INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La soustraction de la réponse de la chambre anéchoïque vide permet de s’affranchir de la signature intrinsèque de la chambre anéchoïque. Le rapport entre la différence de mesures figurant au numérateur et de la différence de mesures figurant au dénominateur permet de s’affranchir de la fonction de transfert du système de mesure, supposé linéaire.
En pratique, les parois de la chambre anéchoïque ainsi que le support de l’objet ne sont pas parfaitement absorbants, en particulier dans les basses fréquences (les revêtements diélectriques absorbants sont moins efficaces dans les basses fréquences). Il en résulte que la chambre renvoie une partie du signal émis, soit que ce signal ait été réfléchi de manière directe (réflexions directes sur une paroi ou le support de la cible), soit qu’il ait été rétrodiffusé une première fois par la cible et réfléchi ensuite sur une paroi (réflexions indirectes).
Ainsi, un multi-trajet issu d’un point contributeur de la cible présente une distance de propagation plus importante que le trajet en ligne directe issu de ce même point contributeur.
Une méthode connue pour éliminer les multi-trajets consiste à effectuer un fenêtrage temporel du signal reçu en tirant parti du fait que le signal utile, s’étant propagé en ligne directe, est reçu le premier. Toutefois, en pratique, la cible (ou l’antenne) possède une certaine extension spatiale et certains échos parasites peuvent être très proches voire se superposer au signal utile.
Il est alors essentiel de pouvoir déterminer le couplage de l’objet avec la chambre anéchoïque et ce, pour chaque nouvel objet placé dans la chambre, dans la gamme de fréquence et, le cas échéant, pour les différentes polarisations utilisées. Ce couplage dépend à la fois de la SER bistatique de la cible et de la réponse bistatique (des parois) de la chambre.
La mesure de la réponse bistatique de la chambre permet par exemple d’adjoindre ou d’orienter des absorbants dans certaines parties de la chambre anéchoïque, voire de choisir leurs formes (coins, pyramides, etc.) de manière à minimiser les échos parasites lors de la mesure de SER de la cible.
Elle permet également de valider qu’une configuration de chambre anéchoïque est bien adaptée à des mesures de SER à effectuer sur un type de cible donné (dimensions, plage d’orientation en gisement et élévation).
La réponse bistatique de la chambre anéchoïque est actuellement mesurée en utilisant une plaque métallique comme cible. Plus précisément, l’antenne de mesure émet une onde électromagnétique (dans la bande de fréquence et avec les polarisations d’intérêt) qui se réfléchit sur la plaque disposée sur le positionneur (généralement une colonne faiblement échogène en polystyrène). Pour chaque gisement, l’antenne de mesure acquiert un premier signal réfléchi par la plaque, correspondant à sa SER monostatique, ainsi que celui réfléchi une première fois par la plaque puis, une seconde fois, par les parois de la chambre (réflexion d’ordre 2), ce second signal dépendant de la SER bistatique de la plaque et de la réponse bistatique de la chambre. Lorsque la plaque présente une faible étendue géométrique, le second signal arrive postérieurement au premier et peut donc extrait par fenêtrage temporel.
L’analyse du signal ayant subi une réflexion d’ordre 2 permet d’estimer la performance des absorbants de la chambre lorsqu’ils sont éclairés par les signaux réfléchis par la plaque métallique, ce pour une gamme de fréquence d’intérêt et pour des polarisations données.
Pour obtenir des mesures plus précises de la réponse bistatique de la chambre, on est conduit à utiliser des plaques de plus grandes dimensions, la largeur du lobe principal de rétrodiffusion de la plaque étant d’autant plus faible que la taille de la plaque est grande. Toutefois, l’apparition de lobes secondaires, la difficulté à orienter rapidement et avec précision une plaque métallique en 3D et le risque d’affaissement du positionneur (colonne de polystyrène) sous le poids de la plaque sont autant de facteurs limitatifs de cette méthode.
L’objet de la présente invention est par conséquent de proposer un dispositif et une méthode de mesure de la réponse bistatique d’une chambre anéchoïque permettant d’évaluer rapidement et avec précision la performance réelle des absorbants permettant, le cas échéant, de modifier les types, positions et orientations de ces derniers afin de minimiser les échos parasites.
La présente invention est définie par un système de mesure de la réponse bistatique d’une chambre anéchoïque électromagnétique comprenant une antenne de mesure couplée à un analyseur de réseau, ladite antenne de mesure étant destinée à émettre une onde en direction d’une cible et à recevoir une onde rétrodiffusée, la mesure étant effectuée à une pluralité de fréquences , d’une bande de fréquence d’intérêt, l’analyseur de réseau étant adapté à mesurer les coefficients de rétrodiffusion pour chaque fréquence de ladite pluralité à partir de l’amplitude complexe de l’onde émise et de l’amplitude complexe de l’onde reçue, le système étant original en ce que qu’il comprend en outre une cible active destinée à être placée dans la chambre anéchoïque, la cible active se présentant comme un objet métallique creux à la surface duquel sont disposées des antennes Vivaldi identiques de manière à rayonner radialement, une première antenne Vivaldi de ladite pluralité étant pointée vers l’antenne de mesure et destinée à fonctionner en réception, les autres antennes Vivaldi étant destinées à fonctionner en émission, la première antenne Vivaldi étant connectée au port d’entrée d’un commutateur SPMT et les autres antennes Vivaldi étant connectées aux ports de sortie respectifs de ce commutateur, le commutateur SPMT étant configuré pour commuter le signal reçu sur son port d’entrée vers l’un de ses ports de sortie.
Au-delà de la prédiction de la signature magnétique du navire, la connaissance de celle-ci permet de déterminer quelles actions sont à mener pour la réduire. Ceci peut se faire notamment par un système d’immunisation (aussi appelé « système de degaussing ») embarqué à bord du navire et constitué de boucles de courants. Pour assurer la réduction de la signature magnétique, il faut régler le système d’immunisation (en général ceci est effectué sur une station de mesure) et, là aussi, par modélisation, distribuer correctement les courants des boucles (aussi appelés « courants de degaussing ») en fonction de la signature prédite (fonction des limites de localisation (champ terrestre), de distance et d’attitude).
2. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les techniques utilisées actuellement permettent de déterminer un modèle magnétique du navire en moments magnétiques, par résolution d’un problème inverse (c'est-à-dire un problème mathématique dit « inverse ») visant à déterminer des moments magnétiques du navire à partir de mesures de champs magnétiques et d’informations associées (position géographique du capteur effectuant la mesure, cap magnétique du navire et une distance par rapport au navire ).
Une telle détermination d’un modèle magnétique du navire par résolution d’un problème inverse (aussi appelée « modélisation inverse » ou encore « modélisation selon le modèle inverse ») est décrite par exemple dans la demande de brevet WO2017064432A1.
Mais les méthodes mathématiques employées (notamment la méthode des moindres carrés) ne mènent pas à une solution unique car le problème est mal posé (de petites variations dans les champs mesurés peuvent changer drastiquement la solution calculée).
En effet, la philosophie de modélisation du navire et de réglage du système de degaussing et la logique d’interprétation, employées depuis des dizaines d’années par les experts dans le domaine du magnétisme du navire, n’ont jamais été explicitement traduites mathématiquement dans le domaine des moments magnétiques pour la résolution du problème de modélisation et de réglage du système de degaussing. En effet, le navire est communément modélisé par un plan de moments magnétiques (dipôles ; sources élémentaires de magnétisme) et les méthodes mathématiques employées tentent de trouver la valeur de chacun de ces moments. Plus précisément, dans l’état de l’art, les méthodes habituelles cherchent à trouver la valeur et la direction de chacune des sources également réparties en minimisant un critère entre la mesure réelle de champ magnétique et la mesure reconstruite, en considérant que toutes les sources potentielles ont une existence (c'est-à-dire une valeur non nulle).
La solution trouvée est ainsi correcte mathématiquement mais a très peu de chance d’avoir une signification physique (dépend beaucoup du type de régularisation employée pour la résolution du problème inverse). Or, il n’y a qu’une solution qui satisfasse la physique et ce problème impose de repasser dans le domaine des champs magnétiques pour prédire la signature et régler le système de degaussing. Il y a donc un risque de mauvaise interprétation du champ magnétique (notamment, il y a un risque de compenser un moment magnétique selon un axe par des boucles de degaussing selon les autres axes) et ceci réserve l’exploitation de la prédiction et du réglage du système de degaussing à une poignée d’experts à travers le monde. Sans expert, et c’est notamment le cas pour exploiter une station de mesure portable embarquée à bord du navire, il n’est plus possible de correctement exploiter les mesures.
En résumé, les modélisations actuelles souffrent de donner une solution mathématiquement correcte mais cette solution n’étant pas unique, elle n’a aucune raison d’être proche de la réalité physique et cela contraint la capacité à prédire la signature magnétique du navire et le risque de détection à une zone proche de la mesure initiale et, pour le réglage du système de degaussing, ne permet pas un réglage automatique simple ni un réglage en dehors de cette même zone.
L’utilisation de méthodes mathématiques différentes (méthodes bayésiennes, notamment) a commencé depuis quelques années, mais pour le moment, ces méthodes venant de la statistique ont été exploitées juste pour le complément d’information qu’elles apportent (écart type, estimation de l’erreur,…). Les auteurs continuent à chercher les moments magnétiques également répartis dans le plan de modélisation et à repasser dans le domaine des champs magnétiques pour la prédiction de signature et le réglage du système de degaussing.
Afin d’illustrer le fait que la modélisation, la prédiction de signature et le réglage des courants de degaussing passent aujourd’hui inexorablement par le domaine des champs magnétiques, on présente maintenant, en relation avec la , un procédé de gestion d’une signature magnétique d’un navire selon un mode de réalisation particulier de l'art antérieur.
Dans une étape 11, pour un cap magnétique donné, le dispositif (exécutant le procédé) obtient des mesures de champs magnétiques associées chacune à des informations comprenant une position géographique, le cap magnétique donné du navire et une distance par rapport au navire.
Dans une étape 12, pour le cap magnétique donné précité (voir étape 11), le dispositif détermine un modèle magnétique du navire en moments magnétiques, par résolution d’un problème inverse visant à déterminer des moments magnétiques du navire à partir des mesures de champs magnétiques et des informations associées.
Dans une étape 13, pour le cap magnétique donné précité (voir étapes 11 et 12), le dispositif détermine une signature magnétique du navire, en fonction du modèle magnétique du navire. En d’autres termes, le dispositif repasse dans le domaine des champs magnétiques. La signature magnétique déterminée à l’étape 13 est valable uniquement pour le jeu d’informations associées aux mesures de champs magnétiques (même position géographique, même cap magnétique du navire et même distance par rapport au navire).
Comme indiqué par le cadre référencé 10, les étapes 11, 12 et 13 sont itérées pour chacun d’une pluralité de N caps magnétiques (généralement on considère les quatre (N = 4) caps magnétiques particuliers suivants : cap magnétique nord (quand le cap magnétique est égal à 0°), cap magnétique sud (quand le cap magnétique est égal à 180°), cap magnétique est (quand le cap magnétique est égal à 90°) et cap magnétique ouest (quand le cap magnétique est égal à 270°)). On obtient ainsi une signature magnétique du navire pour chacun de cette pluralité de caps magnétiques. En d’autres termes, on obtient une « signature à différents caps magnétiques » (si N est supérieur à 1).
Dans une étape 14, le dispositif effectue une prédiction de la signature magnétique du navire à une position géographique et/ou un cap magnétique du navire et/ou une distance par rapport au navire autre(s) que celle, celui ou ceux des mesures de champs magnétiques, en fonction de la signature magnétique (domaine des champs magnétiques) pour différents caps magnétiques (résultat des N itérations de l’étape 13 pour les N différents caps magnétiques) et à l’aide d’abaques et d’estimateurs construits par expérimentations.
Dans une étape 15, le dispositif effectue une compensation de la signature magnétique du navire à l’aide du système de degaussing (système d’immunisation comprenant des boucles de courant installées à bord du navire). L’étape de compensation 15 comprend elle-même les étapes suivantes : détermination à l’étape 16 de l’effet magnétique, dans le domaine des champs magnétiques, des boucles de courant ; pour chacune des boucles de courant, détermination à l’étape 17 d’un courant de compensation en fonction de la signature magnétique du navire (celle déterminée à différents caps magnétiques à l’étape 13, ou bien celle prédite à l’étape 14 ; le second cas est symbolisé par la flèche référencée 19) et de l’effet magnétique (en champs magnétiques) des boucles de courant. En d’autres termes, l’étape 17 comprend des opérations d’analyse et de calcul effectuées dans le domaine des champs magnétiques ; et application à l’étape 18, sur les boucles de courant, des courants de compensation déterminés.
Pour plus de détail concernant la compensation de la signature magnétique d’un navire à l’aide d’un système de degaussing, on pourra par exemple se reporter à la demande de brevet WO2017064432A1 déjà mentionnée plus haut, ainsi qu’aux brevets EP0597014B1 et US6965505B1.
Ainsi, comme illustré par les figures 3 et 4, le dispositif comprend des profilés plats de liaison entre les extrémités des profilés latéraux 210 aboutés formant la couvertine 200. Ces profilés plats de liaison 620, 630 et 640, sont positionnés contre la surface inférieure desdits profilés latéraux 210 et coopèrent en s’y glissant avec des logements formés par des projections 212, 213, 214 et 216 partant de ladite surface intérieure et créant des surfaces de guidage et d’appui pour lesdits profilés plats qui font office d’éclisses.
Une de ces projections vers le bas à savoir la projection 213 présente une extrémité distale 215 qui vient coopérer à des fins de mise en position avec une forme 420 préformée à cet effet en surface supérieure de la platine 400. Ainsi, la platine 400 participe également au bon positionnement de la couvertine 200. Cette extrémité distale 215 adopte la forme d’une alvéovis afin d’autoriser le chapeautage (non illustré) de la couvertine en extrémité de muret. De plus, elle est préformée d’un ergot 217 en saillie coopérant avec une surface de retenue 421 préformée dans la rainure 420.
Comme illustré, le dispositif comprend des profilés plats de recouvrement 700 des zones de jonction entre les différents profilés aboutés formant la couvertine 200 évitant ainsi l’infiltration de l’eau entre les profilés. Ces profilés plats de recouvrement 700 sont fixés par collage.
Ledit profilé central 220 comprend également une surface supérieure qui accueille une portion de cornière de liaison 650 pour coopérer avec le bord inférieur de la première lame 300 (celle disposée le plus en bas) constituant le panneau de clôture.
Cette coopération participe au bon positionnement et à la rigidité de la lame et donc du panneau notamment lorsque les lames 300 sont constituées par un profilé plat qui peut être incliné comme illustré par les figures 1 à 5.
Cette coopération n’est pas nécessaire lorsque les lames 300’ sont des profilés à profil rectangulaire plus rigide comme illustrées par la .
Une autre caractéristique participant à la rigidité de la clôture concerne le poteau 100. Comme cela apparaît sur les figures 4 et 5, ce poteau présente des façades ménagées chacune d’un profil de retenue 120 d’un profilé additionnel de renfort 800 qui peut être associé ou non au poteau 100 selon les besoins et disposé selon l’orientation du vent auquel la clôture est soumise.
Une autre caractéristique participant à l’optimisation de la clôture concerne la possibilité de l’orientation angulaire de la position de l’ensemble formé par la platine 400, la base 500 et le poteau 100 par rapport au muret M. Cette orientation angulaire est rendue possible par des vis 900 dont les figes filetées 910 sont vissées dans des trous taraudés 430 traversant la platine 400 (cf. ). En venant en contact directement ou indirectement avec le muret M, elles prennent appui sur ce dernier de sorte que la position de la vis 900 dans le trou 430 influe sur la position angulaire de la platine 400 à laquelle elle est liée. Le poteau 100 peut ainsi être vertical malgré les imperfections du muret M.
Comme illustrée par la , la platine 400 est un élément rectangulaire plat ménagé en face supérieure de rainures longitudinales 420 coopérant avec les extrémités distales 215 des projections vers le bas 213 des profilés latéraux 210 de la couvertine 200 et traversé par :
– des trous taraudés 430 pour accueillir les vis 900 de réglage de la position angulaire,
– de trous lisses 440 associés à une rainure réalisée sur la face inférieure pour accueillir les vis d’assemblage 441 de l’ensemble platine 400, base 500 et poteau 100,
– de trous oblongs 450 permettant le passage des tiges filetées 410 ancrées au muret M de façon à fixer ledit ensemble au muret M.
La face inférieure est en outre ménagée de deux rainures longitudinales 460 communiquant avec les trous taraudés traversants 420 de façon à accueillir des barrettes d’appui 461 de sorte que les extrémités basses des tiges filetées 910 des vis de réglage angulaire 900 n’entrent pas en contact direct avec le muret M lorsqu’elles prennent appui sur ce dernier.
La et la illustrent la flexibilité d’utilisation d’une couverture décomposée en plusieurs parties.
Ainsi par exemple, comme illustrée par la , la couvertine 200 utilisée dans le cadre du dispositif de liaison ci-dessus décrit peut être exploitée en l’absence de poteaux. Il n’est pas alors nécessaire de prévoir une fixation dimensionnée pour ces derniers. Seule la platine 400’ constituée par un profilé assure l’interface mécanique entre le muret M auquel elle est fixée et les trois profilés 210, 220, 210 formant la couvertine 200.
La fixation est mise en œuvre au moyen d’au moins une tige filetée ancrée dans le muret M et traversant partiellement la platine 400’ de sorte que le vissage d’un écrou sur cette dernière et sa prise d’appui sur la surface de la platine assure la fixation.
En référence à la , la chambre de combustion 23 comprend une paroi externe 230 et une paroi interne 232. Les parois externe et interne 230, 232 sont annulaires et centrées sur l’axe longitudinal X. Les parois externe et interne 230, 232 délimitent entre elles une enceinte annulaire 234. Elles sont reliées à leurs extrémité arrière par un fond de chambre 236. Le fond de chambre 236 est ainsi située à une extrémité arrière de la chambre de combustion 22. Le fond de chambre 236 présente un port d’injection 238 du gaz combustible.
La chambre de combustion 23 comprend en outre un injecteur 239 destiné à injecter du gaz combustible dans l’enceinte 234. L’injecteur 239 traverse le port d’injection 238 et débouche dans l’enceinte annulaire 234.
Selon l’invention, la chambre de combustion 23 est agencée à l’arrière de la turbine haute pression 11, en particulier à l’arrière du dernier rotor de la turbine haute pression 11. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, la chambre de combustion 23 est agencée à l’arrière du compresseur haute pression 12, en particulier à l’arrière du dernier rotor du compresseur haute pression 12. Elle est par exemple reliée au carter du compresseur haute pression 12.
Selon un premier mode de réalisation illustré sur la , l’enceinte annulaire 234 est située radialement à l’extérieur du compresseur haute pression 12 et le fond de chambre 236 est situé à l’arrière du compresseur haute pression 12.
Selon un second mode de réalisation illustré sur les figures 2 et 7, la chambre de combustion 23 est située à l’arrière du compresseur haute pression 12. Selon ce mode de réalisation, l’enceinte annulaire 234 est située à l’arrière du compresseur haute pression 12, en particulier à l’arrière du dernier rotor du compresseur haute pression 12.
Le système d’alimentation 24 est situé à l’arrière de la turbine haute pression 11. Préférentiellement, le système d’alimentation 24 est situé à l’arrière du compresseur haute pression 12.
Le système d’alimentation 24 comprend une canalisation 240 pour le passage du gaz combustible et optionnellement une source 242 de gaz combustible.
La canalisation 240 s’étend radialement entre la chambre de combustion 23 et la source 242. La canalisation 240 présente une section d’entrée 240a du gaz combustible reliée à la source 242 et une section de sortie 240b du gaz combustible reliée à la chambre de combustion 23, notamment à l’injecteur 239. La canalisation 240 peut être située dans un compartiment s’étendant de la chambre de combustion 23 jusqu’à la source 242. Une telle configuration permet de séparer le système d’alimentation 23 des autres éléments de la turbomachine 4.
La source 242 de gaz combustible est située par exemple dans l’aile 3 de l’aéronef 1. Le gaz combustible est par exemple du gaz naturel, du méthane (CH4), ou de l’ammoniac (NH3). Le gaz combustible est de manière avantageuse du dihydrogène (H2).
Les veines primaire et secondaire v1, v2 sont annulaires. La veine secondaire v2 entoure la veine primaire v1. Une portion de la veine secondaire v2 est délimitée par la virole externe 140 autour de la seconde virole intermédiaire 146 du carter basse pression 14 et une portion de la veine primaire v1 est délimitée par la seconde virole intermédiaire 146 autour de la première virole intermédiaire 144.
En fonctionnement, la soufflante 5 permet l’aspiration d’un flux d’air principal F qui se divise en un flux d’air primaire F1 et un flux d’air secondaire F2.
En référence aux et 7, la veine primaire v1 comprend un premier circuit c1 configuré pour conduire le flux d’air primaire F1 d’avant en arrière. Le flux d’air primaire F1 traverse successivement le compresseur basse pression 8, le carter basse pression 14, le carter haute pression 15 et le compresseur haute pression 12.
Le flux d’air primaire F1 s’écoule dans le compresseur basse pression 8 puis dans le carter basse pression 14, entre les première et seconde viroles intermédiaires 144, 146. Le flux d’air primaire F1 s’écoule ensuite dans le carter haute pression 15, dans les premiers conduits 154, puis dans le compresseur haute pression 12.
Le flux d’air primaire F1 comprimé est alors dirigé dans la chambre de combustion 23. Le flux d’air primaire F1 comprimé est mélangé au gaz combustible dans la chambre de combustion 23. La réaction de combustion dans la chambre de combustion 23 forme des gaz G.
La veine primaire v1 comprend en outre un second circuit c2 configuré pour conduire le flux de gaz G issus de la combustion d’arrière en avant. Les gaz G traversent successivement le carter haute pression 15, la turbine haute pression 11, la turbine basse pression 9 et le carter basse pression 14.
Les gaz G s’écoulent dans le carter haute pression 15, dans les seconds conduits 156, puis dans la turbine haute pression 11 et dans la turbine basse pression 9. Les gaz G s’écoulent ensuite dans le carter basse pression 14. Dans le carter basse pression 14, les gaz G sont dirigés par les seconds et troisièmes bras 149a, 149b vers les première ailettes 148a. Les ailettes 148a permettent alors de rediriger les gaz G dans la veine secondaire v2.