FR3027872B1 - Bobines de chauffage par induction a chauffage uniforme - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un système de chauffage par induction (200) utilisant un suscepteur ferromagnétique (110) monté à proximité de l'extérieur d'une surface de vol d'un aéronef. Au moins une bobine électriquement conductrice (120) est montée à proximité du suscepteur ferromagnétique (110). L'au moins une bobine électriquement conductrice (120) est alimentée par une première source (161a) à une première fréquence. Au moins une bobine de compensation (160) est montée à proximité du suscepteur ferromagnétique (110), ayant une géométrie déterminée pour fournir sensiblement un flux net nul par rapport à l'au moins une bobine électriquement conductrice (120) et positionnée pour induire un chauffage par induction là où la première pluralité de bobines électriquement conductrices manque de couverture de chauffage par induction induit. L'au moins une bobine de compensation (160) est alimentée par une deuxième source de courant alternatif (161b) à une deuxième fréquence.
Description
BOBINES DE CHAUFFAGE PAR INDUCTION À CHAUFFAGE UNIFORME
Des modes de réalisation de l'invention concernent en général des systèmes de prévention de formation de givre sur des aéronefs et, plus particulièrement, des modes de réalisation pour des géométries de bobines pour un système de chauffage par induction utilisant une paire de bobines connectées à un premier système d’alimentation et une troisième bobine connectée à un deuxième système d’alimentation qui produit un chauffage uniforme dans une feuille de suscepteur ("susceptor sheet" en anglais). Fa géométrie des bobines est déterminée pour fournir un couplage à flux nul entre la paire de bobines et la troisième bobine avec pour résultat un couplage minimum entre les deux systèmes d’alimentation.
Dans le présent document, une bobine est constituée par un ensemble de spires qui peut être réduit à une seule spire.
Un système antigivrage à chauffage par induction pour une utilisation dans un aéronef incorpore généralement un suscepteur ferromagnétique, une ou plusieurs bobines de chauffage et une alimentation électrique pour fournir un courant alternatif aux bobines. Pour le chauffage d'un bord d’attaque d’aile, le suscepteur est soit intégré dans la protection anti-érosion de l’aile, soit est placé immédiatement derrière la protection anti-érosion et en bon contact thermique avec celle-ci. Fes bobines de chauffage sont placées immédiatement derrière le suscepteur. Quand un courant alternatif circule dans les bobines, le champ magnétique produit par les bobines est couplé de manière inductive dans le suscepteur ferromagnétique. Avec un flux magnétique qui varie dans le suscepteur, des courants électriques sont induits dans le suscepteur et, du fait que le suscepteur a une résistivité électrique, il en résulte un chauffage par effet Joule dans le suscepteur. Quand la puissance thermique par unité de surface du chauffage par effet Joule à l’intérieur du suscepteur est plus grande que le transfert de chaleur du suscepteur au milieu environnant, la température du suscepteur augmente. Fe concept de chauffage par induction a plusieurs avantages dans des systèmes d’antigivrage. Du point de vue électrique, il est très efficace et la chaleur est déposée immédiatement dans les composants du véhicule sur lesquels on souhaite éviter la formation de givre. Il offre également un système qui est facile à installer et nécessite peu ou pas de fixations.
Les contraintes de conception pour des systèmes de chauffage par induction sur des véhicules favorisent l’utilisation de bobines plates, telles que des galettes spiralées. La bobine suivra généralement le contour du suscepteur, qui est à son tour modelé pour suivre le profil de la surface sur laquelle une protection contre le givre est désirée, telle qu’un bord d’attaque d’aile ou le carénage avant de la nacelle de moteur. La géométrie de la galette spiralée aboutira toujours à une zone dans laquelle la composante tangentielle du champ magnétique est un minimum. Ce minimum du champ se produit parce que le flux de courant dans les filaments des deux côtés de cette zone est dans des directions opposées et le champ magnétique produit par ces flux de courant s’annule au centre de la bobine. Dans une galette spiralée circulaire, le minimum du champ se trouve à l’origine intérieure de la spirale. Pour une spirale ellipsoïdale allongée, le minimum du champ se produit le long d’un segment de ligne au milieu de la bobine. La zone sur le suscepteur qui est adjacente au minimum du champ sur la bobine sera chauffée beaucoup moins que le reste du suscepteur. La composante normale du champ magnétique incident produit un échauffement minimal dans le suscepteur. En outre, le transfert de chaleur sur le véhicule est tel qu’il est principalement transversal à l’épaisseur du suscepteur. De plus, l’épaisseur du suscepteur est faible. Ainsi, il existe un transfert de chaleur négligeable à l’intérieur du suscepteur depuis les parties du suscepteur où le champ magnétique est substantiel vers la partie du suscepteur où le champ magnétique est à un minimum.
En raison de ces conditions fonctionnelles physiques, il existera toujours un point froid relatif sur le suscepteur. Le courant à travers toute la bobine doit être suffisant pour maintenir ce point au-dessus d’une température à laquelle le givre se formera. Ce courant est très supérieur à celui nécessaire pour maintenir d’autres parties du suscepteur au-dessus de la température de formation de givre, et ainsi, le chauffage par induction sera moins efficace qu’il ne le serait si toutes les parties du suscepteur étaient chauffées juste suffisamment pour le maintenir au-dessus de la température de formation de givre. De plus, des parties du suscepteur qui ont la plus grande quantité de chauffage ont le potentiel nécessaire pour atteindre une température suffisamment élevée pour endommager thermiquement la structure du véhicule qui est à proximité du suscepteur.
Il est donc souhaitable de fournir un système de chauffage par induction structural qui élimine des points froids induits par la géométrie pour permettre un chauffage plus uniforme du suscepteur dans un système de protection contre le givre.
La demande dont la présente demande revendique la priorité est co-pendante avec la demande de brevet US n° 14/195 491 déposée le 03/03/2014 avec pour titre SYSTEMS AND METHODS FOR PREDICTING AND CONTROLLING ICE FORMATION (systèmes et procédés pour déceler la formation de glace ainsi que pour effectuer le dégivrage) ayant un cessionnaire commun avec la présente demande.
Des modes de réalisation donnés à titre d'exemples fournissent un système de chauffage par induction comprenant un suscepteur ferromagnétique monté à proximité de l’extérieur d’une surface de vol d’un aéronef. Au moins une bobine électriquement conductrice est montée à proximité du suscepteur ferromagnétique. L’au moins une bobine électriquement conductrice est alimentée par une première source d’alimentation à une première fréquence. Au moins une bobine de compensation est montée à proximité du suscepteur ferromagnétique, ayant une géométrie déterminée pour fournir sensiblement un flux net nul par rapport à Tau moins une bobine électriquement conductrice et positionnée pour induire un chauffage par induction là où la première pluralité de bobines électriquement conductrices manque de couverture de chauffage par induction induit. L’au moins une bobine de compensation est alimentée par une deuxième source de courant alternatif à une deuxième fréquence.
Un procédé pour fournir un chauffage par induction uniforme pour le dégivrage et T antigivrage de surfaces de vol sur un aéronef est fourni par les modes de réalisation décrits, dans lesquels on fournit un suscepteur ferromagnétique à proximité de l’extérieur d’une surface de vol d’un aéronef. Une première pluralité de bobines électriquement conductrices est montée à proximité du suscepteur ferromagnétique pour chauffer par induction le suscepteur ferromagnétique. Au moins une bobine de compensation est montée à proximité du suscepteur ferromagnétique, ayant une géométrie déterminée pour fournir sensiblement un flux net nul par rapport à Tau moins une bobine électriquement conductrice et positionnée pour induire un chauffage par induction là où la première pluralité de bobines électriquement conductrices manque de couverture de chauffage par induction induit.
Les caractéristiques, fonctions et avantages qui ont été traités peuvent être obtenus indépendamment dans divers modes de réalisation de la présente description ou peuvent être combinés dans d’autres modes de réalisation encore, dont d’autres détails peuvent être observés en référence à la description ci-dessous et aux dessins.
La Figure IA est une vue latérale en coupe d’un suscepteur et de bobines de système de chauffage par induction sur un bord d’attaque d’aile ;
La Figure IB est une vue en coupe partielle dans le sens de l’envergure suivant les lignes FIG. 1B-FIG. IB sur la Figure IA ;
La Figure IC est une vue arrière du système de chauffage par induction de la Figure IA ;
La Figure 2A est une vue schématique d’une paire de bobines de chauffage par induction avec une bobine de compensation pour un chauffage uniforme et des sources d’alimentation associées ;
La Figure 2B est une vue en coupe de la paire de bobines de chauffage par induction et de la bobine de compensation de la Figure 2A ;
La Figure 2C est une vue schématique des bobines de chauffage par induction avec une bobine de compensation pour un chauffage uniforme et une variante d’agencement de sources d’alimentation ;
La Figure 3 est une vue schématique d’une paire de bobines de chauffage par induction avec une paire de bobines de compensation pour un chauffage uniforme ;
La Figure 4A est une vue arrière en perspective d’un système de chauffage par induction utilisant des bobines de solénoïde pour un bord d’attaque de nacelle ;
La Figure 4B est une vue partielle de détail du système de chauffage par induction à bobines de solénoïde de la Figure 4A ;
La Figure 5 est une vue partielle de détail des bobines de solénoïde avec une bobine de compensation associée ; et
La Figure 6 est un organigramme d’un procédé pour un chauffage par induction uniforme pour le dégivrage et Γ antigivrage de surfaces de vol sur un aéronef mettant en œuvre les modes de réalisation décrits.
Les modes de réalisation décrits ici fournissent une géométrie de bobine qui fournit un chauffage uniforme sur la totalité du suscepteur. Des modes de réalisation illustratifs utilisent une paire de bobines, câblées en série pour fournir un chauffage maximal le long de la ligne de pointe avant du bord d’attaque. Le chauffage par induction du suscepteur par chaque bobine a un point froid dans un emplacement éloigné du bord d’attaque. Une bobine de compensation est superposée par-dessus la paire de bobines avec une géométrie relative définie pour un couplage de flux nul avec la paire de bobines et fournissant de la chaleur au suscepteur au niveau des points froids de la paire de bobines. La bobine de compensation est alimentée par une alimentation électrique indépendante de l’alimentation électrique qui alimente la paire de bobines. La géométrie de la bobine de compensation est prédéterminée pour prévoir qu’un flux magnétique net provenant de la paire de bobines qui établit un lien avec la bobine de compensation est essentiellement nul. Cette géométrie est un couplage à flux nul net et l’inductance mutuelle entre la paire de bobines et la bobine de compensation est négligeable. Par symétrie, la tension totale induite sur la paire de bobines par le flux magnétique émanant de la bobine de compensation est essentiellement nulle. De cette manière, les deux alimentations électriques indépendantes n’interfèrent pas l’une avec l’autre. Des galettes spiralées ou des solénoïdes segmentés bobinés de façon toroïdale, comme celles pouvant exister dans des systèmes d’antigivrage pour le carénage avant d’une nacelle de moteur, peuvent être utilisées pour les bobines.
En se référant aux dessins, une coupe transversale latérale d’un suscepteur et d’une paire de bobines de chauffage est représentée sur la Figure IA dans une configuration typique pour une application d’antigivrage pour un bord d’attaque d’aile. La direction de déplacement du véhicule serait généralement vers la gauche sur la Figure IA. Un système de chauffage par induction 100 comporte un suscepteur 110 ("susceptor" en anglais) et une paire de bobines de chauffage 120. Le suscepteur 110 peut être une feuille métallique ou en alliage de métaux. Une ligne de pointe avant de bord d’attaque est indiquée par la référence 105. Le suscepteur 110 suit le profil du bord d’attaque d’aile. Une vue en coupe telle que représentée par des lignes FIG. 1B-FIG.1B sur la Figure IA d’un segment supérieur du système 100 est représentée sur la Figure IB, démontrant que le profil s’étend dans la page, comme il ferait le long d’une portion de la longueur de l’aile. Comme cela est plus visible sur une vue arrière de la paire de bobines de chauffage 120 suivant des lignes FIG. 1C-FIG.1C sur la Figure IA, la paire de bobines 120 comprend une bobine supérieure 130 et une bobine inférieure 140. La bobine supérieure 130 a une amenée de courant 135 ; et la bobine inférieure 140 a une amenée de courant 145. Les flèches montrent la direction relative du flux de courant à un instant donné. Les bobines supérieure et inférieure sont connectées électriquement par un conducteur 150 de manière que les deux bobines aient un courant dans la même direction le long de la ligne de pointe avant 105. Le chauffage par induction du suscepteur par la bobine supérieure 130 entraînera un point froid 132 et le chauffage par induction du suscepteur par la bobine inférieure 140 entraînera un point froid 142. Pour la spirale allongée des bobines 130 et 140, le minimum du champ se produit le long d’un segment de ligne au milieu de la bobine. Ce minimum de champ se produit parce que le flux de courant dans les filaments de chaque côté de cette zone est dans des directions opposées et le champ magnétique produit par ces courants s’annule au centre de la bobine. Pour le mode de réalisation représenté, la paire de bobines prennent la forme d’une paire allongée de bobines plates en spirale avec des coins carrés. Le nombre d’enroulements sur la figure est faible pour une meilleure visualisation. Le profil de spirale et le nombre d’enroulements peuvent varier dans des modes de réalisation réels comme nécessaire pour fournir le chauffage par induction désiré du suscepteur.
La configuration de base d’un exemple de réalisation des bobines de chauffage par induction avec un chauffage uniforme est représentée sur les Figures 2A et 2B. Le système de chauffage par induction 200 incorpore les éléments du système de chauffage par induction 100 illustré sur les Figures IA - IC, avec l’ajout d’une bobine de compensation, d'une troisième bobine 160, ayant des amenées de courant 162 et 164. La troisième bobine 160 est montée sur le dessus (intérieur) de la paire de bobines 120 pour le mode de réalisation représenté, et la troisième bobine 160 est symétrique par rapport à la ligne de pointe avant 105, comme l'est aussi la paire de bobines 120. La troisième bobine 160 est posée sur la paire de bobines 120 avec une relation géométrique dans laquelle le couplage de flux magnétique net de la paire de bobines 120 à la troisième bobine 160 est sensiblement nul ; une condition de couplage à flux nul ou flux nul net. La troisième bobine 160 est représentée avec une unique spire avec des coins carrés sur la Figure 2A, montée avec une portion de la bobine alignée sur le segment de ligne au milieu de chaque bobine de la paire de bobines 120 où le minimum du champ se produit là où le flux de courant dans les filaments de chaque côté est dans des directions opposées. Dans des variantes de modes de réalisation, la troisième bobine 160 peut comporter un nombre de spires arbitraire avec différentes formes géométriques positionnées pour fournir la condition de flux nul net par rapport à la paire de bobines 120. De manière similaire, le nombre de spires dans les bobines supérieure et inférieure 130 et 140 peut être inférieur ou supérieur à celui représenté sur la Figure 2A. Sur la figure 2A, les bobines supérieure et inférieure 130 et 140 sont représentées comme étant symétriques par rapport à la ligne de pointe avant 105. Toutefois, ceci n’est généralement pas une contrainte, spécialement du fait que la partie supérieure d’un bord d’attaque d’aile a habituellement une géométrie différente de la partie inférieure. Même avec une paire asymétrique, un espacement entre des filaments de bobine et le tracé géométrique de la troisième bobine 160 peuvent être ajustés de manière que la condition de couplage à flux nul net est maintenue.
Pour l'exemple de réalisation des Figures 2A et 2B, la paire de bobines 120 et la troisième bobine 160 ont des alimentations électriques indépendantes 161a et 161b et la fréquence des deux alimentations électriques est différente. Dans des modes de réalisation réels, la différence de fréquence peut être très petite. Si les trois bobines étaient alimentées à la même fréquence avec une différence de phase constante, les points froids de la paire de bobines ne seraient pas éliminés mais simplement déplacés dans une position différente. Le fonctionnement de la troisième bobine 160 à une fréquence différente de la paire de bobines 120 garantit que le chauffage moyen de la troisième bobine s’ajoute au chauffage moyen de la paire de bobines.
Dans un autre mode de réalisation représenté sur la Figure 2C, la paire de bobines 120 et la troisième bobine 160 sont connectées à la même alimentation électrique 161, avec la paire de bobines 120 en parallèle avec la troisième bobine 160. Toutefois, la troisième bobine 160 a un composant de réglage de phase 163 qui peut utiliser un solénoïde, un condensateur ou une combinaison de ceux-ci, sous la forme d’un circuit électronique en série avec la troisième bobine et connecté à la première alimentation électrique en courant continu 161 qui fournit une variation de phase de courant pour la troisième bobine de manière aléatoire dans le temps. Alors que la présence de la troisième bobine 160 fournit la majeure partie de l’amélioration dans l’uniformité de chauffage, par rapport à une paire de bobines uniquement, l’uniformité de chauffage peut être améliorée en outre en réglant l’espacement des filaments à la fois dans les directions horizontale et verticale sur les Figures 2A et 2C. Une commande du rapport de courants dans la paire de bobines 120 par rapport à la troisième bobine 160 par un dispositif de commande à microprocesseur 165 ou un dispositif de commande similaire associé à au moins une des alimentations électriques peut également être utilisée pour influencer l’uniformité de chauffage. Dans une application d’antigivrage réelle, une uniformité absolue peut ne pas être souhaitable. Par exemple, le transfert de chaleur maximal vers le milieu ambiant est généralement le long de la ligne de pointe avant du bord d’attaque et diminue en s’éloignant de la ligne de pointe avant. La distribution réelle du transfert de chaleur dépendra en général de la vitesse relative du véhicule et de l’angle d’attaque vers le flux d’air. En utilisant la commande de courant décrite ci-dessus, le chauffage du suscepteur peut être réglé pour s’adapter au taux de transfert de chaleur prévu vers le milieu ambiant.
Le couplage à flux nul avec la paire de bobines 120 peut également être obtenu avec de multiples bobines et de multiples couches de bobines. Par exemple, la bobine de compensation, la troisième bobine 160 sur la Figure 2A, pourrait être au contraire une deuxième paire de bobines 170, comprenant une bobine gauche 180 et une bobine droite 190, comme représenté sur la Figure 3. Une troisième couche de bobines, alimentée par une troisième alimentation électrique indépendante pourrait être également ajoutée sur le dessus de la deuxième couche de bobines formée par la deuxième paire de bobines 170. Au lieu d’une paire de bobines, trois bobines ou plus pourraient composer une couche de bobines.
Bien que décrit pour des modes de réalisation présentant une paire de bobines pour un chauffage sensiblement symétrique d’une surface telle qu’un bord d’attaque d’aile, une unique bobine pour un chauffage par induction aura un point froid similaire et une bobine de compensation avec une géométrie de flux nul net par rapport à l’unique bobine peut être utilisée pour fournir un chauffage uniforme du point froid.
En plus de la géométrie de bobine plate en spirale, les géométries de flux nul pour améliorer le chauffage uniforme peuvent être mises en œuvre dans un mode de réalisation utilisant des enroulements de bobine de solénoïde segmentés bobinés de façon toroïdale tels que ceux qui pourraient être utilisés pour fournir un antigivrage au carénage avant d’une nacelle de moteur. Le système de chauffage par induction de base 300 pour antigivrage de carénage avant utilisant de telles bobines de solénoïdes est représenté sur la Figure 4A. Comme représenté en détail sur la Figure 4B, les bobines comprennent un ensemble de solénoïdes segmentés 310, bobinés de façon toroïdale et placés à l’intérieur du carénage avant 320. Sur les Figures 4A et 4B, le diamètre du fil de bobine a été exagéré pour une meilleure visualisation. Les solénoïdes 310 pourraient être câblés ensemble en série, en parallèle ou une combinaison de série et parallèle. Le carénage avant 320 est représenté plus épais qui ne serait nécessaire pour une protection anti-érosion du fait que des passages creux sont souvent utilisés dans le carénage avant pour réduire le bruit. Le suscepteur 330, qui est également une protection anti-érosion dans le mode de réalisation représenté, couvre le carénage avant 320. La direction du flux magnétique à l’intérieur des solénoïdes est indiquée par les flèches 340. Comme visible sur la Figure 4, la polarisation des solénoïdes alterne autour du cercle de segments de bobine. Cette configuration chauffe efficacement le suscepteur 330, toutefois, elle produit des points froids 350 sur le suscepteur là où le flux magnétique tangentiel provenant de solénoïdes adjacents s’annule.
Une bobine additionnelle fournissant une géométrie de flux nul net par rapport aux solénoïdes est utilisée comme une bobine de compensation pour éliminer les points froids dans ce type de configuration et représentée sur la Figure 5. Sur la Figure 5, le carénage avant n’est pas représenté pour une meilleure visualisation. En plus des solénoïdes segmentés 310, une bobine à méandres 420, agissant comme la bobine de compensation, est placée dans un système de chauffage par induction 400. La bobine à méandres 420 fournit une boucle de bobine intermédiaire à chaque paire adjacente de solénoïdes 310 et fournit un flux magnétique tangentiel au niveau des points froids des solénoïdes segmentés 310. De manière analogue au cas avec les bobines plates en spirale, la bobine à méandres 420 est alimentée à partir d’une alimentation électrique différente de celle des solénoïdes segmentés 410. En outre, le flux magnétique net provenant des solénoïdes enfilés à travers la bobine à méandres est essentiellement nul, de sorte qu’il n’existe pas d’interférence entre les deux alimentations électriques indépendantes.
Comme représenté sur la Figure 6, les modes de réalisation décrits fournissent un procédé pour le chauffage par induction uniforme pour le dégivrage et l’antigivrage de surfaces de vol sur un aéronef. Une feuille de suscepteur ferromagnétique est fournie sur l’extérieur d’une de surface de vol d’un aéronef, étape 602. Une première pluralité de bobines électriquement conductrices est montée à proximité de la feuille suscepteur ferromagnétique pour chauffer par induction la feuille de suscepteur ferromagnétique, étape 604. La première pluralité de bobines électriquement conductrices est alimentée par une première source de courant alternatif à une première fréquence. Une bobine de compensation ayant au moins une bobine ou une deuxième pluralité de bobines électriquement conductrices est montée à proximité de la feuille de suscepteur ferromagnétique, ayant une géométrie déterminée pour fournir sensiblement un flux net nul par rapport à la première pluralité de bobines électriquement conductrices et positionnée pour induire un chauffage par induction là où la première pluralité de bobines électriquement conductrices manque de couverture de chauffage par induction induit, étape 606. La deuxième pluralité de bobines électriquement conductrices est alimentée par une deuxième source de courant alternatif à une deuxième fréquence.
Pour des modes de réalisation sélectionnés, la première pluralité de bobines électriquement conductrices et la bobine de compensation ou la deuxième pluralité de bobines électriquement conductrices sont positionnées de manière qu’un motif d’intensité de chaleur induite non uniforme prédéterminé soit réalisé sur la feuille de suscepteur, étape 608, pour s’adapter à une variation d’un motif de taux de transfert de chaleur de la feuille de suscepteur à un milieu ambiant adjacent résultant d’un modèle de flux d’air induit par la géométrie de forme sur les surfaces de vol. De plus, une commande du rapport de courants dans la première pluralité de bobines électriquement conductrices par rapport à la deuxième pluralité de bobines électriquement conductrices par un dispositif de commande à microprocesseur ou dispositif de commande similaire associé à au moins une des alimentations électriques peut affecter runiformité de chauffage, étape 610.
En outre, la description comprend des modes de réalisation selon les clauses suivantes :
Clause 1. Un système de chauffage par induction comprenant : un suscepteur ferromagnétique monté à proximité de l’extérieur d’une surface de vol d’un aéronef ; au moins une bobine électriquement conductrice montée à proximité du suscepteur ferromagnétique, ladite au moins une bobine électriquement conductrice étant alimentée par une première source de courant alternatif à une première fréquence ; et au moins une bobine de compensation montée à proximité du suscepteur ferromagnétique, ayant une géométrie déterminée pour fournir sensiblement un flux net nul par rapport à l’au moins une bobine électriquement conductrice et positionnée pour induire un chauffage par induction là où l’au moins une bobine électriquement conductrice manque de couverture de chauffage par induction induit, ladite au moins une bobine de compensation étant alimentée par une deuxième source de courant alternatif à une deuxième fréquence.
Clause 2. Le système de chauffage par induction tel que défini dans la clause 1, dans lequel l’au moins une bobine électriquement conductrice comprend une première pluralité de bobines électriquement conductrices.
Clause 3. Le système de chauffage par induction tel que défini dans la clause 2, dans lequel l’au moins une bobine de compensation comprend une deuxième pluralité de bobines électriquement conductrices.
Clause 4. Le système de chauffage par induction tel que défini dans la clause 2 ou 3, dans lequel la première pluralité de bobines électriquement conductrices comprend une paire de bobines plates en spirale.
Clause 5. Le système de chauffage par induction tel que défini dans la clause 4, dans lequel la paire de bobines plates en spirale est symétrique par rapport à une ligne de pointe avant et l’au moins une bobine de compensation comprend une troisième bobine qui est montée sur le dessus de la paire de bobines plates en spirale, symétrique par rapport à la ligne de pointe avant.
Clause 6. Le système de chauffage par induction tel que défini dans les clauses 2, 3, 4 ou 5, dans lequel l’au moins une bobine de compensation comprend une deuxième pluralité de bobines électriquement conductrices.
Clause 7. Le système de chauffage par induction tel que défini dans la clause 6, dans lequel la première pluralité de bobines électriquement conductrices comprend une paire de bobines plates en spirale.
Clause 8. Le système de chauffage par induction tel que défini dans la clause 7, dans lequel la paire de bobines plates en spirale est symétrique par rapport à une ligne de pointe avant et la deuxième pluralité de bobines électriquement conductrices comprend une deuxième paire de bobines montée sur le dessus de la paire de bobines plates en spirale symétrique par rapport à la ligne de pointe avant.
Clause 9. Le système de chauffage par induction tel que défini dans les clauses 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, dans lequel la deuxième source de courant alternatif comprend un composant de réglage de phase en série avec l’au moins une bobine de compensation et connecté à la première source de courant alternatif, qui fait varier la phase de courant d’une troisième bobine de manière aléatoire dans le temps.
Clause 10. Le système de chauffage par induction tel que défini dans la clause 9, dans lequel le composant de réglage de phase est sélectionné à partir d’un groupe comprenant un solénoïde, un condensateur ou une combinaison de ceux-ci.
Clause 11. Le système de chauffage par induction tel que défini dans les clauses 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, dans lequel la première pluralité de bobines électriquement conductrices comprend une pluralité de solénoïdes segmentés.
Clause 12. Le système de chauffage par induction tel que défini dans la clause 11, dans lequel l’au moins une bobine de compensation comprend une bobine à méandres montée pour fournir une boucle de bobine intermédiaire à chaque paire adjacente de solénoïdes.
Clause 13. Un procédé pour fournir un chauffage par induction uniforme pour le dégivrage et l’antigivrage de surfaces de vol sur un aéronef, comprenant : la fourniture d’une feuille de suscepteur ferromagnétique à proximité de l’extérieur de surfaces de vol d’un aéronef ; le montage d’une première pluralité de bobines électriquement conductrices à proximité du suscepteur ferromagnétique pour chauffer par induction le suscepteur ferromagnétique, ladite première pluralité de bobines électriquement conductrices étant alimentée par une première source de courant alternatif à une première fréquence ; et le montage d’au moins une bobine de compensation à proximité du suscepteur ferromagnétique, ayant une géométrie déterminée pour fournir sensiblement un flux net nul par rapport à l’au moins une bobine électriquement conductrice et positionnée pour induire un chauffage par induction là où la première pluralité de bobines électriquement conductrices manque de couverture de chauffage par induction induit, ladite une bobine de compensation étant alimentée par une deuxième source de courant alternatif à une deuxième fréquence.
Clause 14. Le procédé tel que défini dans la clause 13, dans lequel l’au moins une bobine de compensation comprend une deuxième pluralité de bobines électriquement conductrices.
Clause 15. Le procédé tel que défini dans les clauses 13 ou 14, dans lequel les surfaces de vol de l’aéronef comprennent un bord d’attaque de l’aile ou un carénage de moteur.
Clause 16. Le procédé tel que défini dans les clauses 13, 14 ou 15, dans lequel la deuxième source de courant alternatif comprend un circuit électronique en série avec l’au moins une bobine de compensation, ledit circuit électronique comprenant un solénoïde, un condensateur ou une combinaison de ceux-ci, connecté à la première source de courant alternatif et fournissant une variation de phase de courant dans la deuxième pluralité de bobines électriquement conductrices par rapport à la phase de courant dans la première pluralité de bobines électriquement conductrices.
Clause 17. Le procédé tel que défini dans les clauses 14, 15 ou 16, dans lequel les première et deuxième pluralités de bobines électriquement conductrices sont positionnées de manière qu’un motif d’intensité de chaleur induite non uniforme prédéterminé soit réalisé sur la feuille de suscepteur pour s’adapter à une variation d’un motif de taux de transfert de chaleur de la feuille de suscepteur à un milieu ambiant adjacent résultant d’un motif de flux d’air induit par la géométrie de forme sur les surfaces de vol.
Clause 18. Le procédé tel que défini dans les clauses 14, 15, 16 ou 17, comprenant en outre la commande d’un rapport de courants dans la première pluralité de bobines électriquement conductrices par rapport à la deuxième pluralité de bobines électriquement conductrices pour affecter l’uniformité du chauffage.
Clause 19. Le procédé tel que défini dans la clause 18, dans lequel l’étape de commande du rapport de courants est réalisée avec un dispositif de commande à microprocesseur associé à au moins une des sources d’alimentation.
Divers modes de réalisation de l’invention ayant maintenant été décrits en détail comme requis par la règlementation sur les brevets, l’homme du métier reconnaîtra des modifications et substitutions aux modes de réalisation spécifiques décrits ici. De telles modifications rentrent dans la portée et le but de la présente invention telle que définie dans les revendications jointes.
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. Aéronef comportant une surface de vol, caractérisé en ce qu’il comporte un système de chauffage par induction (200), comprenant : un suscepteur ferromagnétique (110) monté à proximité de l’extérieur de la surface de vol ; au moins une bobine électriquement conductrice (120) montée à proximité du suscepteur ferromagnétique (110), ladite au moins une bobine électriquement conductrice étant alimentée par une première source de courant alternatif (161a) à une première fréquence ; et au moins une bobine de compensation (160) montée à proximité du suscepteur ferromagnétique (110), ayant une géométrie déterminée pour fournir sensiblement un flux net nul par rapport à l’au moins une bobine électriquement conductrice (120) et positionnée pour induire un chauffage par induction là où l’au moins une bobine électriquement conductrice (120) manque de couverture de chauffage par induction induit, ladite au moins une bobine de compensation (160) étant alimentée par une deuxième source de courant alternatif (161b) à une deuxième fréquence.
- 2. Aéronef selon la revendication 1, dans lequel l’au moins une bobine électriquement conductrice (120) comprend une première pluralité de bobines électriquement conductrices.
- 3. Aéronef selon la revendication 2, dans lequel l’au moins une bobine de compensation (160) comprend une deuxième pluralité de bobines électriquement conductrices.
- 4. Aéronef selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel la première pluralité de bobines électriquement conductrices comprend une paire de bobines plates en spirale.
- 5. Aéronef selon la revendication 4, dans lequel la paire de bobines plates en spirale (120) est symétrique par rapport à une ligne de pointe avant (105) et l’au moins une bobine de compensation (160) comprend une troisième bobine qui est montée sur le dessus de la paire de bobines plates en spirale (120) symétrique par rapport à la ligne de pointe avant (105).
- 6. Aéronef selon les revendications 2, 3 et 4, dans lequel la paire de bobines plates en spirale est symétrique par rapport à une ligne de pointe avant (105) et la deuxième pluralité de bobines électriquement conductrices comprend une deuxième paire de bobines (170) montée sur le dessus de la paire de bobines plates en spirale symétrique par rapport à la ligne de pointe avant (105).
- 7. Aéronef selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la deuxième source de courant alternatif (161b) comprend un composant de réglage de phase (163) en série avec l’au moins une bobine de compensation et connecté à la première source de courant alternatif (161a), qui fait varier la phase de courant d’une troisième bobine (160) de manière aléatoire dans le temps.
- 8. Aéronef selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel la première pluralité de bobines électriquement conductrices comprend une pluralité de solénoïdes segmentés (310).
- 9. Aéronef selon la revendication 8, dans lequel l’au moins une bobine de compensation comprend une bobine à méandres (420) montée pour fournir une boucle de bobine intermédiaire à chaque paire adjacente de solénoïdes (310).
- 10. Procédé pour fournir un chauffage par induction uniforme pour le dégivrage et l’antigivrage de surfaces de vol sur un aéronef, comprenant : la fourniture d’une feuille de suscepteur ferromagnétique à proximité de l’extérieur de surfaces de vol d’un aéronef (602) ; le montage d’une première pluralité de bobines électriquement conductrices à proximité du suscepteur ferromagnétique (110) pour chauffer par induction le suscepteur ferromagnétique (110), ladite première pluralité de bobines électriquement conductrices étant alimentée par une première source de courant alternatif (161a) à une première fréquence ; et le montage d’au moins une bobine de compensation (160) à proximité du suscepteur ferromagnétique (110), ayant une géométrie déterminée pour fournir sensiblement un flux net nul par rapport à l’au moins une bobine électriquement conductrice (120) et positionnée pour induire un chauffage par induction là où la première pluralité de bobines électriquement conductrices manque de couverture de chauffage par induction induit, ladite une bobine de compensation étant alimentée par une deuxième source de courant alternatif (161b) à une deuxième fréquence.
- 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel l’au moins une bobine de compensation comprend une deuxième pluralité de bobines électriquement conductrices.
- 12. Procédé selon la revendication 10 ou 11, dans lequel la deuxième source de courant alternatif (161b) comprend un circuit électronique en série avec l’au moins une bobine de compensation (160), ledit circuit électronique comprenant un solénoïde, un condensateur ou une combinaison de ceux-ci, connecté à la première source de courant alternatif (161a) et fournissant une variation de phase de courant dans la deuxième pluralité de bobines électriquement conductrices par rapport à la phase de courant dans la première pluralité de bobines électriquement conductrices.
- 13. Procédé selon les revendications 11 ou 12, dans lequel les première et deuxième pluralités de bobines électriquement conductrices sont positionnées de manière qu’un motif d’intensité de chaleur induite non uniforme prédéterminé soit réalisé sur la feuille de suscepteur pour s’adapter à une variation d’un motif de taux de transfert de chaleur de la feuille de suscepteur à un milieu ambiant adjacent résultant d’un motif de flux d’air induit par la géométrie de forme sur les surfaces de vol.
- 14. Procédé selon les revendications 11, 12 ou 13, comprenant en outre la commande d’un rapport de courants dans la première pluralité de bobines électriquement conductrices par rapport à la deuxième pluralité de bobines électriquement conductrices pour affecter l’uniformité du chauffage.
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