FR 2904874 A1 20080215 FR 0607239 A 20060809 1 Procédé et dispositif pour la mesure de la vitesse d'un aéronef, notamment un giravion à basse vitesse La présente invention concerne un procédé et un dispositif permettant de déterminer la vitesse d'un aéronef par rapport à l'air ambiant, notamment la vitesse d'un giravion tel par exemple qu'un hélicoptère équipé d'un ou de plusieurs rotors principaux, c'est-à-dire d'un ensemble de pales tournant autour d'un axe sensiblement vertical pour assurer la sustentation et la propulsion dudit hélicoptère. Plus précisément, l'invention propose un instrument de mesure, encore appelé anémomètre de façon que les instruments de bord puissent fournir les renseignements sur les performances de l'aéronef, à savoir dans le cas présent, la vitesse de ce dernier de façon aussi précise que possible, en particulier lorsque l'aéronef se déplace à basse vitesse. Pour ce faire, l'invention révèle également un procédé de traitement des informations issues dudit instrument de mesure permettant l'obtention de la vitesse de l'aéronef par rapport à l'air, aussi appelé vitesse aérodynamique , vitesse vraie ou encore vitesse air sur trajectoire . II est rappelé que l'on désigne habituellement par anémomètre un manomètre différentiel mesurant la différence entre la pression statique (ou pression ambiante), indépendante de la vitesse et la pression donnée par une prise de pression totale de l'air, nommée Pitot ou tube de Pitot par l'homme du métier. En principe, les prises de pression statique et de pression totale sont regroupées sur une unique sonde de pression dite sonde anémométrique ou encore antenne du type Pitot double de forme sensiblement profilée et cylindrique, avec une partie 2904874 2 antérieure généralement hémisphérique, disposée sur l'aéronef de telle sorte que d'une part, la prise de pression totale est située au point extrême amont du corps cylindrique (dit point d'arrêt quand l'axe du cylindre est parallèle à l'air incident à l'amont dudit point 5 d'arrêt) et d'autre part, la prise statique est radiale, en arrière de la prise de pression totale. Ainsi et par application de l'équation de Bernoulli (pratiquement correcte jusqu'à environ 300 Km/heure, application au-delà de la loi de Saint-Venant ou encore celle de Lord Rayleigh 10 dans le domaine supersonique), la différence de pression précitée est égale à une pression dynamique à partir de laquelle on déduit la vitesse indiquée V; de l'aéronef dans le sens de l'axe du corps cylindrique de ladite sonde. Cette dernière est reliée à un instrument de bord, c'est-à-dire à un indicateur pour constituer une 15 installation anémométrique de façon que la vitesse indiquée corresponde : - au sol, à la vitesse de l'aéronef par rapport à l'atmosphère ambiante, et - en altitude (en vol), à l'équivalent de vitesse, c'est-à-dire le 20 produit de la vitesse par la racine carrée de la densité relative de l'air, égale elle-même au quotient de la masse volumique d'air à l'altitude considérée par la masse volumique de l'air au sol en atmosphère type . Dans le cas où l'atmosphère du jour diffère notablement de l'atmosphère-type, on introduit une correction 25 basée sur l'altitude-densité qu'il n'y a plus lieu de décrire ici. Mais en fait, la vitesse indiquée V; diffère de l'équivalent de vitesse parce que l'anémomètre n'est pas parfaitement réalisé (erreur instrumentale notamment liée à la réalisation de la prise statique) et parce que la prise statique ne donne pas exactement la pression statique à l'infini, comme il conviendrait. En effet, la 2904874 3 pression statique est la pression que mesurerait une sonde sans vitesse relative par rapport à l'air et il faut de plus distinguer les pressions statiques locales (fonction de l'écoulement de l'air autour de l'aéronef ou champ de pressions) et la prise de pression 5 statique ambiante, en absence de toute interaction, dite pression statique à l'infini , sachant que cette dernière pression devrait être mesurée par l'installation anémométrique. Ainsi, on comprend bien que la mise au point et l'utilisation d'une installation anémométrique est délicate, nécessitant des 10 corrections et des étalonnages particuliers. Par ailleurs, il importe de noter que les dispositifs traditionnels (sonde anémométrique avec tube de Pitot et prise de pression statique) ont une sensibilité qui tend à s'annuler lorsque la vitesse de l'aéronef par rapport à l'air diminue. 15 De plus et comme expliqué précédemment, l'étalonnage de ces dispositifs fournit une valeur unique de la vitesse, à savoir la vitesse selon l'axe du cylindre de la sonde anémométrique. Par suite, la vitesse de l'aéronef est assimilée à cette valeur unique : il n'est donc rendu compte ni de la valeur exacte du module du 20 vecteur vitesse air sur la trajectoire ni de son orientation dans l'espace. Enfin et dans le cas particulier des giravions, il s'avère que ces appareils exécutent trois sortes de vols possibles : - vol vertical, ascendant ou descendant, 25 -vol stationnaire, l'appareil étant immobile par rapport à l'air, - vol de translation, horizontalement ou incliné. Or, dans le domaine de vol proche du vol stationnaire, l'existence de composantes verticale et latérale de la vitesse air 2904874 4 sur trajectoire peut induire des angles d'incidence et de dérapage entre le vecteur vitesse air sur trajectoire et le giravion pouvant atteindre des valeurs importantes ce qui fausse très notablement l'indication de vitesse de ces dispositifs traditionnels. 5 Dans le cas des giravions, l'influence du souffle du ou des rotor(s) perturbe également les indications dans cette partie du domaine de vol. En raison de ces phénomènes, des limitations d'emploi des giravions sont imposées afin d'assurer la sécurité, la contrepartie 10 étant une réduction de l'utilisation et des performances de ces appareils. En conséquence, pour éviter la perte de sensibilité, certains hélicoptères sont équipés de deux tubes de Pitot placés sur deux bras opposés d'une antenne tournante, centrée sur l'axe de 15 rotation du rotor principal, au-dessus du plan des pales. Il s'agit du dispositif connu sous l'appellation Omni Directional Air Data System utilisé par exemple pour des hélicoptères militaires tels que l'appareil UH60 de la société BELL ou encore d'un dispositif analogue mis en oeuvre sur l'hélicoptère DAUPHINTM COAST 20 GUARD , développé par la demanderesse. L'hélicoptère MI28 utilise quant à lui des tubes de Pitot placés directement sur les extrémités des pales. Ces deux derniers dispositifs ont une sensibilité à peu près constante y compris à basse vitesse et peuvent fournir les deux 25 composantes de la vitesse air dans le plan de rotation dudit dispositif, mais à l'exclusion de la troisième composante orthogonale à ce plan de rotation. Par contre, ces dispositifs ne peuvent être utilisés sur les giravions à usage civil du fait de leur complexité et de leur coût. 2904874 5 Dans ces conditions, le brevet US-3,373,605 présente un dispositif monté sur un bras en rotation à vitesse constante, constituant de ce fait une antenne tournante équipée à chaque extrémité d'une prise de pression totale ou tube de Pitot. Ce 5 dispositif permet la mesure de la valeur absolue de la vitesse relative dans le plan de rotation de l'antenne, entre ledit dispositif et le flux d'air incident, ainsi que la direction de ce flux d'air dans le plan. En effet, la différence de pression entre les deux prises de pression totale est une fonction périodique dont l'amplitude est 10 proportionnelle au module de ladite vitesse relative. En pratique, la vitesse relative s'obtient directement à partir de la valeur maximale de la différence de pression. Le dérapage se calcule à partir des valeurs de la différence de pression mesurées en des points orthogonalement espacés. Aucune information sur une éventuelle 15 composante de la vitesse relative, normale au plan de rotation du dispositif ne peut être déterminée. Le document US-3,318,146 concerne un dispositif pour la mesure de la vitesse et de l'angle d'inclinaison d'un écoulement au moyen d'une sonde comportant au moins cinq orifices, faisant 20 office de prises de pression et disposés sur la surface d'une sphère de façon particulière. De la sorte, ce dispositif permet l'obtention du nombre de Mach de l'écoulement et des informations sur l'orientation du vecteur vitesse, notamment au moyen de l'exploitation de courbes expérimentales. Par suite, cet équipement 25 ne peut répondre au besoin de l'indication de la vitesse d'un aéronef, notamment un giravion à basse vitesse de déplacement. En effet, on rappelle que le nornbre de Mach correspond à la vitesse d'un véhicule divisée par la célérité du son. Cette dernière étant proportionnelle à la racine carrée de la température absolue 30 du fluide, l'air en l'occurrence au niveau de la sonde, l'emploi du dispositif considéré nécessite, au moins en particulier, l'utilisation d'une sonde complémentaire de température et des moyens de 2904874 6 traitement appropriés. Un tel dispositif est nécessairement coûteux et insuffisamment fiable à cause du couplage des deux moyens susmentionnés et de l'exploitation de résultats empiriques (courbes expérimentales). De plus la sensibilité de ce dispositif tend à 5 s'annuler lorsque la vitesse de l'aéronef diminue. Pour tenter d'apporter une solution au problème de l'obtention de la vitesse d'un hélicoptère, le document FR-2 282 644 présente un dispositif de détermination des composantes de la vitesse dans un plan parallèle au plan rotor, 10 lors de phases proches du régime de vol stationnaire. Ce dispositif réalise cette fonction via deux chaînes de mesure du système de commande cyclique du pas du rotor manoeuvré au moyen d'un manche de pilotage, comportant un premier détecteur de position de la commande cyclique du pas du rotor suivant l'axe transversal, 15 et un second détecteur de la composante de l'accélération suivant l'axe longitudinal, ainsi que des moyens de calcul, associés aux détecteurs précités, pour effectuer par rapport à chacun des axes précités l'intégration de la somme algébrique des valeurs mesurées par les deux détecteurs correspondants. 20 Le document FR-2 565 270 est un perfectionnement du document précédent qui diffère par le fait qu'il comporte, sur chacune des deux chaînes de mesure, un détecteur unique (à savoir un accéléromètre) de la position de commande cyclique du pas du rotor suivant l'axe considéré et de la composante de 25 l'accélération suivant le même axe ainsi que des moyens de calcul assurant l'intégration du signal de sortie du détecteur unique de chaque chaîne de mesure pour fournir les composantes de la vitesse par rapport à l'air de l'hélicoptère par rapport aux axes considérés. 30 Les dispositifs selon ces deux derniers documents ne permettent pas l'obtention des trois composantes du vecteur 2904874 7 vitesse air sur trajectoire, mais seulement les deux composantes longitudinale et transversale. Le document FR-2 688 314 décrit la détermination des deux composantes de la vitesse air dans le plan du rotor selon le 5 document FR-2 565 270 et enseigne certaines nouvelles dispositions permettant de déterminer la composante verticale de la vitesse d'un hélicoptère relativement à la masse d'air environnante lorsque cette vitesse est faible et ceci en utilisant uniquement des moyens de mesure internes, à savoir la position 10 des commandes du rotor de sustentation (au moyen d'accéléromètres), la vitesse de rotation de ce rotor et les trois composantes d'accélération de la cabine. Ces dispositions sont appliquées sur certains hélicoptères produits en série et fournissent effectivement des informations utiles au pilote et 15 exploitées par les systèmes embarqués mais avec cependant une précision limitée du fait de la précision du système pendulaire (selon le document FR-2 282 644 uniquement) et des principes mêmes utilisés pour la détermination de la vitesse (voir les documents FR-2 282 644, FR-2 565 270 et FR-2 688 314) : il ne 20 s'agit pas d'une mesure aérodynamique directe, mais d'une identification indirecte par la réponse du véhicule aérien à cette vitesse par le biais d'un modèle très rudimentaire de mécanique du vol de l'hélicoptère. Même si le modèle prend en compte les changements de configuration de l'hélicoptère, il ignore l'influence 25 de nombreux paramètres tels que la non-uniformité de l'écoulement de l'air autour du rotor, le nombre de pales, la forme de ces dernières, la cinématique du moyeu... Ces hypothèses simplificatrices induisent des erreurs sur les valeurs des composantes de vitesse calculées qui peuvent se cumuler et 30 devenir très importantes, limitant ainsi la représentativité des résultats. Par ailleurs, ce dispositif (voir le document FR-2 282 644) nécessite un étalonnage fréquent du système de 2904874 8 recalage du zéro sous peine de perdre la précision de mesure à basse vitesse. En conséquence, ce type de système ne dispense pas d'un anémomètre de type usuel car il ne peut pas être calibré pour les grandes vitesses et ne permet pas de couvrir l'ensemble 5 du domaine de vol de l'appareil. Ainsi, aucune des dispositions connues ne répond de façon satisfaisante au besoin. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients et propose un procédé et un dispositif permettant la mesure des trois composantes de la vitesse air sur trajectoire d'un 10 aéronef pouvant se maintenir en vol stationnaire ou se déplacer dans toutes les directions, notamment au cours de mouvements à basse vitesse. Selon l'invention, le procédé pour obtenir les trois composantes u, v, w de la vitesse air sur trajectoire TA d'un 15 aéronef selon un trièdre de référence (x, y, z) non tournant est remarquable en ce que : - on mesure la pression de l'air par au moins quatre prises de pression, un premier et un deuxième groupe de deux prises de pression chacun étant disposés respectivement sur 20 chacune d'une première et d'une deuxième sondes de pression reliées par un bras tournant à une vitesse de rotation 0 constante autour de son centre de sorte que, pour chaque sonde, les deux prises de pression correspondantes sont d'une part à égale distance du centre de rotation du bras 25 et d'autre part symétriques par rapport au plan de rotation dudit bras, en étant de plus situées du côté avançant de ce bras, - on convertit les quatre mesures de pression en quatre signaux électriques correspondants, 2904874 9 - on établit une première grandeur par addition des signaux électriques obtenus à partir des deux prises de pression disposées au dessus du plan de rotation et par soustraction des signaux électriques obtenus à partir des deux prises de 5 pression disposées au-dessous dudit plan de rotation, - on établit une deuxième grandeur par addition des signaux électriques obtenus à partir de l'une des deux sondes de pression et par soustraction des signaux de pression obtenus à partir de l'autre sonde de pression, 10 - par un développement en série de Taylor/Mac-Laurin de l'expression théorique de la vitesse tangentielle de l'air au droit de chaque prise de pression et en ne gardant que les termes du premier ordre, on obtient d'une part une première expression représentative de la première grandeur et d'autre, 15 une seconde expression représentative de la deuxième grandeur, - la première expression étant proportionnelle à w, les autres termes étant connus, on en déduit w en identifiant cette première expression à la première grandeur, cette opération 20 étant effectuée par une analyse harmonique synchronisée sur la vitesse de rotation du bras à partir d'un signal de synchronisation, de sorte que la valeur moyenne de la première grandeur fournit w à partir de la connaissance de la relation biunivoque entre cette valeur moyenne et w obtenue 25 par un étalonnage préalable. - la seconde expression est une fonction périodique du temps de pulsation égale à la vitesse de rotation constante Q du bras et dépend linéairement des deux composantes périodiques de la vitesse air sur trajectoire vt et Ni, selon deux 30 axes orthogonaux, respectivement t, r, contenus dans ledit 2904874 10 plan de rotation et respectivement normal et radial audit bras de sorte que par ladite analyse harmonique synchronisée sur la vitesse de rotation du bras on obtient les composantes selon u et v en fonction des étalonnages correspondants 5 préalablement établis. Par ailleurs, selon une première variante du procédé, le signal de la première grandeur est obtenu de la façon suivante : - le signal électrique de la prise de pression, au-dessus dudit plan de rotation, de la première sonde de pression est 10 transmis à deux organes combinateurs, et affecté d'un signe positif, - le signal électrique de la prise de pression, au-dessus dudit plan de rotation, de la deuxième sonde de pression est transmis aux deux organes combinateurs, et affecté d'un 15 signe positif par le premier organe combinateur et d'un signe négatif par le deuxième organe combinateur, - le signal électrique de la prise de pression, au dessous dudit plan de rotation, de la première sonde de pression est transmis aux deux organes combinateurs et affecté d'un 20 signe négatif par le premier combinateur et d'un signe positif par le deuxième organe combinateur, - le signal électrique de la prise de pression, au dessous dudit plan de rotation, de la deuxième sonde de pression est transmis aux deux organes combinateurs et affecté d'un 25 signe négatif, De la sorte, le premier combinateur délivre, après sommation, le signal de première grandeur. De manière analogue, le deuxième combinateur délivre, après sommation, le signal de la deuxième grandeur. 2904874 11 Une seconde variante du procédé permet l'obtention des signaux des première et deuxième grandeurs comme indiqué ci-après : - les pressions des prises de pression, au-dessus dudit plan 5 de rotation, de la première et de la deuxième sondes de pression sont transmises à un premier capteur de pression qui mesure une première pression différentielle entre ladite prise de pression de la première sonde de pression et ladite prise de pression de la deuxième sonde de pression, ledit 10 premier capteur de pression délivrant un signal électrique représentatif de cette première pression différentielle, - les pressions de prises de pression de la première sonde de pression sont transmises à un deuxième capteur de pression qui mesure une deuxième pression différentielle entre la 15 pression mesurée par la prise de pression au-dessus dudit plan de rotation et la pression mesurée par la prise de pression au-dessous de ce plan de rotation, ledit deuxième capteur de pression délivrant un signal électrique représentatif de cette deuxième pression différentielle, 20 - les pressions des prises de pression de la deuxième sonde de pression sont transmises à un troisième capteur de pression qui mesure une troisième pression différentielle entre la pression mesurée par la prise de pression au-dessus dudit plan de rotation et la pression mesurée par la prise de 25 pression au-dessous de ce plan de rotation, ledit troisième capteur de pression délivrant un signal représentatif de cette troisième pression différentielle, - les pressions des prises de pression, au-dessous dudit plan de rotation, de la première et de la deuxième sondes de 30 pression sont transmises à un quatrième capteur de pression 2904874 12 qui mesure une quatrième pression différentielle entre ladite prise de pression de la première sonde de pression et ladite prise de pression de la deuxième sonde de pression, ledit quatrième capteur de pression délivrant un signal électrique 5 représentatif de cette quatrième pression différentielle, Dans ces conditions, il en résulte que l'on obtient : - le signal de la première grandeur par addition des signaux représentatifs des deuxième et troisième pressions différentielles dans un premier sommateur, 10 - le signal de la deuxième grandeur par addition des signaux représentatifs des première et quatrième pressions différentielles dans un deuxième sommateur. Bien entendu, les différents signaux électriques (signaux issus des pressions, signaux électriques des première et deuxième 15 grandeurs) peuvent être des signaux électriques analogiques ou numériques. Avantageusement, dans le cas d'un éventuel déphasage, déterminé lors d'un étalonnage d'une sonde, entre la valeur maximale du signal électrique de la deuxième grandeur et le 20 passage d'une sonde face à la direction de la vitesse, on compense cet effet par un décalage en phase du signal de synchronisation. De façon également avantageuse, on peut compenser ce déphasage par l'utilisation d'une matrice de rotation appliquée aux 25 composantes fournies par l'analyse harmonique. De plus, l'invention a aussi pour objet un dispositif permettant la mesure des trois composantes u, v, w de la vitesse air sur trajectoire TA d'un aéronef pouvant se maintenir en vol 2904874 13 stationnaire ou se déplacer dans toutes les directions, notamment au cours de mouvements à basse vitesse. Ce dispositif est remarquable en ce que : - il comporte un bras orthogonal en son centre à un arbre 5 d'entraînement et tournant à une vitesse de rotation constante, ce bras comportant à chacune de ses extrémités une sonde de pression, - chaque sonde de pression, est symétrique par rapport au plan de rotation, avec une partie antérieure profilée, située 10 du côté avançant dudit bras, cette partie antérieure comprenant au moins deux prises de pression, symétriques par rapport audit plan de rotation et disposées dans un plan de symétrie de ladite sonde de pression orthogonal audit bras, 15 - chaque prise de pression est reliée à au moins un capteur de pression qui convertit la mesure de pression en un signal électrique, -il comporte un moyen de traitement desdits signaux électriques qui établit les valeurs d'une première et d'une 20 deuxième grandeur, - il comporte un analyseur harmonique, couplé à un synchronisateur par rapport à la vitesse de rotation du bras, qui élabore d'une part la composante moyenne de la première grandeur et à partir d'un étalonnage préalable 25 fournit la composante w et d'autre part les composantes de premier rang respectivement en phase et en quadrature de phase de la deuxième grandeur de sorte à fournir les deux composantes respectives u et v, compte tenu des étalonnages préalablement établis. 2904874 14 Dans ces conditions, la sensibilité du dispositif reste pratiquement constante y compris aux vitesses de déplacement, sans vent, les plus faibles de l'aéronef, notamment un hélicoptère. De cette façon, le pilote peut exploiter pleinement les capacités de 5 son appareil tout en étant averti de l'approche de conditions de vol pouvant présenter des risques tels que, par exemple, les domaines particuliers d'insécurité hauteur-vitesse ou encore de I locale au niveau de la prise de pression Q1 - pour la sonde de pression S2 : Pi2 =P+(*Ts2 2) 15 20 2904874 26 = PP2 +(2 * TBP2 2) =PQ2 +(2 * TBQ2 2 ) PP2 = pression locale au niveau de la prise de pression P2 PQ2 = pression locale au niveau de la prise de pression Q2 On en déduit finalement que les signaux électriques S et 5 D peuvent s'exprimer sous la forme : S = -4pfoUf;w D = -4pU[(1-fo )vt -fofrvr j puisque les pressions Ppt, PP2, PQ1 et PQ2 sont respectivement proportionnelles aux signaux électriques Epi, EP2, EQ1 et EQ2. 10 D'après la première expression, le signal S ne varie pas au cours de la rotation de la sonde et est directement proportionnel à la composante axiale w de la vitesse, sous réserve que les coefficients fo et fZ ne soient pas nuls. Pour satisfaire à ces deux conditions, il convient d'éviter que l'angle a ne soit pas trop proche 15 de 0 (prises de pression P et Q proches l'une de l'autre et voisines du point d'arrêt de l'écoulement). La zone située près de l'épaisseur maximale de la section (angle a proche de 90 ) est également à proscrire du fait que le coefficient fz s'y annule et du fait des décollements de l'écoulement pouvant y prendre 20 naissance. D'après la seconde expression ci-dessus, le signal D varie sinusoïdalement au cours de la rotation de la sonde comme les composantes de vitesse vt et vr dont il dépend directement. Les composantes vt et vr dans le trièdre tournant (r,t,z) sont les 25 projections des composantes u et v dans le trièdre de référence (x,y,z) non tournant. 2904874 27 Ainsi, et comme expliqué précédemment, les signaux électriques S et D sont analysés en composantes harmoniques, ce qui permet l'obtention des trois composantes u, v, w de la vitesse air sur trajectoire TA dans le trièdre de référence (x,y,z) 5 Les formules liant les composantes de vitesse aux composantes harmoniques des signaux S et D montrent que les conditions atmosphériques ont une influence sur la mesure, du fait de la présence de la masse volumique p de l'air en facteur dans ces formules. 10 Les valeurs de vitesse calculées en utilisant dans les formules, par exemple une valeur de référence, arbitraire et constante, de la masse volumique (par exemple, la masse volumique au niveau de la mer dans l'atmosphère type normalisée ISA : 1,225 kg/m3) ne seraient pas des vitesses réelles mais des 15 vitesses équivalentes selon la relation : ueq = *u et de même Pref pour les composantes v et w. II est à noter que cette relation d'équivalence est différente de celle bien connue pour les sondes anémométriques usuelles, du fait que les prises de pression se trouvent implantées non pas sur une sonde fixe mais sur un bras 20 tournant à vitesse constante. Bien entendu, les formules peuvent être appliquées avec une masse volumique calculée à partir des conditions de pression et de température réelles. Il est également important de noter que, dans le cas le plus fréquent où le dispositif est embarqué sur un hélicoptère dont les 25 rotors tournent à vitesse constante, les variations cycliques de pression sur la surface des pales induites par les composantes de vitesse ainsi que l'amplitude des mouvements cycliques de pas et battement nécessaires pour équilibrer ces variations sont proportionnelles aux vitesses équivalentes quelque soit la masse 2904874 28 volumique de l'air. Le mécanisme de perturbation de la pression sur les pales en rotation est en effet tout à fait analogue à celui observé sur les prises de pression situées sur les sondes tournantes. En conséquence, on peut avoir intérêt à exploiter 5 directement et uniquement les informations de vitesses équivalentes. Dans le cas où il serait cependant nécessaire d'obtenir les composantes de vitesse réelle, alors une correction de densité relative de l'air peut être effectuée en utilisant des mesures de la pression et de la température de l'atmosphère. 10 Autrement dit et sans sortir du cadre de l'invention, on obtient les trois composantes u, v et w de la vitesse air sur trajectoire TA relatives à des conditions soit de référence pour lesquelles la masse volumique de l'air est fixée à une valeur de référence, soit à des conditions atmosphériques réelles pour 15 lesquelles la masse volumique de l'air est calculée à partir des conditions locales de pression et de température. Le choix d'une sonde de forme cylindrique au niveau des prises de pression est avantageux car il assure que le coefficient fr' sera nul ou pratiquement nul, de sorte que le signal D varie en 20 phase avec la composante vt et son analyse harmonique synchronisée sur la rotation de la sonde fournit alors directement et sans couplage les composantes u et v, à une constante multiplicative près. On doit noter à ce propos que le deuxième mode de réalisation, en particulier avec deux prises de pression 25 disposées dans le plan médian de la partie cylindrique, correspond à une moindre perturbation par l'écoulement d'air environnant, assurant ainsi un coefficient f, quasiment nul. En effet, il présente l'avantage de réduire la composante transversale de l'écoulement de l'air sur la sonde, c'est-à-dire parallèlement au bras et non pas 30 l'écoulement incident sur ladite sonde, perpendiculairement au bras. Pour une forme de sonde sphérique ou autre, le coefficient fr. 2904874 29 pourra être non nul, ce qui donnera lieu à un certain déphasage entre le maximum du signal D et le passage de la sonde face à la direction de la vitesse. Ceci pourra être compensé par un décalage en phase du signal de synchronisation ou bien par l'utilisation 5 d'une matrice de rotation appliquée aux composantes fournies par l'analyse harmonique, ce déphasage étant à déterminer lors de l'étalonnage de la sonde. Pour que le signal D soit exploitable, il est nécessaire que le coefficient fo ne soit ni égal ni trop proche de la valeur 1 de façon à 10 ce que l'expression (1-fô) prenne une valeur pas trop faible. Pour cette raison, il convient d'éviter que l'angle a ne soit pas trop proche de 45 , car la théorie de l'écoulement sur un cylindre montre que la vitesse locale est égale à vr pour une valeur de a de 45 . 15 Selon une deuxième variante des modes de réalisation du dispositif 1 permettant de mettre en oeuvre la deuxième variante du procédé (figure 8), un deuxième moyen de traitement 6 des signaux électriques issus des mesures de pression différentielles des capteurs Cp1p2, Cp1Q1, CP2Q2, CQ1Q2 est tel que : 20 - un premier sommateur SO1 calcule la première grandeur (ou signal électrique S) tel que : S = EP1Q1 + EP2Q2 avec : EP1Q1 = Ep1 - EQ1 25 EP2Q2 = Ep2 - EQ2 - un deuxième sommateur SO2 calcule la deuxième grandeur D (ou signal électrique D) tel que : 2904874 D = EP1P2 + EQ1Q2 avec : EPip2 = EP1 - Ep2 EQ1Q2 = EQ1 - EQ2 5 - l'analyseur harmonique AH, le synchroniseur SY et les éléments d'étalonnage EW, EU et Eä restent identiques à ceux explicités ci-dessus à propos de la première variante. Le procédé conforme à l'invention est également schématisé par les figures 7, 8 et 9. 10 A cet effet, ce procédé pour obtenir les trois composantes u,v,w de la vitesse air sur trajectoire TA d'un aéronef selon un trièdre de référence (x,y,z) non tournant est remarquable en ce que : a) on mesure les pressions de l'air par au moins quatre 15 prises de pression P1, Q1, P2 et Q2, un premier groupe de prises de pression P1, Q1 et un deuxième groupe de prises de pression P2 et Q2 étant disposés respectivement sur une première S1 et une seconde S2 sondes de pression reliées par un bras tournant 2 à une vitesse de rotation constante 0, autour de son centre C et 20 orthogonalement autour d'un arbre d'entraînement 3 de sorte que les prises de pression P1 et Q1 de la première sonde de pression S1 d'une part et les prises de pression P2 et Q2 de la deuxième sonde de pression S2 d'autre part, sont à une égale distance R du centre de rotation C et que, de plus, les prises de pression P1 et P2 25 sont respectivement symétriques aux prises de pression Q1 et Q2 par rapport audit plan de rotation PR du bras 2, b) on convertit les quatre mesures de pression en quatre signaux électriques, 30 2904874 31 c) on établit une première grandeur S par addition des signaux électriques obtenus à partir des deux prises de pression PI et P2 disposées au dessus du plan de rotation PR et par soustraction des signaux électriques obtenus à partir de deux 5 prises de pression QI et Q2 disposées au-dessous dudit plan de rotation, d) on établit une deuxième grandeur D par addition de signaux électriques obtenus à partir de l'une des deux sondes de pression et par soustraction des signaux de pression obtenus à 10 partir de l'autre sonde de pression, e) par un développement en série de Taylor/Mac-Laurin de l'expression théorique de la vitesse tangentielle TB de l'air au droit de chaque prise de pression et en ne gardant que les termes du premier ordre, on obtient d'une part une première expression 15 représentative de la première grandeur S et d'autre part une seconde expression représentative de la deuxième grandeur D sous les formes respectives : S = -4pfoUf;w D = -4pU[(1-fô)vt -fofrvrj 20 avec : p = masse volumique de l'air U = vitesse d'entraînement des sondes dans le mouvement de rotation du bras = -û R 25 vs=U+vt 2904874 32 vr = composante de TA selon un axe r passant par les sondes et le centre C vt = composante de TA selon un axe t, orthogonal à l'axe r et dans le plan PR 5 TB = vs *f (w Vr vs v ~ s/ fo = premier terme du développement en série de Taylor/Mac-Laurin de la fonction f f, = dérivée partielle de f par rapport à r fZ = dérivée partielle de f par rapport à z 10 f) la première expression S étant proportionnelle à w, les autres termes étant connus, on en déduit w en identifiant cette première expression S à la première grandeur S, cette opération étant effectuée par une analyse harmonique synchronisée sur la vitesse de rotation du bras 2 à partir du signal de synchronisation 15 T de sorte que la composante moyenne M de la première grandeur S fournit w à partir de la connaissance de sa relation biunivoque entre cette valeur moyenne et w obtenue par un étalonnage préalable. g) La seconde expression D est une fonction périodique en 20 fonction du temps en raison de la vitesse de rotation constante D du bras et dépend des deux composantes périodiques de la vitesse air sur trajectoire vt et vr selon deux axes orthogonaux respectivement Cr, contenus dans ledit plan de rotation et respectivement normal et radial audit bras, de sorte que par ladite 25 analyse harmonique synchronisée sur la vitesse de rotation du bras 2904874 33 on obtient les composantes harmoniques du premier rang DC et DS de la deuxième grandeur D et par suite, les composantes u et v, et en fonction des étalonnages correspondants préalablement établis. Par ailleurs, selon une première variante du procédé (figure 5 6), on effectue les étapes b), c) et d) de la façon suivante : - un signal électrique EPi élaboré par un capteur de pression CP1 lié à la prise de pression PI est transmis à deux organes combinateurs OC1 et OC2, et est affecté d'un signe positif, - un signal électrique EP2 élaboré par un capteur de pression 10 Cr2, lié à la prise de pression P2, est transmis d'une part à l'organe combinateur OC1 et affecté d'un signe positif et d'autre part à l'organe combinateur OC2 et est affecté d'un signe négatif, - un signal électrique EQ1, élaboré par un capteur de pression 15 CQ1, lié à la prise de pression QI, est transmis d'une part au combinateur OC1 et affecté d'un signe négatif et d'autre part au combinateur OC2 et affecté d'un signe positif, - le signal électrique EQ2, élaboré par un capteur de pression CQ2, lié à la prise de pression Q2, est transmis aux deux 20 organes combinateurs OC1 et OC2 et est affecté d'un signe négatif, - la première grandeur S est établie par sommation des signaux électriques par le premier organe combinateur OC1, -la deuxième grandeur D est établie par sommation des 25 signaux électriques par le deuxième organe combinateur OC2. 2904874 34 Selon une deuxième variante du procédé illustrée également par la figure 7, on effectue les étapes b), c) et d) de la façon suivante : - les pressions des prises de pression P1 et P2 sont 5 transmises à un capteur de pression CP1P2 qui mesure une pression différentielle convertie en un signal électrique Ep1p2, - les pressions des prises de pression P1 et Q1 sont transmises à un capteur de pression CP1Q1 qui mesure une pression différentielle convertie en un signal électrique Ep1Q1, 10 - les pressions des prises de pression P2 et Q2 sont transmises à un capteur de pression CP2Q2 qui mesure une pression différentielle convertie en un signal électrique EP2Q2, - les pressions des prises de pression Q1 et Q2 sont transmises à un capteur de pression CQ1Q2 qui mesure une 15 pression différentielle convertie en un signal électrique EQ1Q2, Dans ces conditions, on obtient : - le signal de la première grandeur S par addition des signaux EP1Q1 et EP2Q2 par un premier sommateur SO1, - le signal de la deuxième grandeur D par addition des 20 signaux EP1p2 et EQ1Q2 par un deuxième sommateur SO2. Dans le cas d'un éventuel déphasage déterminé lors de l'étalonnage d'une sonde entre la valeur maximale du signal de la deuxième grandeur D et le passage d'une sonde face à la direction de la vitesse, on compense cet effet par un décalage en phase du 25 signal de synchronisation T. 2904874 De façon également avantageuse, on peut compenser ce déphasage par l'utilisation d'une matrice de rotation appliquée aux composantes fournies par l'analyse harmonique. De cette façon, le dispositif 1 et le procédé associé 5 répondent aux besoins de l'utilisateur, notamment grâce à une sensibilité quasi-constante quelle que soit la vitesse du dispositif et donc de l'aéronef qui en est muni par rapport à l'air et ceci sur les trois composantes u, v et w. Le dispositif se distingue également par sa simplicité car il 10 nécessite seulement quatre capteurs de pression, intégrés au plus près des prises de pression. L'étalonnage est simplifié puisque les trois composantes u, v et w sont séparées de sorte que, le plus souvent, un étalonnage linéaire peut suffire. 15 Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en oeuvre. Bien que plusieurs modes de réalisations aient été décrits, on comprend bien qu'il n'est pas concevable d'identifier de manière exhaustive tous les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de 20 remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour obtenir les trois composantes u, v et w de la vitesse air sur trajectoire TA d'un aéronef selon un trièdre de référence (x, y, z) non tournant, caractérisé en ce que : a) on mesure les pressions de l'air par au moins quatre prises de pression P,, QI, P2 et Q2, un premier groupe de prises de pression PI et QI et un deuxième groupe de prises de pression P2 et Q2 étant disposés respectivement sur une première SI et une seconde S2 sondes de pression reliées par un bras tournant (2) à une vitesse de rotation constante O autour de son centre C et orthogonalement autour d'un arbre d'entraînement (3) de sorte que les prises de pression PI et QI de la première sonde de pression SI d'une part et les prises de pression P2 et Q2 de la seconde sonde de pression S2 d'autre part, sont à une égale distance R du centre de rotation C du bras tournant et que, de plus, les prises de pression PI et P2 sont respectivement symétriques aux prises de pression QI et Q2 par rapport au plan de rotation PR dudit bras (2), b) on convertit les quatre mesures de pression en quatre signaux électriques, c) on établit une première grandeur S par addition des signaux électriques obtenus à partir des deux prises de pression PI et P2 disposées au-dessus du plan de rotation PR et par soustraction des signaux électriques obtenus à partir des deux prises de pression QI et Q2 disposées au-dessous dudit plan de rotation, d) on établit une deuxième grandeur D par addition des signaux électriques obtenus à partir de l'une des deux sondes de 2904874 37 pression et par soustraction des signaux électriques obtenus à partir de l'autre sonde de pression, e) par un développement en série de Taylor/Mac-Laurin de l'expression théorique de la vitesse tangentielle TB de l'air au droit 5 de chaque prise de pression et en ne gardant que les termes du premier ordre, on obtient d'une part une première expression représentative de la première grandeur S et d'autre une seconde expression représentative de la deuxième grandeur D sous les formes respectives : 10 S=û4pfoUfZw D=û4pU[(1ûfôlvtûfofrvr1 avec : p = masse volumique de l'air U = vitesse d'entraînement des sondes dans le 15 mouvement de rotation du bras (2) = -OR vs=U+vt vr = composante de TA selon un axe r passant par les sondes et le centre C 20 vt = composante de TA selon un axe t, orthogonal à l'axe r et dans le plan PR TB = vs *f 2904874 38 fo = premier terme du développement en série de Taylor/Mac-Laurin de la fonction f = dérivée partielle de f par rapport à r fz = dérivée partielle de f par rapport à z 5 f) la première expression S étant proportionnelle à w, les autres termes étant connus, on en déduit w en identifiant cette première expression S à la première grandeur S, cette opération étant effectuée par une analyse harmonique synchronisée sur la vitesse de rotation du bras (2) à partir d'un signal de 10 synchronisation T de sorte que la composante moyenne M de la première grandeur S fournit w à partir de la connaissance de la relation biunivoque entre cette composante moyenne M et w obtenue par un étalonnage préalable. g) la seconde expression D est une fonction périodique en 15 fonction du temps en raison de la vitesse de rotation constante 0 du bras et dépend des deux composantes périodiques de la vitesse air sur trajectoire vt et vr selon deux axes orthogonaux respectivement (t,r) liés à une sonde, contenus dans ledit plan de rotation et respectivement normal et radial audit bras (2), de sorte 20 que par ladite analyse harmonique synchronisée sur la vitesse de rotation du bras on obtient les composantes harmoniques du premier rang DC et DS de la deuxième grandeur D et par suite, les composantes u et v en fonction des étalonnages correspondants préalablement établis: 25 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes b), c) et d) sont effectuées de la façon suivante : 2904874 39 - un signal électrique Epi élaboré par un capteur de pression, lié à la prise de pression P1, est transmis à deux organes combinateurs OC1 et OC2, et est affecté d'un signe positif, - un signal électrique EP2 élaboré par un capteur de pression 5 CP2, lié à la prise de pression P2, est transmis d'une part à l'organe combinateur OCI et est affecté d'un signe positif et d'autre part à l'organe combinateur OC2 et est affecté d'un signe négatif , - un signal électrique EQ1, élaboré par un capteur de pression 10 CQ1, lié à la prise de pression Q1, est transmis d'une part à l'organe combinateur OC1 et est affecté d'un signe négatif et d'autre part à l'organe combinateur OC2 et est affecté d'un signe positif, - le signal électrique EQ2, élaboré par un capteur de pression 15 CQ2, lié à la prise de pression Q2, est transmis aux deux organes combinateurs OC1 et OC2 et est affecté d'un signe négatif, - la première grandeur S est établie par sommation des signaux électriques par le premier organe combinateur OC1, 20 - la deuxième grandeur D est établie par sommation des signaux électriques par le deuxième organe combinateur OC2. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes b), c) et d) sont effectuées de la 25 façon suivante : - les pressions des prises de pression P1 et P2 sont transmises à un capteur de pression CP1P2 qui mesure une pression différentielle convertie en un signal électrique Ep1p2, 2904874 40 - les pressions des prises de pression P1 et Q1 sont transmises à un capteur de pression CP1Q1 qui mesure une pression différentielle convertie en un signal électrique EP1Q1, - les pressions des prises de pression P2 et Q2 sont 5 transmises à un capteur de pression CP2Q2 qui mesure une pression différentielle convertie en un signal électrique Ep2Q2, - les pressions des prises de pression Q1 et Q2 sont transmises à un capteur de pression CQ1Q2 qui mesure une pression différentielle convertie en un signal électrique EQ1Q2, 10 - le signal de la première grandeur S est obtenu par addition des signaux EP1Q1 et EP2Q2 par un premier sommateur SO1, - le signal de la deuxième grandeur D est obtenu par addition des signaux EP1p2 et EQ1Q2 par un deuxième sommateur SO2. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 15 caractérisé en ce que les signaux électriques sont analogiques. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les signaux électriques sont numériques. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le signal de synchronisation T est élaboré 20 par une roue phonique. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le signal de synchronisation T est élaboré par un codeur angulaire. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, 2904874 41 caractérisé en ce qu'un déphasage, déterminé lors de l'étalonnage d'une sonde, entre la valeur maximale du signal de la deuxième grandeur D et le passage d'une sonde face à la direction de la vitesse, est compensé par un décalage en phase du signal de 5 synchronisation T. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un déphasage déterminé lors de l'étalonnage d'une sonde, entre la valeur maximale du signal de la deuxième grandeur D et le passage d'une sonde face à la direction de la 10 vitesse est compensé par l'utilisation d'un matrice de rotation appliquée aux composantes fournies par l'analyse harmonique. 10. Dispositif (1) pour la mise en oeuvre du procédé spécifié sous l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte : 15 - un bras (2) orthogonal en son centre C à un arbre d'entraînement (3), dirigé selon l'axe z, qui tourne à une vitesse de rotation constante S~ dans un plan de rotation PR, - deux sondes de pression S1 et S2 disposées l'une à une extrémité du bras (2) et l'autre à l'extrémité opposée dudit 20 bras (2), - quatre prises de pression Pi et Q; telles que deux prises de pression P1 et Q1 sont disposées sur la sonde de pression SI et deux prises de pression P2 et Q2 sont disposées sur la sonde de pression S2, 25 - quatre capteurs de pression [(CP1, Cp2, CQ1, CQ2), (CF1P2, CP1Q1, Cp2Q2, C Q1Q2)), chaque capteur de pression étant lié à au moins une prise de pression, convertissant les mesures de pression en des signaux électriques, 2904874 42 - un moyen de traitement (5,6) des signaux électriques élaborés par les quatre capteurs de pression pour établir une première grandeur S et une deuxième grandeur D, - un analyseur harmonique AH, couplé à un synchronisateur 5 SY délivrant un signal de synchronisation T, de façon d'une part que le traitement du signal S relatif à la première grandeur par un élément CM fournit un signal de sortie M et d'autre part que le traitement du signal relatif à la deuxième grandeur D par les éléments CDC et CDS fournit 10 respectivement deux signaux de sortie DC et DS, les signaux M, DC et DS correspondant aux composantes harmoniques respectivement la composante moyenne de la première grandeur S, ainsi que les composantes de premier rang en phase et en quadrature de phase de la deuxième grandeur 15 D,, - une unité d'étalonnage IJE permettant l'obtention des composantes u, v et w de TA dans un trièdre orthonormé de référence non tournant (x, y, z), la valeur M fournissant w à partir de la connaissance de la relation biunivoque entre M et 20 w obtenue par un étalonnage préalable et les valeurs DC et DS fournissant respectivement les composantes u et v à partir de la connaissance des relations biunivoques obtenues par un étalonnage préalable entre DC et u d'une part et entre DS et v d'autre part, . 25 11. Dispositif (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que chaque sonde de pression SI et S2 est symétrique par rapport au plan de rotation PR dudit bras (2) avec une partie extrémale antérieure profilée, située du côté avançant du bras (2). 2904874 43 12. Dispositif (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce chaque sonde SI et S2 est sensiblement cylindrique. 13. Dispositif (1) selon la revendication 12, 5 caractérisé en ce que chaque sonde de pression SI et S2 présente des parties extrémales antérieure PA et postérieure PP sensiblement hémisphériques reliées par une coque centrale CQ sensiblement cylindrique dont d'une part l'axe de symétrie est orthogonal audit bras (2) et est contenu dans le plan de rotation 10 PR et d'autre part la section est sensiblement circulaire. 14. Dispositif (1) selon la revendication 12, caractérisé en ce que chaque sonde de pression SI et S2 présente des parties extrémales interne PI et externe PE sensiblement hémisphériques reliées par une coque CQ sensiblement cylindrique 15 dont d'une part l'axe de symétrie est dirigé suivant le bras (2), les parties extrémales interne PI et externe PE étant respectivement disposées vers le centre C et l'extérieur du bras (2), par rapport à la coque centrale CQ. 15. Dispositif (1) selon la revendication 11, 20 caractérisé en ce que chaque sonde de pression SI et S2 est sensiblement sphérique. 16. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que les prises de pression P; et Q; sont 25 symétriques par rapport au plan de rotation PR respectivement au dessus et au-dessous dudit plan de rotation PR. 2904874 44 17. Dispositif (1) selon la revendication 16, caractérisé en ce que les prises de pression P; et Q; sont orientées selon une direction faisant un angle a compris entre 25 degrés et 35 degrés par rapport au plan de rotation PR. 5 18. Dispositif (1) selon la revendication 16, caractérisé en ce que les prises de pression P; et Q sont orientées selon une direction faisant un angle a compris entre 55 degrés et 70 degrés par rapport au plan de rotation PR. 19. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 10 10 à 18, caractérisé en ce que chaque capteur de pression CP1, Cp2, CQ1, CQ2 est disposé directement au niveau des prises de pression respectives P1, P2, Q1, Q2, mesure une pression absolue et délivre un signal électrique analogique ou numérique respectivement EP1, 15 EP2, EQ1 et EQ2. 20. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 10 à 18, caractérisé en ce que chaque capteur de pression CP1, Cp2, CQ1, CQ2, est relié pneumatiquement aux prises de pression respectives 20 P1, P2, Q1, Q2, mesure une pression absolue et délivre un signal électrique analogique ou numérique respectivement EP1, Ep2, EQ1 et EQ2. 21. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 10 à 18, 25 caractérisé en ce que chaque capteur de pression Cp1P2, CP1Q1, CP2Q2, CQ1Q2, est relié à deux prises de pression respectivement P1 et P2, P1 et Q2, P2 et Q1, Q1 et Q2, mesure une pression 2904874 45 différentielle et délivre un signal électrique respectivement EP1Q2, EP2o1 et EQ1Q2. 22. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 19 ou 20, 5 caractérisé en ce que le moyen de traitement (5) comprend un premier organe combinateur OCI qui calcule la première grandeur S (signal électrique S) telle que : S = EP1 + EP2 ù EQ1 ù EQ2 et un deuxième organe combinateur OC2 qui calcule une 10 deuxième grandeur D (signal électrique D) telle que : D = EP1 + EQ1 ù Ep2 ù EQ2 23. Dispositif (1) selon la revendication 21, caractérisé en ce que le moyen de traitement (5) comprend un premier sommateur SOI qui calcule la première grandeur S (signal 15 électrique S) telle que : S = EP1Q1 + EP2Q2 et un deuxième sommateur SO2 qui calcule la deuxième grandeur D (signal électrique D) telle que : D = EPlp2 + EQ1Q2 20 24. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 10 à 23, caractérisé en ce que la longueur 2R du bras (2) est de préférence inférieure à 0,2 mètre. 25. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 25 10à24, 2904874 46 caractérisé en ce que le signal de synchronisation T est élaboré par une roue phonique. 26. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 10 à 24, 5 caractérisé en ce que le signal de synchronisation T est élaboré par un codeur angulaire. 27. Aéronef caractérisé en qu'il est équipé du dispositif (1).