FR2913504A1 - Dispositif et procede de detection des impacts de foudre sur une structure en materiau electriquement isolant. - Google Patents

Abstract

Un dispositif de détection d'impacts de foudre (9) sur une structure (11) électriquement isolante susceptible d'être soumise à un impact de foudre, par exemple un radôme d'aéronef, comporte sur une surface extérieure (12) une ou plusieurs bandes parafoudre (10), réalisées dans un matériau électriquement conducteur et reliées électriquement à une structure électriquement conductrice.Au moins un capteur inductif (3) est agencé à proximité de la surface intérieure (13) de la structure électriquement isolante de telle sorte que le capteur inductif délivre un signal lorsqu'une bande parafoudre est parcourue par un courant I de foudre.Les signaux du capteur inductif, par exemple une bobine plate ou deux bobines plates montées en opposition, sont reçus et traités par des moyens d'acquisition.

Description

Dispositif et procédé de détection des impacts de foudre sur une structure

en matériau électriquement isolant. La présente invention appartient au domaine de la sécurité des systèmes comportant une structure en matériau isolant susceptible d'être soumise à des impacts de foudre. En particulier l'invention concerne un dispositif et un procédé pour déterminer les conditions dans lesquelles une structure isolante, par exemple un radôme d'aéronef, est soumise au cours de son utilisation à un ou à des impacts de foudre.

Les structures exposées aux conditions atmosphériques, par exemple celles des aéronefs, sont fréquemment frappées par la foudre lorsque les conditions atmosphériques sont orageuses, en particulier lors du vol des aéronefs dans de telles conditions. Cette situation, même si elle est spectaculaire, n'est pas critique pour la sécurité. Dans le cas des aéronefs, qui servira de support à la suite de l'exposé, comme dans les cas des systèmes complexes en général, l'intégrité des équipements, électroniques notamment, et la sécurité de l'aéronef et des passagers ne sont pas affectés en raison des précautions prises lors de la conception des aéronefs modernes. En effets d'une part les structures des aéronefs sont généralement métalliques ou, lorsqu'elles sont réalisées dans un matériau non conducteur tel qu'un matériau composite organique, elles comportent des matériaux électriquement conducteurs, comme le décrit par exemple le brevet publié sous le numéro FR 2 582 987 ou encore le brevet publié sous le numéro FR 2 720 214, de sorte que la structure constitue une cage de faraday autour des passagers de l'aéronef et des équipements embarqués et, d'autre part, tout est mis en oeuvre dans la conception de l'aéronef pour permettre l'écoulement des charges électriques et leur dispersion dans l'air extérieur. Toutefois certaines parties des aéronefs, notamment les protections d'antennes, ou radômes, ne peuvent pas être recouvertes de matériaux électriquement conducteurs en raison de leur fonction qui exige une transparence radioélectrique aussi pure que possible, ce qu'une métallisation conventionnelle ne permettrait pas de respecter. Ces radômes 1, comme l'illustre la figure 1, de forme généralement convexe pour des raisons aérodynamiques et par exemple réalisés en un matériau composite utilisant une résine organique renforcée de fibres de silice, sont souvent localisés dans des zones dans lesquelles la foudre s'attache préférentiellement à l'aéronef, par exemple la partie avant d'un fuselage 2 d'avion ou d'une nacelle sous une aile.

Les effets d'un impact de foudre sur une structure qui n'est pas en mesure d'évacuer rapidement l'énergie de la foudre, comme une structure électriquement isolante de radôme, sont connus. La structure en question peut être fortement endommagée et même localement détruite. Pour limiter les conséquences des impacts de foudre sur la structure des radômes, sans en pénaliser de manière inadmissible la transparence radioélectrique, de nombreux radômes sont pourvus de bandes 10 en matériau électriquement conducteur, de faible largeur, reliées à la structure principale 20, électriquement conductrice, de l'aéronef. Ces bandes, dite bandes parafoudre, permettent d'évacuer les charges électriques de surface qui auraient tendance à s'accumuler sur la surface isolante du radôme en raison du frottement de l'aéronef sur l'air et permettent de conduire les courants de foudre vers la structure principale 20 de l'aéronef avec le minimum de résistance électrique. Cependant il arrive qu'un radôme soit endommagé à l'occasion d'un impact de foudre.

Lorsque cette situation est rencontrée lors de vols destinés à tester un nouveau modèle de radôme, il est très difficile de comprendre les causes précises de l'endommagement du radôme constaté après un vol et en particulier de faire la part entre les conséquences liées à des caractères propres au radôme (formes, matériaux ...) et celles liées aux caractéristiques du ou des impacts de foudre subis. Cette séparation des causes et d'autant plus difficile à réaliser que les conditions de foudroiement réalisées en laboratoire peuvent parfois manquer de représentativité par rapport à celles rencontrées en situation réelle lors de vol et que le nombre d'impacts pendant le vol, les points d'attache de la foudre et les intensités de chaque impact ne sont pas connus. Lorsque cette situation est rencontrée au cours d'un vol d'exploitation d'un aéronef, l'endommagement du radôme peut conduire à interrompre un vol 5 ou à limiter certaines performances opérationnelles de l'aéronef. Si, comme le plus fréquemment, par exemple comme lorsque le radôme 1 forme le nez 21 d'un avion dans la zone avant du fuselage 2, un pilote n'est ni en mesure de vérifier l'état réel du radôme ni en mesure de quantifier l'énergie de l'impact de foudre, ce qui permettrait d'évaluer un endommagement 10 maximum possible du radôme, le pilote n'est pas en mesure de décider de la mesure exacte des dispositions à prendre pour la fin du vol et doit donc surestimer le risque par précaution. En outre l'étendue de l'endommagement du radôme ne sera estimé qu'après l'atterrissage par les équipes d'entretien qui décideront alors des 15 réparations à réaliser, en particulier si le radôme 1 doit être remplacé avant le prochain vol de l'aéronef. Compte tenu des outillages nécessaires et du besoin de sortir des ateliers de rechanges un radôme de remplacement, l'immobilisation de l'aéronef risque de pénaliser l'exploitant de l'aéronef alors que la connaissance précise du risque par les équipes de maintenance avant que l'aéronef ne soit 20 posé aurait permis d'anticiper les actions de remise en état à effectuer et de réduire le temps d'immobilisation de l'aéronef avant la remise en état de vol. Il s'avère donc particulièrement important d'une part lors de la mise au point d'un aéronef que les conditions réelles de foudroiement auxquelles est soumis un radôme soient parfaitement identifiées pour réaliser une relation 25 précise entre les dommages constatés et les caractéristiques des impacts de foudre et d'autre part pour l'exploitation d'un aéronef que l'équipage de conduite puisse, en cas de foudroiement, être en mesure d'estimer l'importance de l'endommagement possible d'un radôme et que les équipes au sol en charge de l'entretien puissent être en mesure d'anticiper les opérations de remise en état 30 avant même que l'aéronef n'arrive à destination.

La présente invention a précisément pour objectif un dispositif destiné à fournir les informations nécessaires pour apprécier l'intensité et les caractéristiques d'un foudroiement et ses conséquences éventuelles. Suivant l'invention un dispositif de détection d'impacts de foudre sur une structure électriquement isolante comportant, sur une surface extérieure de ladite structure susceptible d'être soumise à un impact de foudre, une ou plusieurs bandes parafoudre en matériau électriquement conducteur et reliées électriquement à une structure électriquement conductrice, comporte au moins un capteur inductif agencé par rapport à la structure isolante de telle sorte que le au moins un capteur inductif délivre un signal lorsque au moins une bande parafoudre est parcourue par un courant de foudre. Avantageusement, pour être protégés de la foudre par les bandes parafoudre, le ou les capteurs inductifs sont agencés dans un volume intérieur de la structure électriquement isolante, sur ou à proximité d'une surface intérieure de la structure isolante, opposée à la surface extérieure.

Afin de pouvoir identifier l'origine d'un signal, chaque capteur inductif est associé par construction à une bande parafoudre de telle sorte que le signal délivré par ledit capteur inductif varie en fonction de l'intensité et ou de la durée du courant généré par un impact de foudre attaché à ladite bande parafoudre, et avantageusement chaque bande parafoudre comporte au moins un capteur inductif associé. En outre afin de déterminer sur quelle bande parafoudre s'est attachée la foudre, chaque capteur inductif associé à une bande parafoudre est agencé à proximité de ladite bande parafoudre de sorte que le signal délivré par ledit capteur, induit par un courant de foudre dans la bande parafoudre associée, soit sensiblement plus élevé qu'un signal délivré par ledit capteur induit par un courant de foudre équivalent dans une autre bande parafoudre. Afin de mémoriser et de traiter les signaux issus du ou des capteurs inductifs, les capteurs inductifs sont raccordés à des moyens d'acquisition des dits signaux, et les moyens d'acquisition réalisent par exemple : a-l'enregistrement des signaux ; b- l'identification de l'occurrence d'un foudroiement ; c- la détermination de la bande parafoudre à laquelle la foudre s'est attachée ; d- la détermination d'un niveau d'intensité du courant de foudre dans la bande parafoudre ; e- la détermination des polarités des arcs de foudre.

En fonction du besoin de disposer d'informations sur les conséquences d'impact de foudre, les moyens d'acquisition ou d'autres moyens de traitement réalisent : - la détermination d'un niveau d'endommagement possible de la structure électriquement isolante, et ou - l'élaboration de limitations opérationnelles d'un système dépendant de la dite structure. Pour permettre à un équipage ou à des équipes de maintenance d'engager dans les meilleurs délais des actions nécessaires afin de maintenir la sécurité ou afin de remettre en état la structure, avantageusement les moyens d'acquisition génèrent un signal, fonction des signaux reçus des capteurs inductifs, destiné à informer un équipage et ou une équipe de maintenance déportée d'un risque ou de limitations liés à un endommagement possible de la structure isolante. Pour exploiter au mieux les ressources existantes, les fonctions assurées par les moyens d'acquisition sont le cas échéant réalisées par un ou plusieurs équipements ayant éventuellement d'autres fonctions sans relation directe avec la surveillance de la structure isolante. Compte tenu des forts courants en jeux lors d'un foudroiement de structure, avantageusement les capteurs inductifs comportent chacun au moins une bobine, dite bobine plate, comportant un enroulement de une ou plusieurs spires d'un fil conducteur, d'épaisseur faible devant les autres dimensions dudit enroulement qui détermine un plan de la bobine. Pour obtenir un flux magnétique maximal chaque bobine plate associée à une bande parafoudre est agencée de sorte que la bande parafoudre associée se 30 trouve sensiblement dans le plan de la bobine plate. Dans un agencement particulier comportant des capteurs à une seule bobine, chaque bobine plate associée à une bande parafoudre est agencée pour être localement sensiblement perpendiculaire à la surface intérieure de la structure isolante afin d'être moins sensible aux courants de foudre pouvant circuler dans les autres bandes parafoudre. Dans un autre agencement qui évite que la bobine ne soit saillante dans le volume intérieur de la structure isolante une bobine plate associée à une bande parafoudre est agencée pour être localement sensiblement parallèle à la surface intérieure de la structure isolante. Afin d'améliorer la sélectivité des capteurs, de préférence un capteur inductif comporte au moins deux bobines plates associées à une bande parafoudre et agencées de sorte que le signal d'une première bobine, dite bobine directe, et le signal d'une seconde bobine, dite bobine inverse, s'ajoutent lorsque les signaux sont générés par un courant de foudre parcourant la bande parafoudre associée et se soustraient lorsque les signaux sont générés par une ou des bandes parafoudre autres que la bande parafoudre à laquelle sont associées les bobines. Avantageusement ce résultat est obtenu avec une bobine directe et une bobine inverse, associées à une même bande parafoudre, ayant sensiblement les mêmes caractéristiques, même dimensions et même nombre de spires, qui sont agencées latéralement de manière sensiblement symétrique par rapport à la bande parafoudre, et qui sont raccordées électriquement en série de sorte que les sens d'enroulement des spires soient inversés entre les dites bobines directe et inverse. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse lorsque la structure isolante est celle d'un radôme et notamment un radôme d'aéronef, dans ce cas la structure conductrice à laquelle sont électriquement raccordées les bandes parafoudre étant celle de l'aéronef. L'invention concerne donc également une structure électriquement isolante comportant au moins une bande parafoudre sur une surface extérieure de ladite structure isolante susceptible d'être soumise à des impacts de foudre et qui comporte au moins un capteur inductif maintenu fixe par rapport à la structure isolante, le capteur inductif étant apte à délivrer un signal lorsque la bande parafoudre à laquelle le capteur est associé est parcourue par un courant de foudre. Dans un mode réalisation préféré, le ou les capteurs inductifs sont maintenus dans un volume intérieur de la structure isolante, sur ou à proximité de la surface intérieure de ladite structure isolante.

Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse les capteurs inductifs comportent une bobine ou des bobines plates pouvant être fixées sur ou dans le matériau de la structure isolante, notamment celle d'un radôme. L'invention concerne également un procédé sûr et performant pour détecter des impacts de foudre sur une structure électriquement isolante comportant, sur une surface extérieure de la structure susceptible d'être soumise à un impact de foudre, des bandes parafoudre, réalisées dans un matériau électriquement conducteur et reliées électriquement à une structure électriquement conductrice, comportant des capteurs inductifs aptes à délivrer chacun un signal fonction d'un courant parcourant une bande parafoudre à laquelle le capteur inductif considéré est associé , ledit procédé comportant les étapes de : détecter une occurrence d'un impact de foudre par une analyse des signaux délivrés par les capteurs inductifs et ; mesurer les dits signaux délivrés par les dits capteurs inductifs et ; comparer les dits signaux délivrés par les dits capteurs inductifs et; déduire des dits signaux et de leurs comparaisons la bande parafoudre à laquelle la foudre s'est attachée. Avantageusement les signaux délivrés sur les capteurs inductifs sont utilisés pour déduire l'intensité I du courant de foudre ayant parcouru une bande parafoudre à laquelle la foudre s'est attachée et ou pour déduire une polarité du courant de foudre. Dans une application particulière du procédé de détection des impacts de foudre, les qualités de comportement en présence d'impacts de foudre de différents matériaux ou de différents procédés de fabrication susceptibles d'être mis en oeuvre pour réaliser une structure de radôme comportant des bandes parafoudre sont comparées.

Suivant cette application : un radôme est réalisé, le radôme comportant deux ou plusieurs secteurs réalisés chacun avec des matériaux ou des procédés de fabrication spécifiques, chaque secteur comportant au moins une bande parafoudre; des impacts de foudre sur le radôme sont détectés et leurs caractéristiques enregistrées ; des endommagements observés pour chacun des secteurs sont comparés en tenant compte de caractéristiques des impacts de foudre détectés. Dans une autre application particulière le procédé concerne la détermination d'un endommagement potentiel d'un radôme. Suivant cette application : des impacts de foudre sur le radôme sont détectés et leurs caractéristiques enregistrées ; les caractéristiques des impacts de foudre détectés sont comparées avec des caractéristiques d'impacts de foudre mémorisées dans une base de données ; La description détaillée de l'invention est réalisée en référence aux 20 figures qui représentent : Figure 1 déjà citée, la partie avant d'un fuselage d'avion et une vue en perspective à une échelle différente d'un radôme séparé du fuselage ; Figure 2a et figure 2b : un détail schématique d'un radôme au niveau d'une bande parafoudre équipée d'un capteur inductif comportant une bobine 25 plate simple. La figure 2b illustre le fonctionnement du dispositif ; Figure 3a et figure 3b : un détail schématique d'un radôme au niveau d'une bande parafoudre équipée d'un capteur inductif comportant deux bobines plates. La figure 3b illustre le fonctionnement du dispositif ; Figure 4 : un schéma de principe du dispositif de détection des impacts 30 de foudre sur le radôme.

Un radôme 1 comporte une structure principale 11 en matériau isolant et offrant une bonne transparence radioélectrique destinée à protéger une antenne 22. Dans l'exemple décrit de réalisation de l'invention le radôme 1 est un radôme bombé, ayant sensiblement la forme d'un paraboloïde comme illustré sur la figure 1, tel qu'il en est souvent utilisé sur les avions conventionnels de transport, le radôme étant monté à l'extrémité avant d'un fuselage 2 dont il constitue une partie extrême à l'avant 21. Le radôme 1 comporte une surface extérieure 12 du côté convexe du paraboloïde, en contact avec l'écoulement aérodynamique, et une surface intérieure 13 du côté concave du paraboloïde, qui délimite un volume contenant des antennes 22 à protéger. Cette disposition et cette forme ne sont cependant pas limitatives et l'homme du métier, à la lecture de l'exemple détaillé décrit, est en mesure d'adapter l'invention à toute structure aéroportée ou non présentant des caractéristiques électriques similaires à celles d'un radôme, par exemple un carénage pour un capteur de champ magnétique. Le radôme 1 est fixé sur une structure principale 20 de l'aéronef, ladite structure étant conductrice, et comporte des bandes parafoudre 10 réalisées 20 dans un matériau conducteur. Dans le présent exposé, les termes isolant et conducteur doivent être interprétés comme signifiant électriquement isolant et électriquement conducteur respectivement, en relation directe avec les phénomènes de nature électrique de la foudre. 25 Les bandes parafoudre 10, dont un rôle est de conduire les courants de foudre lors d'un impact de foudre 9 sur le radôme 1, sont situées sur la surface extérieure 12 du radôme et solidaires de la structure isolante du radôme. Les dites bandes sont reliées électriquement, à leurs extrémités 14 les plus proches de la structure principale 20 de l'aéronef, à la dite structure principale par 30 exemple par l'intermédiaire de fixations (non représentées) du radôme réalisées dans un matériau conducteur. La forme et le nombre des bandes parafoudre 10 ne sont pas imposés et leurs déterminations relèvent de techniques connues des concepteurs de radôme. Comme illustré sur la figure 1 les bandes parafoudre 10 sont de manière connue agencées longitudinalement, c'est à dire sensiblement suivant des méridiennes du paraboloïde.

En outre pour au moins une bande parafoudre 10 au moins un capteur inductif 3, 4 est agencé, de préférence du côté de la surface interne 13 du radôme 1 afin de ne pas être soumis directement à la foudre, de sorte que le champ magnétique induit par une variation de courant I dans la bande parafoudre 10 génère un signal sur des bornes 33, 44 du capteur. Le capteur inductif 3, 4 est totalement isolé des bandes parafoudre 10 sur le plan électrique et se trouve protégé des effets directs de la foudre du fait de sa position par rapport à la bande parafoudre à laquelle il est associé, du côté opposé à celui sur lequel la foudre 9 risque de s'attacher à ladite bande parafoudre. Suivant le mode de réalisation décrit au moins un capteur inductif est 15 associé à chaque bande parafoudre. Toutefois une seule ou seulement certaines bandes parafoudre en fonction de l'importance de la détection recherchée et des risques associés à la foudre peuvent être équipées de capteurs inductifs associés. Un capteur inductif associé à une bande parafoudre donnée est de 20 préférence placé par rapport à la dite bande parafoudre afin que le signal induit par un champ magnétique conséquence d'un courant parcourant une autre bande parafoudre du radôme soit sensiblement plus faible que celui qui serait généré si le courant avait parcouru la bande parafoudre à laquelle le capteur inductif est associé. 25 Dans un mode de réalisation du dispositif, illustré sur les figures 2a et 3a, chaque capteur inductif 3, 4 d'une bande parafoudre 10 comporte au moins une bobine 31, 41a, 41b du type bobine plate, c'est à dire une bobine constituée de fils conducteurs formant une ou des spires sensiblement dans un plan 32, 42a, 42b dit plan de la bobine et telle que l'épaisseur de la bobine dans une direction 30 perpendiculaire à son plan est faible par rapport aux autres dimensions de la ou des spires constituant la bobine dans le plan de ladite bobine, agencée à proximité de la bande parafoudre 10 à laquelle le capteur 3 est associé et de sorte que le flux du champ magnétique B induit par un courant électrique I dans ladite bande parafoudre soit maximum dans la bobine plate. De préférence la bobine plate 31, 41a, 41b est donc placée afin que ladite bande parafoudre soit sensiblement dans le plan, respectivement 32, 42a, 42b, de la bobine plate.

Dans une première forme de réalisation correspondant aux illustrations des figures 2a et 2b, la bobine 3 est fixée de telle sorte que son plan 32 soit sensiblement perpendiculaire, localement, à la surface intérieure 13 du radôme 1, ce qui a pour effet de rendre le flux magnétique ayant pour origine un courant I dans la bande parafoudre associée maximum du fait que le plan 32 de la bobine est sensiblement perpendiculaire aux lignes du champ magnétique B généré par le courant I parcourant ladite bande parafoudre. A contrario, du fait du décalage dans l'espace des autres bandes parafoudre, les lignes des champs magnétiques générés par les dites autres bandes parafoudre, en particulier les bandes parafoudre les plus voisines, sont inclinées par rapport à une normale au plan 32 de la bobine 31 et donc les flux magnétiques des champs générés par les dites autres bandes parafoudre traversant la bobine 31 s'en trouvent diminués, ainsi qu'en raison des distances plus importantes entre les dites autres bandes parafoudre et la bobine 31 non associée qui font que l'intensité du champ magnétique est diminuée au niveau de la bobine. Il est donc possible par la comparaison des signaux, générés lors d'un foudroiement du radôme, mesurés simultanément par différents capteurs associés à différentes bandes parafoudre d'identifier sur quelle bande parafoudre la foudre s'est attachée.

Dans une autre forme de réalisation correspondant aux illustrations des figures 3a et 3b, la bobine plate 4 est fixée prés de la bande parafoudre 10 à laquelle elle est associée avec son plan sensiblement contre la surface interne 13 du radôme 1. Dans cette autre forme une bobine plate simple se trouve moins correctement immunisée contre les champs magnétiques susceptibles d'être générés par les courants dans les autres bandes parafoudre et en particulier par les bandes parafoudre les plus voisines à la surface du radôme de la bande parafoudre considérée. Une solution consiste pour cette forme de réalisation à réaliser une bobine double, c'est à dire une première bobine 41a, dite bobine directe, placée sur la surface intérieure 13 du radôme 1 sur un côté de la bande parafoudre 10 et une seconde bobine, dite bobine inverse 41b, placée sur la même surface 13 du radôme mais sur l'autre côté de la bande parafoudre 10 dans un agencement sensiblement symétrique. Les bobines directe 41a et inverse 41b d'une bande parafoudre 10 sont en outre raccordées de manière fonctionnelle pour que leurs signaux combinés au niveau des bornes 44 du capteur 4 s'ajoutent lorsque les flux magnétiques traversant les dites bobines directe et inverse ont pour origine la bande parafoudre associée et pour que leurs signaux se retranchent lorsque les flux magnétiques traversant les dites bobines directe et inverse ont pour origine une autre bande parafoudre que la bande associée. Un tel résultat est obtenu de manière simple en raccordant les deux 15 bobines plates 41a, 41b directe et inverse en série et de telle sorte que les sens 43a, 43b des enroulements des dites bobines sont inversés. Comme schématisé sur la figure 4, pour chaque bande parafoudre le capteur inductif 3, 4 associé est raccordé à des moyens d'acquisition 5 de signaux qui enregistrent les valeurs des signaux reçus de tous les capteurs des 20 bandes parafoudre. Ces signaux sont stockés, par exemple dans une mémoire numérique, et sont utilisés pour générer, par exemple par des traitements numériques immédiats ou effectués ultérieurement, des informations pouvant être aisément interprétées, par exemple en caractéristiques d'impacts de foudre ou en 25 endommagement potentiel du radôme 1. Parmi les traitements des signaux reçus des capteurs inductifs, il est avantageux par exemple de : -détecter les signaux dépassant des seuils prédéterminés permettant de définir l'occurrence et l'intensité d'un impact de 30 foudre ; - compter les impacts dont les signaux dépassent les seuils prédéterminés pour enregistrer un historique des impacts de foudre sur le radôme ; comparer les signaux reçus par les différents capteurs lors d'un même événement pour déterminer la ou les bandes parafoudres sur lesquelles la foudre s'est attachée ; enregistrer l'évolution dans le temps du signal reçu d'un capteur lors d'un événement pour détecter la valeur maximale du pic de courant dans la bande parafoudre, pour reconstituer le profil de l'onde de courant et déterminer la polarité de l'arc de foudre qui peut être positif ou négatif. Dans un premier mode de mise en oeuvre d'un dispositif utilisant un tel radôme, les signaux enregistrés, traités en temps réel ou en temps différé, sont exploités lorsque des impacts de foudre se sont produits sur un radôme pour corréler des endommagements du radôme avec des caractéristiques des impacts de foudre que le dispositif permet d'établir. Par exemple dans une phase de développement d'un nouveau modèle de radôme, il est possible d'évaluer la sensibilité du radôme ou de parties de radôme en fonction par exemple du ou des matériaux utilisés et ou des procédés de fabrication mis en oeuvre pour réaliser le radôme et ou de l'agencement des bandes parafoudre. A cette fin une méthode consiste à réaliser un radôme comportant des secteurs réalisés avec des matériaux différents envisagés. Les radômes sont généralement réalisés avec des structures dites en sandwich comportant un matériau à faible densité compris entre deux peaux de revêtement (un revêtement externe et un revêtement interne), et par exemple un radôme expérimental est réalisé en quatre secteurs séparés par des méridiennes du paraboloïde, un secteur supérieur gauche, un secteur supérieur droit, un secteur inférieur gauche et un secteur inférieur droit, réalisés en utilisant des matériaux de remplissage différents (mousses de différentes densités, matériaux alvéolaires dit en nid d'abeille utilisant différents matériaux ...) et ou en utilisant différents matériaux de revêtements. Le nombre de secteurs n'est pas limité en théorie, mais en pratique chaque secteur doit être de dimensions suffisante pour être représentatif des essais envisagés et compte tenu de la répartition des bandes parafoudre. Lorsque, lors d'un essai, le radôme subit un ou des impacts de foudre, la connaissance des caractéristiques des dits impacts de foudre permet de classer les différents secteurs parrapport à leurs tenues à la foudre, le secteur le moins endommagé pour des impacts de caractéristiques équivalentes permettant de définir la structure de radôme la plus résistante à la foudre. Une telle phase de développement permet également de réaliser une 10 base de données dans laquelle chaque impact de foudre en fonction de ses caractéristiques est associé à un endommagement du radôme. Dans un second mode de mise en oeuvre du dispositif, une conversion en endommagement d'un signal mesuré à la suite d'un foudroiement est éventuellement réalisée à partir de la base de données expérimentales établie 15 lors d'essais et ladite base de données est le cas échéant enrichie en fonction des événements de foudroiement subis par l'aéronef concerné ou par une flotte d'aéronef d'un même modèle. Avantageusement, des moyens d'acquisition 5 reçoivent les signaux des capteurs 3, 4, effectuent la conversion en endommagement du radôme 1 et 20 établissent en outre un endommagement cumulé du radôme en fonction de tous les foudroiements enregistrés subis par le radôme 1. De tels moyens d'acquisition consistent par exemple en un équipement dédié qui génère un signal d'information 6 caractéristique de l'endommagement du radôme 1, lequel signal est transmis pendant le vol d'une part à un équipage 25 de conduite de l'aéronef, par exemple au moyen d'un affichage dans un poste de pilotage et éventuellement associé à des consignes de limitations opérationnelles, et d'autre part, le cas échéant, à des équipes d'entretien au sol de l'aéronef, par exemple par une liaison technique radio entre l'aéronef et le sol du type datalink .

30 Dans une forme de réalisation, les fonctions des moyens d'acquisition 5 sont, au moins pour certaines d'entre elles, réalisées par des moyens de l'aéronef porteur du radôme 1 dédiés à d'autres fonctions, par exemple un calculateur d'alarmes (non représenté). Lorsque des bobines plates 31, 41a, 41b sont utilisées comme capteurs inductifs, les dites bobines sont réalisées avec des dimensions et un nombre N de spires fonction de la puissance du signal voulu en entrée des moyens d'acquisition 5 et en fonction de la sensibilité recherchée pour le dispositif. En pratique les courants de foudre sont de fortes intensités I et avec des variations rapides, dI/dt grand. Les variations de flux magnétique, proportionnelles à dI/dt, auxquelles sont sensibles les bobines sont donc elles-mêmes importantes et les bobines peuvent être de dimensions relativement petites et ne comporter que peu de spires. Par exemple pour un cas de foudroiement ordinaire, le courant de foudre I dans la bande parafoudre est de l'ordre de 50000 Ampères et une bobine de 30 mm de diamètre comportant une seule spire (N=1) associée à une bande parafoudre parcourue par un tel courant de foudre délivre un signal proportionnel à dI/dt de l'ordre de 50 Volts. Un avantage important de la solution proposée tient en particulier au fait que les capteurs inductifs 3, 4 ne sont pas connectés aux bandes parafoudre 10 et sont protégés eux-mêmes de la foudre par les dites bandes parafoudre du radôme 1. Ainsi le dispositif proposé ne risque pas de conduire des courants de foudre à l'intérieur de la structure principale 20 de l'aéronef où se trouvent des systèmes sensibles qui pourraient être endommagés par de tels courants.

Claims (18)

Revendications

1 Dispositif de détection d'impacts de foudre (9) sur une structure (11) électriquement isolante comportant, sur une surface de ladite structure susceptible d'être soumise à un impact de foudre, dite surface extérieure (12), une ou plusieurs bandes (10), dites bandes parafoudre, réalisées dans un matériau électriquement conducteur et reliées électriquement à une structure (20) électriquement conductrice, caractérisé en ce que au moins un capteur inductif (3, 4) est agencé par rapport à ladite structure isolante de telle sorte que le au moins un capteur inductif délivre un signal lorsque au moins une bande parafoudre est parcourue par un courant I de foudre.

2 Dispositif suivant la revendication 1 dans lequel au moins un capteur inductif (3, 4) est agencé dans un volume intérieur de la structure isolante (11) sur ou à proximité d'une surface de ladite structure électriquement isolante opposée à la surface extérieure (12), dite surface intérieure (13).

3 - Dispositif suivant la revendication 1 ou la revendication 2 dans lequel un capteur inductif (3, 4) est agencé par rapport à une bande parafoudre (10) de telle sorte que le signal délivré par ledit capteur inductif varie en fonction de l'intensité et ou de la durée du courant I généré par un impact de foudre (9) attaché à ladite bande parafoudre.

4 - Dispositif suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3 dans lequel chaque bande parafoudre (10) comporte au moins un capteur inductif (3, 4) associé à la dite bande parafoudre.

5 Dispositif suivant la revendication 4 dans lequel chaque capteur inductif (3, 4) associé à une bande parafoudre (10) est agencé à proximité de ladite bande parafoudre de sorte que le signal délivré par ledit capteur induit par un courant I de foudre dans la bande parafoudre associée soit sensiblement25plus élevé qu'un signal délivré par ledit capteur induit par un courant de foudre équivalent dans une bande parafoudre autre que la bande parafoudre à laquelle le capteur est associé.

6 Dispositif suivant l'une des revendications précédentes dans lequel les signaux générés par le ou les capteurs inductifs (3, 4) sont reçus par des moyens d'acquisition (5).

7 û Dispositif suivant la revendication 6 dans lequel les moyens d'acquisition (5) réalisent au moins une ou plusieurs des fonctions de : a- enregistrement des signaux ; b- identification de l'occurrence d'un foudroiement ; c- détermination de la bande parafoudre à laquelle la foudre s'est attachée ; d- détermination d'un niveau d'intensité du courant de foudre dans la bande parafoudre ; e-détermination d'une polarité d'un arc de foudre.

8 Dispositif suivant la revendication 6 ou la revendication 7 dans lequel les moyens d'acquisition (5) réalisent une ou les fonctions de : - détermination d'un niveau d'endommagement possible de la structure électriquement isolante ; -élaboration de limitations opérationnelles d'un système dépendant de ladite structure.

9 Dispositif suivant la revendication 8 dans lequel les moyens d'acquisition (5) génèrent un signal (6), fonction des signaux reçus des capteurs inductifs (3, 4), destiné à informer un équipage et ou une équipe de maintenance déportée d'un risque ou de limitations liés à un endommagement possible de la structure isolante (11).

10 û Dispositif suivant l'une des revendications 6 à 9 dans lequel les fonctionsassurées par les moyens d'acquisition (5) sont réalisées par un ou plusieurs équipements ayant éventuellement d'autres fonctions sans relation directe avec la surveillance de la structure isolante (11).

11 ù Dispositif suivant l'une des revendications précédentes dans lequel les capteurs inductifs (3, 4) comportent chacun au moins une bobine (31, 41a, 41b), dite bobine plate, comportant un enroulement de une ou plusieurs spires d'un fil électriquement conducteur, l'épaisseur dudit enroulement étant faible devant les autres dimensions dudit enroulement qui détermine un plan (32, 42a, 42b) de la bobine.

12 ù Dispositif suivant la revendication 11 dans lequel chaque bobine plate (31, 41a, 41b) associée à une bande parafoudre (10) est agencée de sorte que ladite bande parafoudre associée se trouve sensiblement dans le plan (32, 42a, 42b) de ladite bobine plate.

13 Dispositif suivant la revendication 12 dans lequel chaque bobine plate (31) associée à une bande parafoudre (10) est agencée pour être localement sensiblement perpendiculaire à la surface intérieure (13) de la structure isolante (11).

14 ù Dispositif suivant la revendication 12 dans lequel chaque bobine plate (41a) (41b) associée à une bande parafoudre (10) est agencée pour être localement sensiblement parallèle à la surface intérieure (13) de la structure isolante (11).

15 ù Dispositif suivant la revendication 14 dans lequel au moins deux bobines plates (41a, 41b) sont associées à au moins une bande parafoudre (10) et agencées de sorte que le signal d'une première bobine (41a), dite bobine directe, et le signal d'une seconde bobine (41b), dite bobine inverse, s'ajoutent lorsque les signaux sont générés par un courant I de foudre parcourant ladite au moins une bande parafoudre et se soustraient lorsqueles signaux sont générés par un courant parcourant une ou des bandes parafoudre autres que la bande parafoudre à laquelle sont associées les bobines.

16 Dispositif suivant la revendication 15 dans lequel une bobine directe (41a) et une bobine inverse (41b) associées à une même bande parafoudre (10) ont sensiblement les mêmes caractéristiques, même dimensions et même nombre de spires, sont agencées latéralement, de manière sensiblement symétrique, par rapport à ladite bande parafoudre, et sont raccordées électriquement en série de sorte que les sens (43a, 43b) d'enroulement des spires soient inversés entre les dites bobines directe (41a) et inverse (41b).

17 ù Dispositif suivant l'une des revendications précédentes dans lequel la structure isolante (11) forme la structure isolante principale d'un radôme 15 (1).

18 ù Dispositif suivant l'une des revendications précédentes dans lequel la structure conductrice (20) à laquelle sont électriquement raccordées les bandes parafoudre (10) est une structure d'un aéronef. 20 19 ù Structure électriquement isolante (11) comportant au moins une bande parafoudre (10) sur une surface extérieure (12) de ladite structure isolante susceptible d'être soumise à des impacts de foudre (9) caractérisée en ce que au moins un capteur inductif (3, 4) est maintenu fixe par rapport à la 25 structure isolante (11), ledit au moins un capteur inductif étant apte à délivrer un signal lorsque la au moins une bande parafoudre (10) est parcourue par un courant I de foudre. 20 ù Structure électriquement isolante suivant la revendication 19 dans laquelle 30 au moins un capteur inductif (3, 4) est maintenu fixe dans un volume intérieur de ladite structure isolante, sur ou à proximité d'une surface de ladite structure isolante opposée à la surface extérieure (12), dite surfaceintérieure (13). 21 û Structure isolante suivant la revendication 19 ou la revendication 20 dans laquelle chaque capteur inductif (3, 4) comporte au moins une bobine (31, 41a, 41b). 22 û Radôme (1) comportant une structure isolante suivant l'une des revendications 19 à 21. 23 û Procédé pour détecter des impacts de foudre (9) sur une structure (11) électriquement isolante comportant, sur une surface de ladite structure susceptible d'être soumise à un impact de foudre, dite surface extérieure (12), des bandes (10), dites bandes parafoudre, réalisées dans un matériau électriquement conducteur et reliées électriquement à une structure (20) électriquement conductrice, comportant des capteurs inductifs (3, 4) aptes à délivrer chacun un signal fonction d'un courant parcourant une bande parafoudre (10) à laquelle le capteur inductif considéré est associé, ledit procédé comportant les étapes de : détecter une occurrence d'un impact de foudre par une analyse des signaux délivrés par les capteurs inductifs (3,4) et ; mesurer les dits signaux délivrés par les dits capteurs inductifs et ; comparer les dits signaux délivrés par les dits capteurs inductifs et ; déduire des dits signaux et de leurs comparaisons la bande parafoudre à laquelle la foudre s'est attachée. 24 - Procédé suivant la revendication 23 comportant en outre l'étape de déduire des signaux délivrés par les capteurs inductifs (3, 4) l'intensité I du courant de foudre ayant parcourue une bande parafoudre à laquelle la foudre s'est attachée et ou l'étape de déduire une polarité du courant de foudre. 20 25 - Procédé pour comparer les qualités de comportement en présence d'impactsde foudre (9) de différents matériaux ou de différents procédés de fabrication susceptibles d'être mis en oeuvre pour réaliser une structure (11) de radôme comportant des bandes parafoudre (10), ledit procédé comportant : une étape de réalisation d'un radôme comportant deux ou plusieurs secteurs réalisés chacun avec des matériaux ou des procédés de fabrication spécifique, chaque secteur comportant au moins une bande parafoudre ; une étape de détection des impacts de foudre suivant le procédé de la revendication 23 ou de la revendication 24 ; une étape de comparaison d'endommagements observés pour chacun des secteurs tenant compte de caractéristiques des impacts de foudre détectés. 26 ù procédé de détermination d'un endommagement potentiel d'un radôme (11) comportant : une étape de détection d'impacts de foudre (9) suivant le procédé de la revendication 23 ou de la revendication 24 ; une comparaison de caractéristiques des impacts de foudre détectés avec des caractéristiques d'impacts de foudre mémorisées dans une base de données ; une détermination d'un endommagement potentiel en fonction d'endommagements connus associés aux impacts de foudre dont les caractéristiques sont mémorisées dans la base de données.