FR2970780A1

FR2970780A1 - Dispositif de test, du type coupe fil, pour inspecter une structure d'un aeronef et procede d'inspection de ladite structure a l'aide dudit dispositif

Info

Publication number: FR2970780A1
Application number: FR1150461A
Authority: FR
Inventors: Nicolas Colin
Original assignee: European Aeronautic Defence and Space Company EADS France
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 2011-01-20
Filing date: 2011-01-20
Publication date: 2012-07-27
Anticipated expiration: 2031-01-20
Also published as: FR2970780B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif de test du type coupe fil pour inspecter une structure métallique d'un aéronef. Le dispositif comporte un substrat diélectrique cassant fixé sur la structure, et une piste conductrice de l'électricité revêtue sur le substrat, le substrat et ladite piste étant susceptibles de se rompre après apparition d'une crique dans la structure lorsque le substrat revêtu est fixé sur ladite structure. Selon l'invention, la piste forme au moins une spire formant un circuit oscillant générateur de fréquence de résonnance lorsqu'elle est alimentée en électricité, la valeur de ladite fréquence de résonnance étant fonction de la position du substrat revêtu par rapport à la structure. L'invention concerne également un procédé d'inspection de la structure de l'aéronef à l'aide dudit dispositif.

Description

Dispositif de test, du type coupe fil, pour inspecter une structure d'un aéronef et procédé d'inspection de ladite structure à l'aide dudit dispositif

L'invention se rapporte à un dispositif de test, du type coupe fil, pour inspecter une structure d'un aéronef. L'invention a pour but d'améliorer la fiabilité de tels dispositifs. L'invention permet avantageusement d'obtenir un dispositif test capable de s'auto-diagnostiquer. L'invention concerne le domaine de l'aéronautique. Pour tester la qualité d'une structure d'un aéronef, il est habituel d'utiliser un dispositif de test du type coupe fil. Ce dispositif permet de détecter la présence d'une crique dans ladite structure. Typiquement un tel dispositif peut être placé sur une aile d'un avion ou sur un caisson central d'un avion ou sur toute autre structure d'un avion. Des dispositifs de test, de type coupe fil sont notamment décrits dans 15 les documents WO2009/083699 et WO2009/144000. En particulier, de tels dispositifs sont en général disposés dans des endroits difficiles d'accès. Il est alors prévu d'interroger ces dispositifs à distance au moyen de fils électriques ou par tout autre moyens de connexion. Cela permet d'éviter de démanteler une partie de l'avion pour 20 faire un contrôle non destructif sur une pièce donnée de l'avion. Ce dispositif coupe fil est formé par un substrat qui est diélectrique, flexible et cassant, et par une piste conductrice de l'électricité revêtue sur une surface dudit substrat. Le substrat est monté fixé sur la structure à inspecter par une surface opposée à la surface précédente. La piste 25 présente, dans un exemple, une épaisseur d'environ 18 µm, et peut être formée par du cuivre recouvert de nickel et d'or. Sa longueur peut varier selon les applications considérées. Typiquement, la piste forme une ligne rectiligne le long du substrat. Pour détecter l'apparition d'une éventuelle crique, on fait passer un 30 courant électrique dans la piste et on mesure la valeur de la résistance électrique. Lorsqu'une crique apparaît à l'endroit où se situe le substrat avec la piste, il se produit également une fissure dans le substrat et dans la piste. Le courant électrique ne peut alors plus passer au travers de ladite piste permettant alors de détecter la présence d'une crique par modification de la 35 valeur de la résistance électrique mesurée sur la piste.

Lorsque la piste est intacte, la résistance électrique mesurée sur la piste est faible alors que dès que la piste est coupée du fait de la fissure, la résistance électrique devient beaucoup plus élevée indiquant la présence de ladite crique dans la structure à inspecter. Ce dispositif permet ainsi avantageusement de détecter l'apparition d'une crique. Cependant, les données fournies par le dispositif sont erronées lorsque ledit dispositif est partiellement ou totalement décollé de la structure à laquelle il était fixé. Les résultats de détection de criques présentes sur la structure sont alors entachés d'erreurs. Ce type d'erreur peut être dramatique dans le domaine avionique. Un besoin se fait sentir de pourvoir le dispositif coupe fil de moyens de détection partiel ou total de ses moyens de fixations à la structure. L'invention a pour but de répondre à ce besoin. Pour ce faire, l'invention prévoit un moyen pour permettre d'alerter de la position du dispositif par rapport à la structure à inspecter. Plus particulièrement, l'invention propose une nouvelle configuration géométrique de la piste conductrice du dispositif permettant de détecter à la fois une crique de la structure et tout décollement partiel ou total dudit dispositif de ladite structure.

La piste conductrice est configurée sous forme de bobine comportant au moins une spire. Le circuit réalisé selon cette configuration forme un circuit oscillant. Lorsque la bobine est alimentée en énergie, la piste conductrice induit des courants de Foucault. Ces courants de Foucault induisent à leur tour de la tension dans la bobine entrainant une oscillation du dispositif à une certaine fréquence de résonnance. Cette fréquence de résonnance est différente selon que le dispositif est fixé ou décollé partiellement ou totalement de la structure. La mesure de cette fréquence de résonnance permet ainsi de détecter la position du dispositif par rapport à la structure.

Avec un tel dispositif selon l'invention, le principe du coupe fil et le principe de la bobine peuvent être avantageusement couplés afin de détecter la présence d'une crique et afin de détecter si le dispositif s'est décollé en tout ou partie de la structure à inspecter. Lorsque le dispositif n'est plus au contact au moins partiellement de la structure à inspecter, il se produit alors une modification de la valeur de la fréquence de résonnance du fait de la modification des courants de Foucault par rapport à une valeur de référence de fréquence de résonnance. Par valeur de référence, on entend valeur de la fréquence de résonnance mesurée lorsque le dispositif est fixé par sa surface inférieure à la structure à inspecter. C'est cette modification de valeur de la fréquence de résonnance que l'on mesure pour déterminer si le dispositif est ou non au contact de la structure à inspecter. L'invention permet ainsi de répondre aux exigences de fiabilité d'un tel dispositif imposées par les avioneurs. L'invention a donc pour objet un dispositif de test du type coupe fil pour inspecter une structure conductrice de l'électricité d'un aéronef, ledit dispositif étant destiné à être fixé sur ladite structure, ledit dispositif comportant - un substrat diélectrique cassant destiné à être fixé sur la structure, et - une piste conductrice de l'électricité revêtue sur le substrat, le substrat et ladite piste étant susceptibles de se rompre après apparition d'une crique dans la structure lorsque le substrat revêtu est fixé sur ladite structure, caractérisé en ce que - la piste forme au moins une spire, ladite spire formant un circuit oscillant générateur d'une fréquence de résonnance, une valeur mesurée de ladite fréquence étant fonction de la position du substrat revêtu par rapport à la structure. Le dispositif de test, selon l'invention, présente en outre les caractéristiques suivantes : - le substrat comporte plusieurs spires, - le substrat comporte 50 spires, - une résistance électrique est mesurée sur la spire, et - comporte plusieurs pistes disposées espacées les unes par rapport 30 aux autres et disposées les unes à côtés des autres. Pour connaître la position du dispositif par rapport à la structure à inspecter, le dispositif est interrogé en courant alternatif. Il peut ainsi être vérifié si le dispositif est fixé sur toute sa surface à la structure à inspecter ou si ce même dispositif est au moins partiellement détaché de la structure à 35 inspecter.

Cette étape permet de vérifier que le substrat est bien fixé sur toute sa surface inférieure sur la structure. Cette étape permet également de vérifier que le dispositif ne s'est pas détaché de la structure. L'invention a donc aussi pour objet un procédé d'inspection d'une structure conductrice de l'électricité d'un aéronef à l'aide du dispositif de test du type coupe fil précédemment décrit, comportant l'étape suivante - interroger en courant alternatif la piste conductrice pour détecter un éventuel décollement du dispositif par rapport à la structure. Le procédé d'inspection selon l'invention présente en outre les étapes supplémentaires suivantes - alimenter en courant alternatif la piste, - mesurer la valeur d'une fréquence de résonnance générée par la piste, - comparer la valeur relevée de ladite fréquence de résonnance avec une valeur de référence de fréquence de résonnance, ladite valeur de référence étant une valeur de fréquence de résonnance mesurée lorsque le dispositif est placé au contact de la structure à inspecter sur toute sa surface de contact, - détecter un éventuel décollement du dispositif lorsque la valeur relevée est différente de la valeur de référence ; - préalablement à l'étape d'interrogation en courant alternatif, interroger en courant continu la piste conductrice pour détecter une éventuelle crique dans la structure. Cette étape préalable peut être réalisée pour détecter la présence éventuelle d'une crique dans la structure. L'étape d'interrogation en courant alternatif est cependant nécessaire car même si au cours de cette étape préalable, aucune crique n'a été détectée, ceci ne signifie pas qu'elle n'est pas présente. C'est notamment le cas si le dispositif s'est détaché de la structure au moment où l'étape préalable a été lancée.

L'étape d'interrogation en courant alternatif peut donc être réalisée quelque soit le résultat obtenu lors de l'étape préalable, c'est-à-dire qu'il y ait ou non une indication de formation d'une crique lors de l'étape préalable. L'interrogation en courant continu présente plus précisément les étapes suivantes : - alimenter en courant continu la piste du dispositif, - mesurer la résistance électrique de la piste, - détecter une crique au travers de la structure lorsque la valeur mesurée de la résistance électrique de la piste est différente d'une valeur de référence de résistance électrique, ladite valeur de référence étant une valeur de résistance électrique mesurée lorsque la piste ne présente aucune fissure. D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Cette description est donnée à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Figure 1 : Une représentation schématique d'une vue à plat du dispositif test du type coupe fil, selon l'invention ; Figure 2 : Une représentation schématique en coupe transversale d'une piste d'un dispositif test du type coupe fil, selon l'invention, et Figure 3 : Une représentation schématique en coupe transversale du même dispositif que celui présenté figure 2, le dispositif comprenant une fissure. La figure 1 illustre un dispositif test 1 du type coupe fil pour inspecter une structure d'un aéronef, selon l'invention. Le dispositif test 1 du type coupe fil est destiné à être fixé sur une structure 2 à inspecter d'un aéronef (non représentée en figure 1 mais représentée en figures 2 et 3). Dans un exemple, la structure 2 à inspecter peut être une aile d'avion ou un caisson central ou tout autre endroit de l'avion qui est particulièrement difficile d'accès pour un opérateur. La structure 2 est conductrice de l'électricité.

Le dispositif test 1 est formé par un substrat 3 diélectrique et par une piste 4 conductrice de l'électricité. Le substrat 3 est souple et cassant c'est-à-dire qu'il se brise lorsqu'il est en contact avec une crique 15 (non visible figure 1 mais visible en figure 3) formée dans la structure 2 à inspecter. Dans un exemple, le substrat 3 peut être formé par du polyimide (ou du Kapton) ou par du verre époxy ou par tout autre matériaux habituellement utilisés dans ce domaine. Le substrat 3 est fixé sur ladite structure 2 à inspecter à l'aide d'un moyen d'adhésion, par exemple une colle du type époxy. Un tel moyen d'adhésion ne doit pas empêcher le substrat de se casser lors de l'apparition de la crique 15 dans la structure 2.

Le substrat 3 et la piste 4 ont une déformation maximale supérieure à celle du matériau de la structure 2 à inspecter, ceci afin d'éviter une rupture de la piste 4 avant la propagation de la crique 15 sous celle-ci. Dans un exemple, la piste 4 peut être formée suite à une impression d'un matériau conducteur de l'électricité sur ledit substrat 3 ou bien suite à la gravure dudit substrat 3 recouverte du matériau conducteur de l'électricité pour laisser apparaître la piste 4. Bien entendu, la piste peut être formée par tout autre procédé bien connu de l'homme du métier. Dans un exemple, le matériau conducteur de l'électricité peut être une couche de cuivre recouverte de nickel et d'or pour protéger le cuivre de l'oxydation. Mais d'autres matériaux habituellement utilisés dans le domaine pourraient aussi convenir. Le substrat et la piste sont susceptibles de se fendre pour l'un et de se rompre pour l'autre lorsqu'une crique 15 apparaît dans la structure 2 à inspecter. Le substrat 2 et la piste 4 sont alors traversés d'une fissure 5 représentée en figures 1 et 3. Lorsqu'une crique se forme dans la structure à inspecter et qu'elle se situe à l'endroit où est positionné le dispositif 1 coupe fil, alors la piste 4 se rompt. La crique 15 se propage également dans le dispositif 1 sous forme d'une fissure 5 formée dans la piste 4, figures 1 et 3. Pour détecter la fissure, un courant électrique est appliqué à la piste 4 et une résistance électrique est ensuite mesurée. Ainsi, la lecture de la valeur de la résistance électrique de la piste 4 permet de renseigner d'une manière binaire sur la présence ou sur l'absence de la fissure 5. Selon l'invention, la piste 4 forme au moins une spire, figure 1. Dans une variante, la piste 4 comporte plusieurs spires disposées en série les unes à la suite des autres. Dans un exemple préféré, la piste 4 comporte 50 spires. Un tel nombre de spires permet de restituer une meilleure qualité d'analyse de la fissure 5, et donc de la crique 15. Les spires formées à la surface du substrat 3 peuvent être de forme globalement circulaire, ovoïde ou rectangulaire. Le dispositif peut aussi comporter plusieurs pistes telle que 4 disposées espacées les unes par rapport aux autres et les unes à côtés des autres.

Le substrat 3 peut être revêtu d'au moins une série de spires formant chacune une bobine. Dans un exemple non illustré, le substrat 3 peut comporter plusieurs bobines espacées les unes des autres. Les bobines forment chacune une piste 4. La présence de plusieurs pistes permet d'améliorer la qualité d'informations récoltées, et donc d'affiner le résultat. Une première extrémité 6 d'une spire donnée et une deuxième extrémité 7 de la même spire sont chacune reliées à une borne de connexion électrique respectivement 8 et 9 afin de mesurer la résistance électrique de la piste 4.

Pour ce faire, à chaque tour de spire, un premier trou traversant tel que 10 est formé au travers du substrat 3. Un deuxième trou traversant tel que 11 est alors associé à ce premier trou traversant. Le deuxième trou traversant est également formé au travers du substrat 3. Ainsi, chacun des endroits de la bobine correspondant à la fin d'une spire peut être relié électriquement à une borne de connexion correspondante par l'intermédiaire d'un fil conducteur 12 qui relie électriquement la fin d'une spire de la piste 4 à la borne de connexion électrique qui lui est associé. Pour ce faire, le fil conducteur 12 s'étend depuis la fin d'une spire tout en passant au travers du premier trou traversant 10, puis s'étend le long d'une face inférieure 13 cachée du substrat 3, puis au travers du deuxième trou traversant 11 pour se situer sur une face supérieure 14 du substrat 3 et enfin se lier à la borne de connexion associée. La face inférieure 13 est située au regard parallèlement de la surface de la structure 2 à inspecter. Le fil conducteur 12 qui s'étend le long de cette face inférieure 13 est représenté en traits pointillés figure 1. La face supérieure 14 du substrat 3 est opposée à la face inférieure 13. Le fil conducteur 12 peut être sous la forme d'un ruban d'un matériau conducteur d'électricité. Ainsi, des points de connexion placés à différents endroits de la piste 4 permettent d'estimer la longueur de la fissure 5 et donc de la crique 15.

Le contrôle de l'aspect de la structure 2 à l'aide du dispositif 1 selon l'invention s'effectue en deux étapes. La première étape consiste à interroger en courant continu la piste conductrice pour détecter une éventuelle crique 15 dans la structure 2. Puis, quelque soit le résultat obtenu pour cette première étape, une deuxième étape est lancée consistant à interroger en courant alternatif la piste conductrice 4. Cette deuxième étape vise à détecter un éventuel décollement au moins partiel du dispositif par rapport à la structure. La première étape débute par une alimentation en courant continu de la piste 4 du dispositif, puis par la mesure de la résistance électrique de la piste, et enfin à détecter une crique 15 au travers de la structure. Une crique 15 peut être détectée lorsqu'une différence de valeur est relevée entre la valeur de la résistance électrique mesurée lorsque la piste est dépourvue de fissure et la valeur de la résistance électrique lorsqu'une fissure apparaît dans la piste.

Lorsque la valeur de la résistance mesurée n'est pas infinie, alors le dispositif est intact. Lorsque la valeur de la résistance mesurée est infinie, alors le dispositif et donc la piste est coupée. La seconde étape débute par une alimentation en courant alternatif de la piste, puis par une mesure de la valeur d'une fréquence de résonnance générée par la piste 4. Une comparaison de la valeur relevée de fréquence de résonnance avec une valeur de référence de ladite fréquence de résonnance est aussi réalisée. Par valeur de référence, on entend une valeur de fréquence de résonnance mesurée lorsque le dispositif est placé au contact de la structure à inspecter sur toute sa surface de contact. La détection d'un décollement au moins partiel du dispositif est alors déduite lorsque la valeur relevée de fréquence de résonnance est différente de la valeur de référence de fréquence de résonnance. Par exemple, lorsque la fréquence de résonnance est élevée, il peut en être déduit que le dispositif 1 est situé accolé à la structure 2. Tandis que lorsque la fréquence de résonnance est faible, il peut en être déduit que le dispositif 1 s'est décollé au moins partiellement. La différence de fréquence de résonnance varie de quelque 100KHz à 100 MHz. Pour déterminer la proportion de surface du dispositif 1 qui s'est décollée de la structure 2, une comparaison de la valeur de la fréquence de résonnance mesurée lorsque le dispositif est accolé sur toute sa face inférieure à la structure (dite valeur de référence) avec la valeur de fréquence de résonnance relevée permettra de donner une idée de la proportion de surface restant encore accolée à la structure 2. Ces deux étapes d'interrogation peuvent se faire consécutivement.

35 Les deux étapes peuvent également être mises en oeuvre indépendamment l'une de l'autre. La première étape peut être facultative et la deuxième étape peut s'avérer seulement nécessaire car si le dispositif est testé en courant alternatif et que ce même dispositif est bien fixé à la structure à inspecter, alors apparaitra malgré tout une modification du signal du fait de la présence de la fissure 5 sur au moins une des spires mesurées.

Claims

REVENDICATIONS1 - Dispositif de test du type coupe fil pour inspecter une structure conductrice de l'électricité d'un aéronef, ledit dispositif étant destiné à être fixé sur ladite structure, ledit dispositif comportant - un substrat diélectrique cassant destiné à être fixé sur la structure, et - une piste conductrice de l'électricité revêtue sur le substrat, le substrat et ladite piste étant susceptibles de se rompre après apparition d'une crique dans la structure lorsque le substrat revêtu est fixé sur ladite structure, caractérisé en ce que - la piste forme au moins une spire, ladite spire formant un circuit oscillant générateur d'une fréquence de résonnance, une valeur mesurée de ladite fréquence étant fonction de la position du substrat revêtu par rapport à la structure.
2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat comporte plusieurs spires.
3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le substrat comporte 50 spires.
4 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce qu'une résistance électrique est mesurée sur la spire.
5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs pistes disposées espacées les unes par rapport aux autres et disposées les unes à côtés des autres.
6 - Procédé d'inspection d'une structure conductrice d'électricité d'un aéronef à l'aide du dispositif du type coupe fil selon l'une des revendications précédentes, comportant l'étape suivante - interroger en courant alternatif la piste conductrice pour détecter un éventuel décollement du dispositif par rapport à la structure.
7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporteles étapes suivantes - alimenter en courant alternatif la piste, - mesurer la valeur d'une fréquence de résonnance générée par la piste, - comparer la valeur relevée de ladite fréquence de résonnance avec une valeur de référence de fréquence de résonnance, ladite valeur de référence étant une valeur de fréquence de résonnance mesurée lorsque le dispositif est placé au contact de la structure à inspecter sur toute sa surface de contact, - détecter un éventuel décollement du dispositif lorsque la valeur relevée est différente de la valeur de référence.
8 - Procédé selon l'une des revendications 6 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante - préalablement à l'étape selon la revendication 5, interroger en courant continu la piste conductrice pour détecter une éventuelle crique dans la structure.
9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes - alimenter en courant continu la piste du dispositif, - mesurer la résistance électrique de la piste, - détecter une crique au travers de la structure lorsque la valeur mesurée de la résistance électrique de la piste est différente d'une valeur de référence de résistance électrique, ladite valeur de référence étant une valeur de résistance électrique mesurée lorsque la piste ne présente aucune fissure.30