemple avoir une forme transversale sensiblement circulaire ou rectangulaire. Cette paroi tubulaire forme une surface intérieure 58 qui est en contact avec le fluide caloporteur et une surface extérieure 60 qui est opposée à la surface intérieure 58. La surface intérieure 58 de la paroi tubulaire présente avantageusement une surface sensiblement lisse à l’exception des parties du canal de chauffage 46 traversant les zones d’intérêt 50, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite. Par une forme sensiblement lisse d’une surface, on entend que la surface est dérivable au moins deux fois dans chaque son point selon chacune des directions. Dans les parties du canal de chauffage 46 traversant les zones d’intérêt 50, la surface intérieure 58 de la paroi tubulaire présente une pluralité de saillies 65 visibles sur la FIG. 3 par exemple. Ces saillies 65 présentent avantageusement des rugosités dans la surface intérieure 58 de la paroi tubulaire qui augmentent la surface de contact avec le fluide caloporteur par rapport au cas d’une portion lisse tubulaire de cette surface. Les saillies 65 peuvent par exemple être faites du même matériau que la paroi tubulaire. Avantageusement, une technique de fabrication additive telle qu’une impression 3D est utilisée pour former les saillies 65 et/ou la paroi tubulaire. Au moins certaines des saillies 65 peuvent former avec la paroi tubulaire une même pièce. Avantageusement, chaque saillie 65 est venue da matière avec la paroi tubulaire. Avantageusement, la surface extérieure 60 de la paroi tubulaire présente toujours une surface lisse qui ne fait pas apparaitre des saillies ou des cavités dues aux saillies 65. Autrement dit, les saillies 65 présentent des surépaisseurs dans la paroi tubulaire du canal de chauffage 46. Encore autrement dit, les saillies 65 présentent une concentration de matière plus importante dans la zone d’intérêt 50 correspondante que la surface du canal de chauffage 46 à en dehors de toute zone d’intérêt. Dans l’exemple de la FIG. 3 , chaque saillie 65 est formée par un plot ayant par exemple une forme sensiblement cylindrique qui fait saillie à partir de la surface intérieure 58 de la paroi tubulaire. Dans d’autres exemples de réalisation, chaque saillie 65 peut représenter toute autre forme convenable telle qu’une rainure polygonale, un taraudage, un pontet ou alors un nid d’abeille. De manière plus générale, chaque saillie 65 présente une concentration de matière plus importante que celle à en dehors de toute zone d’intérêt, permettant ainsi de concentrer la chaleur portée par le fluide caloporteur dans cet endroit. La présente invention présente un certain nombre d’avantages. Tout d’abord, il est clair que la sonde selon l’invention permet d’adapter le système de chauffage afin de chauffer davantage des zones d’intérêt. Ainsi, il est possible d’avoir un chauffage concentré dans ces zones d’intérêt. Les zones d’intérêt peuvent représenter toute zone où davantage de chauffage est nécessaire afin d’éviter l’apparition du givrage ou alors minimiser le risque de celle-ci. Cela peut être fait en créant des surépaisseurs dans le circuit thermodynamique mais sans modifiant sa forme, notamment sa forme extérieure. Ainsi, ce circuit thermodynamique ne crée pas davantage d’encombrement par rapport à un circuit thermodynamique connu utilisé pour un chauffage homogène du corps. Sonde de mesure aérodynamique (10) comprenant un corps (22) et des moyens de chauffage (40) de ce corps (22), le corps (22) présentant une pluralité de zones d’intérêt (50) ; les moyens de chauffage (40) comprenant un circuit thermodynamique (42) configuré pour faire circuler un fluide caloporteur ; le circuit thermodynamique (42) comprenant un canal de chauffage (46) s’étendant à travers le corps (22) et au moins une zone d’intérêt (50) de ce corps (22) ; le canal de chauffage (46) étant délimité par une paroi tubulaire comprenant au moins une saillie (65) disposée dans une partie du canal de chauffage (46) s’étendant à travers au moins une zone d’intérêt (50). Sonde de mesure aérodynamique (10) selon la revendication 1, dans laquelle la paroi tubulaire forme une surface intérieure (58) et une surface extérieure (60) ; la ou chaque saillie (65) faisant saillie par rapport à la surface intérieure (58). Sonde de mesure aérodynamique (10) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la ou chaque saillie (65) est formée au moins par l’un des éléments choisis dans le groupe : - une rainure ; - un taraudage ; - un plot ; - un pontet ; - un nid d’abeille. Sonde de mesure aérodynamique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la paroi tubulaire comprend une pluralité de saillies (65) disposées dans ladite partie du canal de chauffage s’étendant à travers au moins une zone d’intérêt (50). Sonde de mesure aérodynamique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le corps (22) comprend un mât (16) et un tube de Pitot (18) monté sur le mât (16). Sonde de mesure aérodynamique (10) selon la revendication 5, dans laquelle au moins une zone d’intérêt (50) est formée dans une jonction entre le mât (16) et le tube de Pitot (18). Sonde de mesure aérodynamique (10) selon la revendication 5 ou 6, dans laquelle le tube de Pitot (18) s’étend entre une extrémité ouverte (24) et une extrémité fermée (26) ; au moins une zone d’intérêt (50) est formée dans au moins l’une des extrémités (24, 26) du tube de Pitot (18). Sonde de mesure aérodynamique (10) selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, dans laquelle le canal de chauffage (46) s’étend à travers le mât (16) et le tube de Pitot (18). Sonde de mesure aérodynamique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le corps (22) définit une surface extérieure (28), la ou chaque zone d’intérêt (50) étant adjacente à la surface extérieure (28) du corps (22). Sonde de mesure aérodynamique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la ou chaque zone d’intérêt (50) présente une zone avec une demande de chauffage accrue par rapport aux autres zones du corps (22).