EP4367521A1 - Sonde d'incidence notamment pour un aéronef - Google Patents

Sonde d'incidence notamment pour un aéronef

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EP4367521A1
EP4367521A1 EP22738489.8A EP22738489A EP4367521A1 EP 4367521 A1 EP4367521 A1 EP 4367521A1 EP 22738489 A EP22738489 A EP 22738489A EP 4367521 A1 EP4367521 A1 EP 4367521A1
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EP
European Patent Office
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vane
deflector
angle
sensor according
flow
Prior art date
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Pending
Application number
EP22738489.8A
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German (de)
English (en)
Inventor
Jocelyn BE
Jean-Philippe Pineau
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Thales SA
Original Assignee
Thales SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Thales SA filed Critical Thales SA
Publication of EP4367521A1 publication Critical patent/EP4367521A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D43/00—Arrangements or adaptations of instruments
    • B64D43/02—Arrangements or adaptations of instruments for indicating aircraft speed or stalling conditions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
    • G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane
    • G01P13/025—Indicating direction only, e.g. by weather vane indicating air data, i.e. flight variables of an aircraft, e.g. angle of attack, side slip, shear, yaw
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/02—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer
    • G01P5/06—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer using rotation of vanes

Definitions

  • TITLE Angle of attack probe, in particular for an aircraft
  • the present invention relates to an angle of attack sensor, in particular for an aircraft.
  • the invention relates to such an angle of attack probe, of the type comprising a probe body on which is mounted, movable in rotation by a flow, a vane.
  • a problem encountered in this type of application and in particular on an aerodynamic profile (and even more on a laminar profile) placed in a transonic flow is the phenomenon of local overspeed which can result in a sudden stall of the wing.
  • This stall is linked to the aerodynamic component parallel to the wingspan which increases the resultant of the local velocity vector.
  • angle of attack sensor vanes commonly use swept airfoils which delay the risk of sudden stall without however canceling it.
  • this arrow also allows the aerodynamic focus to be pushed back, which increases the aerodynamic lever arm in relation to the axis of rotation of the vane.
  • the object of the invention is to further improve the resolution of this problem.
  • the subject of the invention is an incidence probe, in particular for an aircraft, of the type comprising a probe body on which is mounted, movable in rotation by a flow, a wind vane, characterized in that the wind vane comprises at least one deflector extending from the leading edge of this vane over at least part of the lower surface and/or the upper surface thereof.
  • the vane comprises at least one deflector on its intrados and its extrados;
  • At least one deflector extends over all or part of the chord of the weather vane; - It comprises means for heating at least one of this or these deflectors;
  • the means for heating the or each deflector are associated with the means for heating the probe;
  • the means for heating the or each deflector are associated with the means for heating the probe by thermal conduction.
  • FIGS. 1 and 2 show respectively side and front views of a prior art angle of attack sensor
  • FIGS. 3 and 4 respectively show side and front views of an angle of attack sensor according to the invention
  • FIG. 5 shows a side view of an angle of attack sensor according to another embodiment
  • FIG. 6 represents a view in section along the axis (Y-Y) of an angle of attack sensor according to the invention.
  • FIGS. 1 and 2 illustrate an angle of attack probe, in particular for an aircraft, which is designated by the general reference 1 .
  • This wind vane 3 comprises a base 4 associated with the probe body, received in a corresponding housing and associated with a protection 5.
  • the probes use the same interfaces with the aircraft.
  • the protection 5 of the base of the wind vane can result in a local growth on the line of the fuselage.
  • one or more deflectors are used in the incidence probe according to the invention.
  • FIGS. 3 and 4 indeed illustrate an angle of attack sensor according to the invention.
  • This is designated by the general reference 10 in these figures and comprises a probe body 11 and a vane 12 with its base 12a.
  • this vane comprises at least one deflector extending from the leading edge of this vane over at least a part of the lower surface and/or the upper surface thereof.
  • the leading edge is the part of the vane facing the direction of flow. It is opposite the trailing edge.
  • the or each deflector can extend in both directions along the Y-Y axis from the leading edge to the trailing edge and/or in the opposite direction.
  • the deflector or deflectors are perpendicular to the plane of symmetry of the vane 12, with the aim of directing the flow of the fluid towards the trailing edge.
  • the vane 12 can then include at least one deflector on its lower surface and its upper surface.
  • the vane 12 can also comprise several deflectors parallel to each other and to the main axis of the Y-Y flow on its lower surface and/or several on its upper surface.
  • the deflector(s) 13, 14 are spaced from the base 12a so that the flow passes partly between the base 12a and the said deflector(s).
  • the height of the vane (corresponding to the wingspan) is defined according to the direction of elevation of the vane, an axis perpendicular to the direction of the flow.
  • the or each deflector is spaced from the base 12a by a distance of between 1% and 100%, preferably between 10% and 90% and advantageously between 20% and 80%, of the height of the vane 12 along an axis perpendicular to the X-X flow direction. Said at least one deflector is thus in a position adapted to straighten the flow. These values allow the flow to pass between the or each deflector, thus making the operation of the deflector efficient. Moreover, these values ensure optimal stresses applied to the wind vane.
  • the thickness of a deflector is defined along the axis XX, the height of a deflector is defined along the direction orthogonal to the vane 12 and its length is defined along the main direction of the flow YY.
  • the thickness of said at least one deflector is in particular less than 30%, advantageously less than 20%, even more advantageously less than 10% and preferably 1% of its length.
  • the height of said at least one deflector is in particular between 2% and 150% of its length, preferably between 5% and 130% and advantageously between 10% and 100%.
  • the deflector or deflectors have a curved profile and therefore a thin thickness compared to the profile for the purpose of aerodynamics.
  • these deflectors then play the role of flow straighteners and prevent the sudden stalling of the entire probe wing.
  • deflectors In the case of a canopy with a double boom, deflectors must be placed in such a way as to protect each different section of boom.
  • the vane 12 comprises several deflectors 13, 14 on a part of the underside of the vane 12 and several deflectors 13, 14 on a part of the upper surface of the vane 12 .
  • the deflectors extend in both directions from the leading edge, towards the trailing edge and in the opposite direction.
  • the deflectors protrude from the leading edge in particular by 25% to 50% of the length of the deflector along the Y-Y axis.
  • the embodiment is otherwise similar to the embodiment presented previously and shown in Figure 3.
  • FIG. 6 An example of a deflector is shown in Figure 6.
  • the wind vane 12 shown has a more aerodynamic profile than that shown in Figures 3 and 4.
  • the leading edge is then the end with the highest radius of curvature.
  • Deflectors 13 and 14 go around the leading edge.
  • the wind vane 12 being symmetrical along the X-X axis, the construction of deflectors 13 and 14, comparable to a single and same deflector, meeting on the leading edge is advantageous for balancing the vane 12. This also avoids the accumulation of stresses due to imbalance.
  • this probe can also be associated with means for heating at least one of this or these deflectors.
  • these deflector heating means are generally associated with the probe heating means, these probe and deflector heating means then being associated for example by thermal conduction.

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Abstract

Cette sonde d'incidence notamment pour un aéronef, du type comportant un corps de sonde (11) sur lequel est montée déplaçable en rotation par un flux une girouette (12), est caractérisée en ce que la girouette (12) comporte au moins un déflecteur (13, 14) s'étendant à partir du bord dattaque de cette girouette sur au moins une partie de l'intrados et/ou de l'extrados de celle-ci.

Description

TITRE : Sonde d’incidence notamment pour un aéronef
La présente invention concerne une sonde d’incidence notamment pour un aéronef.
Plus particulièrement, l’invention se rapporte à une telle sonde d’incidence, du type comportant un corps de sonde sur lequel est montée déplaçable en rotation par un flux une girouette.
Un problème rencontré dans ce type d’applications et en particulier sur un profil aérodynamique (et plus encore sur un profil laminaire) placé dans un écoulement transsonique est le phénomène de survitesse locale qui peut se traduire par un décrochage brutal de la voilure.
Ce décrochage est lié à la composante aérodynamique parallèle à l’envergure de la voilure qui vient augmenter la résultante du vecteur vitesse local.
L’écoulement devient alors localement plus proche de la vitesse du son et des phénomènes de décrochage surviennent brutalement.
Dans le cas d’une girouette d’AOA, le décrochage de l’écoulement sur l’ensemble du profil a directement des conséquences sur l’erreur de mesure d’angle.
Cette erreur conduit alors, suivant les calculateurs embarqués, à rejeter la mesure et réduit par là-même la sécurité de l’aéronef qui se retrouve alors dans une situation dégradée.
Afin de pallier à ce phénomène physique, les girouettes des sondes d’incidence utilisent communément des voilures en flèche qui retardent le risque de décrochage brutal sans toutefois l’annuler.
Dans le cas d’une sonde d’incidence, cette flèche permet également le recul du foyer aérodynamique qui augmente le bras de levier aérodynamique par rapport à l’axe de rotation de la girouette.
Le but de l’invention est d’améliorer encore la résolution de ce problème.
A cet effet l’invention a pour objet une sonde d’incidence notamment pour un aéronef, du type comportant un corps de sonde sur lequel est montée déplaçable en rotation par un flux une girouette, caractérisée en ce que la girouette comporte au moins un déflecteur s’étendant à partir du bord d’attaque de cette girouette sur au moins une partie de l’intrados et/ou de l’extrados de celle-ci.
Suivant d’autres caractéristiques de la sonde selon l’invention prises seules ou en combinaison :
- la girouette comporte au moins un déflecteur sur son intrados et son extrados ;
- ledit au moins un déflecteur s’étend sur toute ou partie de la corde de la girouette ; - elle comporte des moyens de réchauffage d’au moins un de ce ou de ces déflecteurs ;
- les moyens de réchauffage du ou de chaque déflecteur sont associés aux moyens de réchauffage de la sonde ;
- les moyens de réchauffage du ou de chaque déflecteur sont associés aux moyens de chauffage de la sonde par conduction thermique.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
[Fig. 1] et [Fig. 2] les figures 1 et 2 représentent respectivement des vues de côté et de face d’une sonde d’incidence de l’état de la technique ;
[Fig. 3] et [Fig. 4] les figures 3 et 4 représentent respectivement des vues de côté et de face d’une sonde d’incidence selon l’invention ;
[Fig. 5] la figure 5 représente une vue de côté d’une sonde d’incidence selon un autre mode de réalisation ; et
[Fig. 6] la figure 6 représente une vue en coupe selon l’axe (Y-Y) d’une sonde d’incidence selon l’invention.
On a en effet illustré sur les figures 1 et 2, une sonde d’incidence notamment pour un aéronef, qui est désignée par la référence générale 1 .
Celle-ci comporte alors un corps de sonde désigné par la référence générale 2, sur lequel est montée déplaçable en rotation par un flux une girouette désignée par la référence générale 3.
Cette girouette 3 comporte une embase 4 associée au corps de sonde, reçue dans un logement correspondant et associée à une protection 5.
On voit notamment sur la figure 1 l’écoulement en transsonique autour de cette girouette.
L’augmentation des critères de sévérités environnementales auxquels doivent répondre les sondes d’incidence, ont conduit à protéger les embases des girouettes des cristaux d’eau surfondus et de givre.
Destinées à remplacer les sondes existantes sur la flotte opérationnelle des avions moyens et longs courriers actuels, les sondes utilisent les mêmes interfaces avec les avions.
Ainsi pour des raisons d’encombrement et d’interface mécanique existante, la protection 5 de l’embase de la girouette peut se traduire par une excroissance locale sur la ligne du fuselage.
Cette excroissance se traduit par une accélération locale de l’écoulement qui peut conduire au décrochage de la girouette. Pour résoudre ces problèmes, on utilise dans la sonde d’incidence selon l’invention un ou des déflecteurs.
On a en effet illustré sur les figures 3 et 4, une sonde d’incidence selon l’invention.
Celle-ci est désignée par la référence générale 10 sur ces figures et comporte un corps de sonde 11 et une girouette 12 avec son embase 12a.
Comme cela est illustré cette girouette comporte au moins un déflecteur s’étendant à partir du bord d’attaque de cette girouette sur au moins une partie de l’intrados et/ou de l’extrados de celle-ci. Le bord d’attaque est la partie de la girouette faisant face au sens du flux. Il est opposé au bord de fuite.
Le ou chaque déflecteur peut s’étendre dans les deux sens selon l’axe Y-Y depuis le bord d’attaque vers le bord de fuite et/ou dans le sens opposé.
Sur ces figures 3 et 4, ces déflecteurs sont désignés par les références générales 13 et 14.
Le ou les déflecteurs sont perpendiculaires au plan de symétrie de la girouette 12, dans le but d’orienter l’écoulement du fluide vers le bord de fuite.
En effet et comme cela est illustré, la girouette 12 peut alors comporter au moins un déflecteur sur son intrados et son extrados. La girouette 12 peut aussi comporter plusieurs déflecteurs parallèles entre eux et à l’axe principal du flux Y-Y sur son intrados et/ou plusieurs sur son extrados.
Ce ou ces déflecteurs s’étendent alors sur tout ou partie de la corde de cette girouette.
Le ou les déflecteurs 13, 14 sont espacés de l’embase 12a pour que le flux passe en partie entre l’embase 12a et le ou lesdits déflecteurs.
La hauteur de la girouette (correspondant à l’envergure) est définie selon la direction d’élévation de la girouette, un axe perpendiculaire à la direction du flux.
Le ou chaque déflecteur est espacé de l’embase 12a d’une distance comprise entre 1% et 100%, de préférence entre 10% et 90% et avantageusement entre 20% et 80%, de la hauteur de la girouette 12 selon un axe perpendiculaire à la direction du flux X-X. Ledit au moins un déflecteur est ainsi dans une position adaptée pour redresser le flux. Ces valeurs permettent au flux de passer entre le ou chaque déflecteur, rendant alors le fonctionnement du déflecteur efficace. De plus, ces valeurs assurent des contraintes optimales appliquées sur la girouette.
L’épaisseur d’un déflecteur est définie selon l’axe X-X, la hauteur d’un déflecteur est définie selon la direction orthogonale à la girouette 12 et sa longueur est définie selon la direction principale du flux Y-Y. L’épaisseur, dudit au moins un déflecteur, est notamment inférieure à 30%, avantageusement inférieure à 20%, encore plus avantageusement inférieure à 10% et de préférence à 1% de sa longueur.
La hauteur, dudit au moins un déflecteur, est notamment comprise entre 2% et 150% de sa longueur, de préférence entre 5% et 130% et avantageusement entre 10% et 100%.
Le ou les déflecteurs ont un profil courbé et donc une épaisseur mince par rapport au profil dans un but d’aérodynamisme.
Comme cela est illustré également sur la figure 3 ces déflecteurs jouent alors le rôle de redresseurs de flux et empêchent le décrochage brutal de l’ensemble de la voilure de la sonde.
Dans le cas d’une voilure présentant une double flèche, des déflecteurs doivent être placés de façon à protéger chaque tronçon de flèche différent.
Dans un autre mode de réalisation, représenté sur la figure 5, la girouette 12 comporte plusieurs déflecteurs 13, 14 sur une partie de l’intrados de la girouette 12 et plusieurs déflecteurs 13, 14 sur une partie de l’extrados de la girouette 12.
Les déflecteurs s’étendent dans les deux sens depuis le bord d’attaque, vers le bord de fuite et dans le sens opposé. Les déflecteurs dépassent du bord d’attaque notamment de 25% à 50% de la longueur du déflecteur selon l’axe Y-Y. Le mode de réalisation est sinon similaire au mode de réalisation présenté précédemment et représenté sur la figure 3.
Un exemple de déflecteur est représenté sur la figure 6. La girouette 12 représentée présente un profilé plus aérodynamique que celui représenté sur les figures 3 et 4. Le bord d’attaque est alors l’extrémité avec le rayon de courbure le plus élevé. Les déflecteurs 13 et 14 font le tour du bord d’attaque.
La girouette 12 étant symétrique selon l’axe X-X, la construction de déflecteurs 13 et 14, assimilable à un seul même déflecteur, se rejoignant sur le bord d’attaque est avantageuse pour équilibrer la girouette 12. Cela évite également l’accumulation de contraintes dues au déséquilibre.
Par ailleurs cette sonde peut également être associée à des moyens de réchauffage d’au moins un de ce ou de ces déflecteurs.
En fait ces moyens de réchauffage de déflecteur sont associés aux moyens de réchauffage de la sonde de façon générale, ces moyens de réchauffage de sonde et de déflecteur étant alors associés par exemple par conduction thermique.
Ceci permet d’éviter toute accrétion lors de la traversée de conditions givrantes par exemple. Ainsi l’utilisation d’un ou de déflecteurs réchauffés permet de retarder le décrochage sur un profil de girouette n’ayant pas assez de flèche en redressant localement l’écoulement.
Bien entendu d’autres modes de réalisation encore de cette sonde peuvent être envisagés.

Claims

REVENDICATIONS
1. Sonde d’incidence notamment pour un aéronef, du type comportant un corps de sonde (11 ) sur lequel est montée déplaçable en rotation par un flux une girouette (12), caractérisée en ce que la girouette (12) comporte au moins un déflecteur (13, 14) s’étendant à partir du bord d’attaque de cette girouette sur au moins une partie de l’intrados et/ou de l’extrados de celle-ci.
2. Sonde d’incidence selon la revendication 1, caractérisée en ce que la girouette (12) comporte au moins un déflecteur (13, 14) sur son intrados et son extrados.
3. Sonde d’incidence selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit au moins un déflecteur (13, 14) s’étend sur toute ou partie de la corde de la girouette (12).
4. Sonde d’incidence selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit au moins un déflecteur (13, 14) est perpendiculaire au plan de symétrie de la girouette (12).
5. Sonde d’incidence selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps de sonde (11) comporte une embase (12a) sur laquelle est montée la girouette (12), ledit au moins un déflecteur (13, 14) étant espacé de l’embase (12a).
6. Sonde d’incidence selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit ou chaque déflecteur est espacé de l’embase (12a) d’une distance comprise entre 1% et 100% de la hauteur de la girouette, de préférence entre 10% et 90% de la hauteur de la girouette (12) selon un axe perpendiculaire à la direction du flux (X-X).
7. Sonde d’incidence selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’épaisseur, selon un axe perpendiculaire à la direction du flux (X-X), dudit au moins un déflecteur (13, 14), est inférieure à 30 % et de préférence à 1 % de sa longueur, selon la direction du flux (Y-Y).
8. Sonde d’incidence selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la hauteur, selon la direction orthogonale à la girouette (12), dudit au moins un déflecteur (13, 14), est comprise entre 2 % et 150 % de sa longueur, selon la direction du flux (Y-Y).
9. Sonde d’incidence selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte des moyens de réchauffage d’au moins un de ce ou de ces déflecteurs (13, 14).
10. Sonde d’incidence selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens de réchauffage du ou de chaque déflecteur (13, 14) sont associés aux moyens de réchauffage de la sonde (10).
11. Sonde d’incidence selon la revendication 10, caractérisée en ce que les moyens de réchauffage du ou de chaque déflecteur (13, 14) sont associés aux moyens de chauffage de la sonde (10) par conduction thermique.
EP22738489.8A 2021-07-07 2022-07-07 Sonde d'incidence notamment pour un aéronef Pending EP4367521A1 (fr)

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EP (1) EP4367521A1 (fr)
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WO (1) WO2023281013A1 (fr)

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