DÉTECTION DE CONDITIONS DE GIVRAGE SUR UN AÉRONEF DOMAINE DE L'INVENTION [0001] L'invention concerne de manière générale des systèmes et des procédés de détection de conditions de givrage sur un aéronef. L'invention concerne plus précisément des systèmes et des procédés de détection de conditions de givrage par la détection d'humidité sur le pare-brise d'un aéronef et de détection de la température extérieure à ou en dessous de la température de gel. ARRIÈRE-PLAN [0002] Le givrage des aéronefs a posé un problème dès le début des vols motorisés. Il y a eu des centaines d'accidents mortels lorsque le givrage de l'aéronef était la cause primaire ou un facteur contribuant. Certains des accidents dus au givrage les plus remarqués au cours des vingt dernières années comprennent le vol American Eagle 4184 près de Chicago, IL, le vol Colgan Air 3407 près de Buffalo, NY, et le vol Air France 447 sur l'Atlantique Sud. Chacun de ces accidents s'est traduit par la perte de tous les passagers et de tout l'équipage. [0003] Il existe divers détecteurs de conditions de givrage connus. Ceux-ci comprennent des capteurs avec des éléments vibrants (changement de fréquence avec l'accumulation de glace) et des éléments rotatifs (la charge électrique augmente dans des conditions de givrage). D'autres capteurs détectent les conditions de givrage en détectant l'humidité ainsi que les températures inférieures à la température de gel. [0004] Toutefois, les détecteurs de conditions de givrage pour aéronefs électromécaniques traditionnels nécessitent une sonde ou un élément optique qui dépasse à l'extérieur de l'aéronef. Malheureusement, ces sondes ou éléments optiques nécessitent typiquement le rajout d'un trou dans le fuselage de l'aéronef afin de recevoir la sonde ou l'élément optique, compromettant ainsi l'intégrité structurelle de l'aéronef. RÉSUMÉ [0005] Cette invention concerne des procédés et des systèmes de détection de 30 conditions de givrage sur un aéronef. Avantageusement, ces systèmes et procédés ne nécessitent pas l'ajout d'un trou dans le fuselage de l'aéronef. Dans certains 1 modes de réalisation, un capteur de pression est fixé sur une surface interne du pare-brise de l'aéronef et les conditions de givrage sont déterminées lorsque (1) de l'humidité est détectée et (2) lorsque la température de l'air extérieure est à ou en dessous de la température de gel. [0006] Dans un mode de réalisation, un système de détection de conditions de givrage pour un aéronef peut comprendre un capteur d'humidité, un capteur de température extérieure, et une unité de commande qui détermine lorsque les conditions de givrage sont présentes en fonction de signaux reçus du capteur d'humidité et du capteur de température extérieure. Le capteur d'humidité peut être disposé sur un pare-brise interne de l'aéronef, et le pare-brise peut comprendre un système de chauffage. En plaçant le capteur d'humidité sur la surface interne du pare-brise, il n'est pas nécessaire de rajouter des trous dans l'aéronef. En utilisant le système de chauffage dans le pare-brise, l'eau gelée sur le pare-brise fond, permettant au capteur d'humidité de continuer de fonctionner dans des conditions de glace ou de neige. [0007] Dans un autre mode de réalisation, le détecteur peut déterminer que des conditions de givrage sont présentes lorsque le capteur d'humidité détermine que de l'humidité est présente sur le pare-brise et que le capteur de température extérieure détermine que la température extérieure est à ou en dessous de la température de gel. Dans un autre mode de réalisation encore, le capteur d'humidité peut comprendre un émetteur et un détecteur positionnés l'un par rapport à l'autre de sorte que la lumière venant de l'émetteur soit réfractée au niveau d'une surface externe du pare-brise et soit détectée par le détecteur. Dans d'autres modes de réalisation, le capteur d'humidité peut ne pas comprendre de système de chauffage indépendant qui fait fondre l'eau gelée. [0008] Dans certains modes de réalisation, le capteur d'humidité peut activer un système de dégivrage ou d'antigivrage sur l'aéronef lorsque l'unité de commande détermine que des conditions de givrage sont présentes. Dans certains modes de réalisation, le capteur de température extérieure peut comprendre un calculateur de données de l'air. [0009] Dans un mode de réalisation, une unité de commande pour déterminer le moment où des conditions de givrage sont présentes sur la surface externe d'un aéronef peut comprendre une première entrée pour recevoir une condition d'humidité sur le pare-brise de l'aéronef, une seconde entrée pour recevoir une température extérieure, et une sortie qui fournit une indication de conditions de givrage, la condition de givrage étant déterminée en fonction de la première entrée et de la 2 seconde entrée. La condition d'humidité peut être fournie par un capteur d'humidité disposé sur une surface interne du pare-brise, et le pare-brise peut comprendre un système de chauffage. En plaçant le capteur d'humidité sur la surface interne du pare-brise, il n'est pas nécessaire d'ajouter des trous dans l'aéronef. En utilisant le système de chauffage du pare-brise, l'eau gelée sur le pare-brise fond, permettant ainsi au capteur de température de continuer de fonctionner dans des conditions de glace et de neige. [0010] Dans un autre mode de réalisation, la condition de givrage peut être déterminée lorsque la première entrée indique que de l'humidité est présente sur le pare-brise, et lorsque la seconde entrée indique que la température extérieure est à ou en dessous de la température de gel. Dans encore un autre mode de réalisation, la condition d'humidité peut être déterminée en utilisant un émetteur et un détecteur positionnés relativement de sorte que la lumière venant de l'émetteur soit réfractée au niveau d'une surface externe du pare-brise et qu'elle soit détectée par le détecteur. [0011] Dans certains modes de réalisation, la sortie peut comprendre un signal à destination d'un système de dégivrage ou d'antigivrage dans l'aéronef afin de lancer le dégivrage ou l'antigivrage. Dans certains modes de réalisation, la seconde entrée peut être fournie par un calculateur de données de l'air à bord de l'aéronef. [0012] Dans un mode de réalisation, un procédé de détection de conditions de givrage sur un aéronef peut consister à déterminer si de l'humidité est présente sur le pare-brise de l'aéronef, à déterminer une température extérieure, et à déterminer que des conditions de givrage sont présentes en fonction de la présence d'humidité sur le pare-brise de l'aéronef et de la température extérieure. Le capteur d'humidité peut être disposé sur une surface interne du pare-brise de l'aéronef, et le pare-brise peut comprendre un système de chauffage. En plaçant le capteur d'humidité sur la surface interne du pare-brise, il n'est pas nécessaire d'ajouter des trous dans l'aéronef. En utilisant le système de chauffage du pare-brise, l'eau gelée sur le pare-brise fond, permettant ainsi au capteur de température de continuer de fonctionner dans des conditions de glace et de neige. [0013] Dans un autre mode de réalisation, les conditions de dégivrage peuvent être déterminées lorsqu'il a été déterminé que de l'humidité est présente sur le pare-brise et qu'il a été déterminé que la température extérieure est à ou en dessous de la température de gel. Dans un autre mode de réalisation encore, la présence d'humidité peut être déterminée en utilisant un émetteur et un détecteur positionnés 3 relativement de sorte que la lumière venant de l'émetteur soit réfractée au niveau d'une surface externe du pare-brise et qu'elle soit détectée par le détecteur. [0014] Dans certains modes de réalisation, le procédé peut également consister à activer un système de dégivrage ou d'antigivrage dans l'aéronef afin de lancer le dégivrage ou l'antigivrage lorsqu'il a été déterminé que des conditions de givrage sont présentes. Dans certains modes de réalisation, déterminer la température extérieure consiste à accéder à un calculateur des données de l'air. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS [0015] La figure 1A représente une vue intérieure d'un cockpit selon un mode de réalisation. La figure 1B représente un exemple de vue extérieure de l'avant de l'aéronef du mode de réalisation de la figure 1A. La figure 1C représente un exemple d'une vue rapprochée du pare-brise des figures 1A et 1B. [0016] La figure 2 représente un exemple de logique de détection de conditions de givrage sur un aéronef, utilisant une entrée d'un capteur d'humidité sur la surface interne du pare-brise de l'aéronef et une entrée d'un capteur de température extérieure, selon un mode de réalisation. [0017] La figure 3 représente un exemple de procédé de détection de conditions de givrage sur un aéronef selon un mode de réalisation.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE [0018] Dans la description des modes de réalisation qui suit, il sera fait référence aux dessins d'accompagnement qui font partie de la description, et qui sont représentés uniquement pour illustrer des modes de réalisation spécifiques dans lesquels le sujet revendiqué peut être mis en pratique. Il convient de noter que d'autres modes de réalisation peuvent être utilisés et que des changements structurels peuvent être apportés sans quitter la portée du sujet revendiqué. [0019] Afin de diminuer les dommages sur l'intégrité structurelle du fuselage de l'aéronef, la présente invention décrit un système de détection de conditions de givrage consistant à placer un capteur d'humidité sur la surface interne du pare-brise de l'aéronef. Afin de garantir que le système de détection de condition de givrage puisse fonctionner dans des conditions de neige et de glace, le système de chauffage dans le pare-brise peut être utilisé pour liquéfier l'eau gelée sur le pare-brise. 4 [0020] Dans un mode de réalisation, un système de détection de conditions de givrage pour aéronef peut comprendre un capteur d'humidité, un capteur de température extérieure, et une unité de commande qui détermine lorsque des conditions de givrage sont présentes en fonction de signaux reçus du capteur d'humidité et du capteur de température extérieure. Le capteur d'humidité peut être disposé sur un pare-brise interne de l'aéronef, et le pare-brise peut comprendre un système de chauffage. En plaçant le capteur d'humidité sur la surface interne du pare-brise, il n'est pas nécessaire de rajouter des trous dans l'aéronef. En utilisant le système de chauffage dans le pare-brise, l'eau gelée sur le pare-brise fond, permettant au capteur d'humidité de continuer de fonctionner dans des conditions de glace ou de neige. [0021] La figure 1A représente une vue intérieure d'un cockpit 100 selon un mode de réalisation. Le cockpit 100 comprend un pare-brise 104 et un panneau de commande 106. Dans les coins en bas à gauche et en bas à droite du pare-brise se trouvent deux capteurs d'humidité 102A et B, respectivement. Il convient de noter que les capteurs d'humidité 102A et B peuvent être positionnés en un quelconque endroit sur le pare-brise, et que les coins en bas à gauche et en bas à droite sont donnés uniquement à titre d'illustration. En outre, certains modes de réalisation peuvent comprendre un capteur d'humidité ou plus de deux capteurs d'humidité. [0022] La figure 1B décrit un exemple d'une externe de l'avant de l'aéronef comprenant le cockpit 100. Comme on le voit plus clairement dans la figure 1B, le capteur d'humidité 102A est positionné sur la surface interne du pare-brise 104. Bien que non visible dans la figure 1B, le capteur d'humidité 102B est positionné de manière similaire sur la surface interne du pare-brise. En fixant le capteur sur la surface interne du pare-brise, des modes de réalisation exemplaires permettent de détecter avantageusement la présence d'humidité sans compromettre l'intégrité structurelle de l'aéronef, comme par la nécessité de rajouter un trou dans le fuselage de l'aéronef. [0023] Les capteurs d'humidité 102A et B peuvent être utilisés pour donner une condition d'humidité (humidité présente/humidité absente) à l'unité de commande. L'unité de commande peut également recevoir une température extérieure. Dans certains modes de réalisation, lorsque de l'humidité est présente sur le pare-brise et que la température extérieure est à ou en dessous de la température de gel, l'unité de commande détermine que des conditions de givrage sont présentes. L'unité de commande peut alors lancer une alarme ou une autre indication de condition de 5 givrage, ou peut signaler à l'équipement de dégivrage ou d'antigivrage de démarrer un procédé de dégivrage ou d'antigivrage. [0024] Les capteurs d'humidité 102A et B peuvent utiliser la loi de Snell afin de détecter l'humidité sur le pare-brise. Un exemple de capteur d'humidité positionné sur la surface interne du pare-brise et utilisant la loi de Snell est décrit dans le brevet US N°5 898 183. Dans certaines variations, le capteur d'humidité comprend un émetteur et détecteur positionnés relativement de sorte que la lumière venant de l'émetteur soit réfractée au niveau d'une surface externe du pare-brise et qu'elle soit détectée par le détecteur. L'humidité sur la surface externe du pare-brise réduit la quantité de lumière réfractée. [0025] La figure 1C décrit un exemple de vue rapprochée du pare-brise 104 des figures 1A et 1B. Les capteurs d'humidité 102A et 102B sont représentés dans les coins du pare-brise. Le capteur d'humidité 102A est en écorché et agrandi pour des raisons de clarté. Le capteur d'humidité 102A comprend un émetteur 110 et un détecteur 112. Comme décrit précédemment, l'émetteur 110 et le détecteur 112 peuvent être utilisés pour détecter l'humidité sur la surface du pare-brise. [0026] Un système de chauffage installé dans le pare-brise peut être utilisé pour garantir que toutes les molécules d'eau sur le pare-brise de l'aéronef restent à l'état liquide, permettant ainsi au capteur d'humidité de fonctionner dans des conditions de glace et de neige. Il n'est ainsi pas nécessaire d'équiper le capteur d'humidité d'un système de chauffage qui lui est propre. Dans un mode de réalisation, le pare-brise de l'aéronef peut être multicouche. Une couche transparente centrale peut être conductrice pour chauffer le pare-brise. Le système de chauffage peut être actionné manuellement ou être automatique. La couche transparente centrale peut être entourée par d'autres couches transparentes, les exemples comprenant du verre trempé, du verre acrylique et du LexanTm. [0027] Dans certains modes de réalisation, un émetteur plus puissant qu'un émetteur pour une couche unique peut être utilisé. De manière similaire, un détecteur plus sensible peut être utilisé. Cela permet de compenser les réflexions et les réfractions qui peuvent être dues à des couches de verre multiples et pouvant diminuer l'efficacité du capteur. Certains modes de réalisation peuvent également utiliser des techniques radar pour améliorer le rapport signal-bruit. Dans un exemple, une impulsion d'émetteur est modulée en fréquence par une modulation « chirp » de signal balayé à basse fréquence qui est ensuite corrélée à une extrémité de réception. La technique chirp/compression d'impulsion peut être utilisée pour améliorer le rapport signal-bruit de détection à travers des couches de verre multiples. [0028] Dans certains modes de réalisation, la température extérieure est fournie par un calculateur de données de l'air. L'unité de commande peut être conçue pour donner une indication avant que les conditions de givrage ne soient imminentes, comme un degré ou deux au-dessus de la température de gel en association avec la présence d'humidité sur le pare-brise. [0029] Dans certains modes de réalisation, la détermination des conditions de givrage peut être ajustée pour tenir compte des variations d'altitude et autres conditions environnementales. Par exemple, le point de congélation de l'eau augmente avec l'altitude (du fait de la diminution de la pression avec l'altitude). En outre, le point de congélation de l'eau peut diminuer avec l'altitude du fait que l'eau peut être plus pure à des altitudes plus élevées. Par exemple, des gouttelettes super froides peuvent entraîner très rapidement un givrage sévère. Même si les gouttelettes se trouvent dans de l'air en dessous de la température de gel, les gouttelettes ont besoin d'une perturbation pour passer d'un état liquide à un état solide. L'impact de l'aéronef heurtant les gouttelettes super froides peut faire que les gouttelettes d'eau s'accumulent rapidement en glace sur l'aéronef. Ces considérations environnementales entre autres peuvent être factorisées dans la détermination des conditions de givrage. [0030] Le calculateur de données de l'air peut fournir une température de l'air extérieure ou température de l'air totale (TAT) due à l'augmentation de la température de l'air à l'impact (température d'air Ram) pour des aéronefs à relativement grande vitesse (jets subsoniques). En utilisant le calculateur de données de l'air, il n'est pas nécessaire d'utiliser de capteurs de température additionnels sur l'aéronef. [0031] Les détecteurs de conditions de givrage décrits présentement peuvent être particulièrement avantageux dans des aéronefs certifiés pour des vols en givrage connu (FIKI). Les aéronefs FIKI sont typiquement équipés de systèmes de chauffage sur le pare-brise et doivent pouvoir détecter des conditions de givrage. [0032] Dans certains modes de réalisation, un «système de conseil» peut être lancé suite à la détection de conditions de givrage. Dans ces modes de réalisation, l'équipage est averti de la présence de conditions de givrage, et l'équipage peut alors déterminer quelles actions, le cas échéant, sont nécessaires pour remédier à la situation. Par exemple, l'équipage peut demander une altitude différente pour passer dans de l'air plus chaud, mettre en marche un système d'antigivrage de carlingue, ou 7 juste contrôler la situation et voir si elle continue à progresser ou si elle régresse. Dans d'autres modes de réalisation, un «système primaire» peut comprendre un signal vers l'équipement d'antigivrage de l'aéronef. L'équipement d'antigivrage de l'aéronef peut être automatiquement activé afin d'empêcher la glace de s'accumuler sur les surfaces critiques, comme les entrées des moteurs. Certains modes de de réalisation peuvent comprendre un système de conseil et un système primaire. [0033] La figure 2 décrit un exemple de logique 200 pour détecter des conditions de givrage sur un aéronef en utilisant une entrée du capteur d'humidité sur la surface interne du pare-brise de l'aéronef et une entrée d'un capteur de température extérieure, selon un mode de réalisation. Une micro-unité de commande reçoit les entrées 202 et 204. L'entrée 202 fournit une logique (1 ou 0) du capteur d'humidité situé sur l'intérieur du pare-brise de l'aéronef. L'entrée 204 est une température fournie par le calculateur de données de l'air. Dans le mode de réalisation de la figure 2, la température peut être fournie par l'un quelconque de SAT, TAT et RAM. Il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que la présente invention ne se limite pas à ce type particulier de rapport de température. [0034] La micro-unité de commande fournit des sorties 210, 212 et 214, la sortie 210 donne une alerte pour l'équipage indiquant la présence de conditions de givrage. Dans l'exemple de la figure 2, la sortie 210 est connectée à une alarme visuelle 220.
Dans certains modes de réalisation, des alarmes audio ou informatiques peuvent être utilisées. La sortie 212 donne des informations au système informatique de l'aéronef via un flux de données numériques. La sortie 214 envoie un signal vers un équipement d'antigivrage. L'alimentation de l'équipement d'antigivrage peut être commandée par un commutateur 224. La sortie 214 peut également être connectée à un relai 222, qui peut s'avérer avantageux pour des exigences de courants élevés dans certaines applications. [0035] Il est clair que la logique 200 est donnée uniquement à titre d'exemple, et que d'autres systèmes peuvent être utilisés pour mettre en oeuvre les systèmes et procédés décrits présentement. Ces systèmes peuvent comprendre des systèmes 30 informatiques. [0036] La figure 3 représente un exemple du procédé 300 de détection de conditions de givrage sur un aéronef, selon un mode de réalisation. Le procédé 300 consiste à déterminer 302 si de l'humidité est présente sur le pare-brise de l'aéronef, à déterminer 304 si la température extérieure est à ou en dessous de la température 35 de gel, et à déterminer 306 si des conditions de givrage sont présentes en fonction des déterminations effectuées dans les étapes 302 et 304. Dans le procédé 300, 8 l'étape de détermination 302 est facilitée par un capteur d'humidité disposé sur la surface interne de l'aéronef. Dans certains modes de réalisation, le pare-brise comprend un système de chauffage. [0037] Dans un autre mode de réalisation, les conditions de givrage peuvent être déterminée lorsqu'il a été établi que de l'humidité est présente sur le pare-brise et que la température extérieure est à ou en dessous de la température de gel. Dans un autre mode de réalisation, la présence d'humidité peut être déterminée en utilisant la loi de Snell. [0038] Dans certains modes de réalisation, le procédé peut également consister à activer un système de dégivrage ou d'antigivrage dans l'aéronef afin de lancer un dégivrage ou un antigivrage lorsqu'il a été déterminé que des conditions de givrage sont présentes. Dans certains modes de réalisation, déterminer la température extérieure peut consister à accéder à un calculateur de données de l'air. [0039] L'homme de l'art remarquera que de nombreuses modifications et combinaisons possibles de ces modes de réalisation peuvent être utilisées, tout en employant les mêmes mécanismes et méthodologies de base sous-jacents. La description qui précède a été écrite à des fins d'explication en se référant à des modes de réalisation spécifiques. Toutefois, les propos illustratifs ci-dessus n'ont pas pour but d'être exhaustifs ni de limiter l'invention aux formes précises divulguées. De nombreuses modifications et variations sont possibles au regard des enseignements susmentionnés. Ces modes de réalisation ont été choisis et décrits afin d'expliquer les principes de l'invention et leurs applications pratiques, et pour permettre à d'autres personnes qualifiées dans ce domaine d'utiliser au mieux l'invention et ses divers modes de réalisation avec diverses modifications qui conviennent pour l'utilisation particulière envisagée. [0040] Si la présente spécification comprend de nombreuses spécificités, celles-ci ne doivent pas être entendues comme des limitations à la portée de ce qui est présentement revendiqué ou pourrait être revendiqué, mais plutôt comme des descriptions de caractéristiques spécifiques aux modes de réalisation particuliers.
Certaines caractéristiques décrites dans la spécification dans le contexte de modes de réalisation distincts peuvent également être mises en oeuvre de manière combinée dans un seul mode de réalisation. Inversement, diverses caractéristiques décrites dans le cadre d'un mode de réalisation unique peuvent également être mises en oeuvre séparément dans de multiples modes de réalisation ou dans une quelconque sous-combinaison.