FR3050272A1 - Aeronef et procede de specification de grandeurs caracteristiques pertinentes pour l'execution d'un vol - Google Patents

Aeronef et procede de specification de grandeurs caracteristiques pertinentes pour l'execution d'un vol Download PDF

Info

Publication number
FR3050272A1
FR3050272A1 FR1753186A FR1753186A FR3050272A1 FR 3050272 A1 FR3050272 A1 FR 3050272A1 FR 1753186 A FR1753186 A FR 1753186A FR 1753186 A FR1753186 A FR 1753186A FR 3050272 A1 FR3050272 A1 FR 3050272A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
aircraft
sensor device
radiation
aircraft according
surrounding atmosphere
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR1753186A
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Mahnke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Publication of FR3050272A1 publication Critical patent/FR3050272A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/26Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting optical wave
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0205Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0218Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using optical fibers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/30Measuring the intensity of spectral lines directly on the spectrum itself
    • G01J3/36Investigating two or more bands of a spectrum by separate detectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/42Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
    • G01P13/02Indicating direction only, e.g. by weather vane
    • G01P13/025Indicating direction only, e.g. by weather vane indicating air data, i.e. flight variables of an aircraft, e.g. angle of attack, side slip, shear, yaw
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J2003/1213Filters in general, e.g. dichroic, band
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J2003/1226Interference filters
    • G01J2003/1239Interference filters and separate detectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J2003/2866Markers; Calibrating of scan
    • G01J2003/2873Storing reference spectrum
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0205Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0208Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using focussing or collimating elements, e.g. lenses or mirrors; performing aberration correction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0205Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/021Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using plane or convex mirrors, parallel phase plates, or particular reflectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
    • G01N2021/354Hygrometry of gases
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/39Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using tunable lasers
    • G01N2021/396Type of laser source
    • G01N2021/399Diode laser
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/02Mechanical
    • G01N2201/021Special mounting in general
    • G01N2201/0214Airborne

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

L'invention se rapporte à un aéronef comportant un dispositif capteur optique spectroscopique (34 ; 140 ; 150 ; 182, 184) dévolu à la spécification de grandeurs caractéristiques d'une atmosphère environnante dudit aéronef (10 ; 180) qui sont pertinentes pour l'exécution d'un vol, en particulier de la température, de la pression et/ou de l'humidité, comprenant un appareil émetteur (36 ; 152) et un appareil détecteur (38 ; 152), ledit dispositif capteur (34 ; 140 ; 150 ; 182, 184) étant conçu comme un dispositif mesureur d'absorption et incluant ou définissant, entre ledit appareil émetteur (36) et ledit appareil détecteur (38), un trajet de mesure (40) situé à l'extérieur d'une coque (32) dudit aéronef (10 ; 180). L'invention concerne, en outre, un procédé de spécification de grandeurs caractéristiques de l'atmosphère environnante d'un aéronef qui sont pertinentes pour l'exécution d'un vol.

Description

AÉRONEF ET PROCÉDÉ DE SPÉCIFICATION DE GRANDEURS CARACTÉRISTIQUES PERTINENTES POUR L’EXÉCUTION D’UN VOL L’invention se rapporte à un aéronef comportant im dispositif capteur optique spectroscopique dévolu à la spécification de grandeurs caractéristiques d’une atmosphère environnante dudit aéronef qui sont pertinentes pour l’exécution d’un vol, en particulier de la température, de la pression et/ou de l’humidité.
La présente invention concerne, par ailleurs, un procédé de spécification de grandeurs caractéristiques de l’atmosphère environnante d’un aéronef qui sont pertinentes pour l’exécution d’un vol.
La spécification fiable et correcte de grandeurs caractéristiques de l’atmosphère environnante d’un aéronef, pertinentes pour l’exécution d’un vol, revêt une importance essentielle pour la sûreté dudit vol. En vue de spécifier la hauteur de vol/le niveau de vol et la vitesse de vol, une importance particulière est, par exemple, accordée à la pression mesurée respectivement à l’aune de la pression statique ou, additionnellement, de la pression dynamique. Il s’avère qu’un problème réside cependant déjà, par exemple, dans rme détermination fiable de la pression statique à des vitesses de vol élevées, des mesures correctrices devant toutefois être effectuées, également dans le cas de vitesses de vol plutôt faibles, afin de spécifier la vitesse propre, calibrée et effective. Ces mesures correctrices sont également soumises à l’influence d’écarts de l’atmosphère vis-à-vis de l’atmosphère standard, de sorte qu’il est souhaitable d’instaurer un regroupement cumulatif de grandeurs caractéristiques intégrant des déterminations de la température, de la densité, de l’humidité et de la teneur en aérosols (densité optique).
Dans le présent mémoire, l’expression « grandeur caractéristique » fait référence à la valeur du paramètre correspondant, en particulier de la pression, de la température et/ou de l’humidité. L’on connaît déjà des dispositifs capteurs optiques spectroscopiques, dévolus à la spécification de grandeurs caractéristiques dans un aéronef en mouvement. De tels dispositifs capteurs misent au premier chef sur des mesures de spectroscopie Raman, par exemple dans des systèmes LiDAR Raman avec évaluation de signaux de rétrodiffusion. Π est alors fait usage de sources de lumière laser pulsées, de haute intensité. Cela implique un risque potentiel de sûreté pour des personnes lorsque l’aéronef se trouve au sol, d’autant que les sources lumineuses utilisées émettent habituellement de la lumière au-delà du spectre visible. Par conséquent, de sévères exigences sont imposées pour garantir la sécurité oculaire.
La présente invention a pour objet de fournir im aéronef équipé d’un dispositif eapteur et permettant, avec fiabilité et sûreté d’utilisation, une spécification de grandeurs caractéristiques pertinentes pour l’exécution d’un vol.
Cet objet est atteint par im aéronef conforme à l’invention, comportant im dispositif capteur optique spectroscopique dévolu à la spécification de grandeurs caractéristiques d’une atmosphère environnante dudit aéronef qui sont pertinentes pour l’exécution d’un vol, comprenant un appareil émetteur et un appareil détecteur, ledit dispositif capteur étant conçu comme un dispositif mesureur d’absorption et incluant ou définissant, entre ledit appareil émetteur et ledit appareil détecteur, un trajet de mesure situé à l’extérieur d’ime coque dudit aéronef.
Le dispositif capteur de l’aéronef conforme à l’invention est conçu comme un dispositif mesureur d’absorption. Un trajet de mesure parcouru par les signaux lumineux est formé ou défini, sm ledit aéronef, dans la direction de propagation du rayonnement émis par l’appareil émetteur à l’adresse de l’appareil détecteur. C’est pourquoi des sources lumineuses, et notamment des sources de lumière laser à énergie et/ou intensité relativement faible(s), peuvent être employées dans ledit appareil émetteur. L’utilisation de sources lumineuses cw (à ondes continues) est même envisageable. Il est possible d’employer un dispositif capteur inoffensif pour les yeux.
Le dispositif capteur peut être utilisé, en complément de dispositifs habituels de mesure ou de détection de l’aéronef, en vue d’une saisie redondante de données. Cela offre la possibilité, moyennant xme vérification de plausibilité et un contrôle de différents ensembles de données, de se prononcer de manière plus précise quant aux valeurs des grandeurs caractéristiques, afin d’accroître la sûreté du vol.
Il est propice que le dispositif capteur occupe, sur l’aéronef, un emplacement tel que le trajet de mesure s’étende à l’extérieur, ou pour l’essentiel à l’extérieur d’une couche d’écoulement limitrophe de la coque. Dans le présent cas, cela peut notamment signifier que le tracé dudit trajet de mesure s’étend à l’extérieur de zones influencées par l’écoulement et limitrophes de la coque. Une détermination des grandeurs caractéristiques, dans ime large mesme non influencée par l’écoulement, peut ainsi être opérée. Il est avantageux, en particulier, que ledit dispositif capteur occupe un emplacement tel que ledit trajet de mesure ne s’étende pas au voisinage de régions de l’aéronef dans lesquelles l’écoulement est concentré, ou se dissocie d’avec ledit aéronef, c’est-à-dire en des points de stagnation ou en des points de dissociation des ailes portantes ou de l’empennage.
Le dispositif capteur inclut, de préférence, im appareil de réflexion intégré dans le trajet de mesure en vue de la réflexion, en direction de l’appareil de détection, d’un rayonnement de l’appareil d’émission. Ledit trajet de mesure peut ainsi être prolongé, de manière structurellement simple, aux fins de spécification plus précise des grandeurs caractéristiques. En tant qu’appareil de réflexion, il est par exemple possible d’utiliser un miroir, un rétroréflecteur, un film réfléchissant ou des éléments similaires.
Dans la forme de réalisation avantageuse mentionnée en dernier lieu, il est favorablement prévu d’intégrer l’appareil émetteur et l’appareil détecteur dans un boîtier commun, afin de permettre un agencement structurel compact du dispositif capteur. L’appareil émetteur peut, d’une manière particulièrement avantageuse, inclure l’appareil détecteur ou constituer ce dernier.
Lorsque des transformations sont apportées à l’aéronef, il se révèle avantageux que l’appareil émetteur et/ou l’appareil détecteur et/ou l’appareil de réflexion occupe(nt), sur ledit aéronef, les emplacements suivants : sur le fuselage, en particulier dans une région antérieure dudit fuselage et/ou sur une face supérieure dudit fuselage ; sur rme aile portante, par exemple à la face supérieure ou à la face inférieure de cette dernière, de préférence sur un corps (ailerette, etc.) de bout d'aile ; sur un empennage, en particulier sm un plan fixe vertical ou un plan fixe horizontal. L’implantation de l’appareil émetteur, de l’appareil détecteur ou de l’appareil de réflexion, de la manière précitée, permet de former im trajet de mesure le plus grand possible sur l’aéronef. Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse, pour obtenir un trajet de mesure le plus long possible, un appareil émetteur peut être placé dans une région antérieure du fuselage, et un appareil détecteur sur un corps de bout d'aile, ou inversement. Il est encore plus avantageux de disposer l’appareil de réflexion sur ledit corps de bout d'aile, et les appareils émetteur et détecteur dans ladite région antérieure du fuselage, ou inversement.
De préférence, l’appareil émetteur et^ou l’appareil détecteur est (sont) intégré(s) dans la coque, de façon à ne pas influencer l’écoulement sur l’aéronef Par exemple, une fenêtre de sortie dudit appareil émetteur ou une fenêtre d’entrée dudit appareil détecteur se trouve dans l’affleurement de ladite coque.
Le dispositif capteur est équipé, avantageusement, d’au moins un appareil de chauffage destiné à chauffer l’appareil émetteur et/ou l’appareil détecteur. Une fenêtre dudit appareil émetteur et/ou une fenêtre dudit appareil détecteur peu(ven)t, en particulier, être apte(s) au chauffage afin d’éviter une formation de rosée ou de givre.
Il est avantageux que le dispositif capteur permette de constater si un rayonnement de l’appareil émetteur est orienté vers l’appareil détecteur avec positionnement précis, et que ledit dispositif capteur soit muni d’un appareil de réglage couplé audit appareil émetteur et/ou audit appareil détecteur, en vue de réajuster ledit rayonnement en direction dudit appareil détecteur. Ledit appareil de réglage rend notamment possible(s) une commande et/ou une régulation, et il convient d’assurer une orientation du rayonnement vers ledit appareil détecteur avec positionnement précis. Une mise en place de l’appareil émetteur, de l’appareil détecteur ou de l’appareil de réflexion sur ime aile portante peut par exemple se traduire, au cours de vibrations de celle-ci, par un décalage du rayonnement qui peut être compensé, au moyen dudit appareil de réglage, afin d’assurer durablement la fonction du dispositif capteur. Un réajustement dudit rayonnement peut être effectué mécaniquement, par exemple par mouvement imprimé audit appareil émetteur, audit appareil détectein et/ou audit appareil de réflexion, voire aussi optiquement. Π peut être spécifié directement ou indirectement, par exemple au moyen d’une part de rayonnement découplée, si ledit rayonnement est orienté vers ledit appareil détecteur avec positionnement précis.
Il peut par exemple être prévu qu’une tache lumineuse du rayonnement, dirigé vers l’appareil détecteur par l’appareil émetteur, puisse être saisie à l’aide d’une caméra. Ladite caméra peut être couplée, par interaction de signaux, à une commande pouvant transmettre, à son tour, un signal de réglage à l’appareil de réglage.
En variante ou en complément, il est propice que l’appareil détecteur comporte im détecteur doté d’ime multiplicité de zones de détection, par exemple im détecteur à quatre quadrants. Le rayonnement peut être orienté, vers ledit détecteur, de façon telle que les zones individuelles de détection soient réputées être atteintes de manière égale par ledit rayonnement. Un déport du rayonnement gouverne une pondération différente des signaux desdites zones individuelles de détection. Cela peut, par exemple, être contrôlé par un appareil de commande couplé à l’appareil de réglage et pouvant, dans Γ enchaînement, être activé par un signal de réglage en vue de réajuster ledit rayonnement. L’appareil émetteur comporte, de préférence, au moins une source de lumière laser. De manière favorable, l’intensité de cette dernière se situe encore dans les limites de la zone à sécurité oculaire maximale pour un rayonnement directionnel cohérent. Il est possible d’employer différentes sources de lumière laser, par exemple un laser DFB (à contre-réaction répartie), un laser Bragg (laser DBR à réflecteur Bragg réparti), un VCSEL (laser à émission en surface et à cavité verticale), etc.
Dans l’ensemble, l’utilisation de lasers à diodes à bande étroite est avantageuse pour la spectroscopie de composants de l’atmosphère environnante. Des pilotes de diodes, des électromodulateurs et/ou des modulateurs opto-acoustiques, ou éléments analogues connus par eux-mêmes, peuvent être utilisés pour la modulation des sources de lumière laser, ce qui fera encore l’objet d’un commentaire ci-après.
Il est propice que des grandeurs caractéristiques, au nombre de deux ou plus, puissent être déterminées sur la base du rayonnement de la même source de lumière laser, de sorte que le dispositif capteur se révèle polyvalent.
De manière avantageuse, au moins deux grandeurs caractéristiques peuvent être déterminées de manière simultanée. Dans le présent cas, cela signifie notamment que le rayonnement peut se propager dans le même temps sur le trajet de mesure. Des éléments optiques séparateurs de rayonnements, tels que des filtres, en particulier des filtres dichroïques, des réseaux optiques, etc., peuvent être utilisés pour la séparation de longueurs d’ondes différentes.
Il est favorable que l’appareil émetteur comporte un multiplexeur optique par l’intermédiaire duquel le rayonnement de plus d’une source lumineuse dudit appareil émetteur peut être injecté dans le trajet de mesure, et que l’appareil détecteur comporte im démultiplexeur optique permettant im clivage du rayonnement de différentes sources lumineuses. Des coupleurs ou des découpleurs de fibres peuvent être employés, par exemple, tout comme les filtres déjà mentionnés.
Des diaphragmes, et/ou des optiques à faible ouverture, peuvent être utilisé(e)s pour supprimer de la lumière diffuse ou un rayonnement d’arrière-plan. Le rayonnement lumineux peut, en particulier, être également modulé afin d’éviter des influences perturbatrices de la lumière.
De préférence, le dispositif capteur est apte à déterminer ime grandeur caractéristique relative à de l’oxygène gazeux, à du dioxyde de carbone, à du méthane et/ou à de l’eau.
De préférence, comme déjà mentionné en introduction, la température, la pression et/ou l’humidité peuvent être déterminées au moyen du dispositif capteur. Une teneur de l’air en aérosols peut également être déterminée de manière propice.
Il est possible de prendre en compte lors d’une détermination de la pression, en tant que critère, n’importe quelle pression de référence (altitude barométrique) par rapport à laquelle la pression de l’atmosphère environnante peut être déterminée. Ladite pression de référenee est notamment fonction de l’atmosphère standard.
La température de l’atmosphère environnante peut être favorablement déterminée à l’aide du dispositif capteur, le rapport des intensités d’au moins deux transferts d’énergie, dans un gaz de ladite atmosphère environnante, étant alors spécifié. Dans ce cas, deux transferts d’énergie dudit gaz sont examinés par spectroscopie et l’intensité respective d’un transfert est déterminée. L’intensité respective d’un transfert peut être mesurée à l’aune de l’arrière-plan. Le rapport des intensités, dépendant de la température, peut être calculé et la température peut être déterminée sur la base du résultat. Par exemple, ladite température est déterminée par une mesure de l’oxygène, avec possibilité de prendre en compte des transitions vibrationnelles rotatoires dans la plage d’environ 700 nanomètres à 800 nanomètres. Les lignes de 763 nanomètres et de 767 nanomètres sont, par exemple, examinées par spectroscopie.
Il est avantageux que l’humidité de l’atmosphère environnante puisse être déterminée à l’aide du dispositif capteur, avec spécification de l’intensité d’au moins un transfert d’énergie dans de la vapeur d’eau renfermée par ladite atmosphère environnante. Dans ce cas, par exemple, une transition de la ligne de 1 400 nanomètres ou de la ligne de 935 nanomètres est examinée par spectroscopie, et mesurée à l’aune de l’arrière-plan. De préférence, le signal relatif à la largeur de ladite ligne est intégré, de manière à spécifier le taux d’humidité de l’atmosphère environnante. Il peut alors, en particulier, être tenu compte du fait qu’il peut assurément exister une dépendance du transfert d’énergie vis-à-vis de la pression, ce qui gouverne une extension de la transition, mais que l’intégrale est néanmoins constante pour la totalité de ladite transition et se prête au calcul de l’épaisseur de la ligne, et donc du taux d’humidité.
La pression de l’atmosphère environnante peut être favorablement déterminée à l’aide du dispositif capteur, avec spécification de l’intensité d’au moins un transfert d’énergie dans un gaz renfermé par ladite atmosphère environnante. Dans ce cas, en particulier, une intensité respective dudit transfert peut être spécifiée au moyen d’un rayonnement, avec modulation s’opérant d’au moins deux façons, et le rapport des deux intensités peut être spécifié. Par exemple, la possibilité est offerte de mesurer la forme de la ligne et/ou l’épaisseur de la ligne d’un transfert respectif à l’aune de l’arrière-plan. Une dépendance vis-à-vis de la température, se présentant de manière habituelle, peut être prise en compte au stade de la détermination, ladite température pouvant, par exemple, être calculée de la manière exposée ci-avant. La pression est déterminée, par exemple, par une mesure de l’oxygène. Une mesure avec modulation de deux façons différentes, suivie d’une formation du rapport des deux intensités effectuée dans l’enchaînement, permet d’améliorer le rapport signal-bruit et de déterminer la pression avec plus grande fiabilité. Il est possible d’opérer une modulation de longueur d’onde, par exemple dans la plage des kilohertz, et/ou une modulation de fréquence à l’aide d’un modulateur électro-optique. Un modulateur correspondant, et un pilote de diodes de sources de lumière laser, peuvent être activés par l’intermédiaire d’un appareil de commande. Des signaux de référence peuvent être injectés dans des amplificateurs de verrouillage, côté détection, en vue de l’évaluation des données.
Par exemple, le dispositif capteur est conçu pour autoriser l’exécution d’une spectroscopie avec modulation f/2f, ou d’une spectroscopie avec modulation en deux tons.
En présence d’un aéronef doté d’une aile portante, il s’avère propice que la pression régnant au-dessus et au-dessous de ladite aile portante puisse être déterminée et que la pression différentielle puisse être constatée sur cette base ; et qu’un message, notifiant une poussée ascensionnelle trop faible, puisse être délivré en cas de dépassement négatif d’une pression différentielle de valeur de seuil. Si les pressions, au-dessus et au-dessous de l’aile portante, accusent un écart moindre que la pression de valeur de seuil, cela indique que la poussée ascensioimelle est trop faible, sur ladite aile portante, et qu’il y a notamment menace de décrochage aérodynamique. L’attention du pilote de l’aéronef peut être attirée, à cet égard, par une notification correspondante. Ladite pression de valeur de seuil peut également différer en fonction de l’inclinaison, par rapport à la direction longitudinale de l’aéronef, de manière à tenir compte d’exigences différentes imposées à la poussée ascensioimelle tributaire de l’assiette.
Il est avantageux qu’une vitesse relative de l’aéronef par rapport à l’atmosphère environnante puisse être constatée à l’aide du dispositif capteur, avec spécification du déphasage Doppler d’au moins un transfert d’un gaz renfermé par ladite atmosphère environnante. Le trajet de mesure est alors orienté, par exemple, de façon telle qu’il décrive un angle différant de 90° vis-à-vis de la direction de l’écoulement. Dans ce cas, par exemple, ledit trajet de mesure s’étend depuis la région antérieure du fuselage jusqu’à un bout d’aile, et/ou inversement.
De préférence, un message peut être délivré lorsque la démarcation, entre la vitesse relative et une vitesse de décrochage de l’aéronef, est inférieure à une différence de vitesse minimale. Si besoin est, une alerte de décrochage aérodynamique peut être notifiée au pilote dudit aéronef par le biais dudit message.
Il est avantageux que, pour déterminer la teneur en aérosols, l’extinction du rayonnement d’au moins deux sources de rayonnement de l’appareil émetteur puisse être spécifiée de façon à déterminer l’influence de particules en dispersion dans l’atmosphère environnante, qui n’est pas imputable à une absorption du rayonnement tributaire de la pression.
Le dispositif capteur est avantageusement réalisé de façon telle que la détermination de la température et de la pression de l’atmosphère environnante puisse être effectuée sur le même gaz, de l’oxygène par exemple, avec la même source lumineuse de l’appareil émetteur.
Le dispositif capteur inclut avantageusement un trajet de mesure de référence, présentant un boîtier et un gaz ou un mélange gazeux renfermé par ce dernier, sachant qu’une partie d’un rayonnement émis par l’appareil émetteur, à l’adresse de l’appareil détecteur, est guidée par ledit trajet de mesure de référence. Ledit gaz ou mélange gazeux du trajet de référence peut notamment présenter une température définie et une pression prédéfinie, et peut servir de critère pour la longueur d’onde de la source lumineuse, favorablement aussi de critère pour l’élargissement de la ligne en fonction de la pression ; et/ou de critère, exempt de déphasage Doppler, de transferts s’opérant dans ledit gaz ou mélange gazeux.
De préférence, le trajet de mesure de référence est situé dans l’aéronef.
Comme mentionné en introduction, la présente invention a également trait à un procédé, conforme à l’invention, dévolu à la spécification de grandeurs caractéristiques de l’atmosphère environnante d’un aéronef qui sont pertinentes pour l’exécution d’un vol, en particulier de la température, de la pression et/ou de l’humidité, en utilisant un dispositif capteur optique spectroscopique comprenant un appareil émetteur et un appareil détecteur, procédé dans lequel il est fait usage d’un dispositif capteur conçu comme un dispositif mesureur d’absorption et im rayonnement parcourt, dudit appareil émetteur audit appareil détecteur, un trajet de mesure situé à l’extérieur d’une coque dudit aéronef.
Les avantages, déjà pointés dans le contexte de l’exposé de l’aéronef conforme à l’invention, peuvent être pareillement atteints par mise en œuvre du procédé. Des exemples de réalisation avantageux dudit procédé découlent de formes de réalisation avantageuses dudit aéronef. En vue d’éviter des répétitions, il peut être fait renvoi à des explications qui précèdent.
La description de formes de réalisation préférentielles de l'invention, fournie ci-après, sert à commenter l'invention de manière plus détaillée à l'appui des dessins. Sur ces derniers : la figure 1 est une illustration schématique en perspective d’un aéronef conforme à l’invention, doté de trois dispositifs capteurs représentés à titre d’exemples ; la figure 2 est une représentation schématique d’un dispositif capteur de l’aéronef de la figure 1 ; la figure 3 montre des composants d’un appareil émetteur et détecteur intégré d’un dispositif capteur de l’aéronef de la figure 1 ; la figure 4 illustre des composants d’un autre appareil émetteur et détecteur intégré d’un dispositif capteur de l’aéronef de la figure 1 ; la figure 5 représente des composants d’un appareil émetteur et d’un appareil détecteur d’un dispositif capteur de l’aéronef de la figure 1 ; et la figure 6 est une illustration schématique en perspective d’un autre aéronef conforme à l’invention, muni de deux dispositifs capteurs.
La figure 1 montre im aéronef 10 conforme à l’invention revêtant, dans le présent cas, la forme d’un avion à réaction pour la propulsion duquel des turboréacteurs 12 sont prévus. Toutefois, la présente invention peut aussi être utilisée avec des aéronefs à entraînement d’un autre type, en particulier un propulseur à hélice ou un turbopropulseur. Une transposition de l’invention à des aéronefs dépourvus de propulsion, à des aérostats par exemple, est également possible. Des aéronefs à fonctionnement aérostatique conformes à l’invention, de types autres, peuvent être des dirigeables. L’aéronef 10 inclut, de manière coimue en soi, un fuselage comportant une région antérieure 16, ainsi que deux ailes portantes 18 et un empeimage 20. Lesdites ailes portantes 18 présentent une face supérieure 22 et une face inférieure 24. Des corps 26 de bout d'aile, conçus comme des ailerettes, sont placés aux extrémités desdites ailes. Ledit empennage 20 comprend un empennage vertical 28 et un empennage horizontal 30. L’aéronef 10 est pourvu d’une coque 32. L’aéronef 10 inclut un dispositif capteur 34, comprenant un appareil émetteur 36 et un appareil détecteur 38. L’appareil émetteur 36 est disposé sur le fuselage 14, dans la région antérieure 16 de ce dernier. L’appareil détecteur 38 est placé sur le corps de bout d'aile 26. Un trajet de mesure 40 est défini entre l’appareil émetteur 36 et l’appareil détecteur 38. Ledit appareil émetteur 36 et ledit appareil détecteur 38 occupent, sur l’aéronef 10, des emplacements tels que ledit trajet de mesure 40 s’étende, majoritairement, à l’extérieur d’une couche limite d’écoulement de l’atmosphère environnante dudit aéronef 10, limitrophe de la coque 32. Ledit trajet de mesure 40 se trouve par conséquent, en majeure partie, à l’extérieur d’une zone de l’atmosphère environnante qui est perturbée par l’écoulement. L’appareil émetteur 36 et l’appareil détecteur 38 sont de préférence placés, sur l’aéronef 10, à distance de points de stagnation.
En outre, l’appareil émetteur 36 et l’appareil détecteur 38 sont intégrés dans la coque 32. Des fenêtres dudit appareil émetteur 36 et dudit appareil détecteur 38, non illustrées sur les figures 1 et 2, s’insèrent dans ladite coque 32 pour l’essentiel avec absence d’interstices. En vue d’éviter une formation de rosée ou de givre, sur lesdites fenêtres, le dispositif capteur 34 est équipé d’un appareil de chauffage, non représenté, destiné à chauffer lesdites fenêtres.
La figure 2 montre à titre d’exemple, de manière schématique, l’agencement structurel du dispositif capteur 34. Dans le présent cas, l’appareil émetteur 36 inclut trois sources lumineuses 42, 44, 46 constituées, en particulier, par des sources de lumière laser. Lesdites sources lumineuses 42 à 46 sont respectivement pourvues de lasers 48, 50, 52 à diodes. De préférence, lesdits lasers 48 à 52 à diodes sont à bande étroite et incluent, par exemple, des lasers DFB, des lasers DBR ou des VCSEL.
Dans le présent cas, le laser 48 à diode peut, par exemple, être réglé sur une longueur d’onde de 763 nanomètres, le laser 50 à diode sur une longueur d’onde de 767 nanomètres, à titre d’exemple, et le laser 52 à diode sur une longueur d’onde de 1 400 nanomètres, par exemple. Toutefois, les sources lumineuses 42, 44 peuvent être actionnées avec modulation, et notamment avee modulation de la longueur d’onde. A cette fin, le dispositif capteur 34 est muni d’un appareil de commande 54 illustré schématiquement. Ledit appareil de eommande 54 inelut un pilote 56 de diodes. Par l’intermédiaire dudit pilote 56 de diodes, les lasers 48, 50 à diodes peuvent être actioimés avec modulation de longueur d’onde, par exemple dans la plage des kilohertz. Une activation de modulateurs électro-optiques (EOM) 58, 60, intégrés dans les sources lumineuses 42, 44, est additionnellement possible. Des conducteurs de commande 62 couplent l’appareil de commande 54 aux sources lumineuses 42 à 46. L’appareil émetteur 36 inclut, par ailleurs, un multiplexeur optique 64. Un rayonnement des sources lumineuses 42 à 46 est, par exemple, délivré audit multiplexeur 64 par l’intermédiaire de guides de lumière revêtant la forme de fibres 66. Au moyen d’un guide de lumière revêtant, par exemple, la forme d’une fibre 68 et dans lequel un diviseur de faisceaux 70 est branché, rm rayonnement émanant dudit multiplexeur 64 est couplé, d’une part, sur le trajet de mesure 40 et, d’autre part, sur un trajet de mesure de référence 72. A cet effet, un guide respectif de lumière, par exemple une fibre 74, 76, peut être connecté au côté sortie dudit diviseur de faisceaux 70. Une imité optique 78, respectivement 80, se raccorde par exemple aux fibres 74, 76 côté entrée dudit trajet de mesure 40 et dudit trajet de mesure de référence 72.
La figure 5 représente, à titre d’exemple, la manière dont l’unité optique 78 pourrait être structurée, ce qui, bien entendu, peut également être appliqué à l’unité optique 80. Ladite unité optique 78 peut comporter un boîtier 82 dans lequel des éléments de formation, de déviation, de filtrage et de décalage de faisceaux peuvent être incorporés. Dans le présent cas, par exemple, ledit boîtier 82 renferme une lentille 84 et, en aval de eelle-ci, un filtre 86, un prisme 88, ainsi que la fenêtre 90 intégrée dans la coque 32.
Après avoir parcouru le trajet de mesure 40, le rayonnement est recueilli par l’intermédiaire d’une unité optique 92 de l’appareil détecteur 38. Les figures 2 et 5 montrent, à titre d’exemple et de manière schématique, une organisation structurelle possible de ladite unité optique 92 pourvue d’un boîtier 94. Une fenêtre 96, intégrée dans la coque 32 côté entrée, peut par exemple être suivie d’un prisme 98 et d’un filtre 100. Un rayormement peut être focalisé sur un photodétecteur 104 par l’intermédiaire d’une lentille 102.
La figure 2 illustre, en outre, qu’une séparation d’un rayonnement différent, empruntant le trajet de mesure 40, peut être effectuée au moyen de diviseurs de faisceaux, d’un miroir dichroïque 106 dans le présent cas. Un rayormement à longueurs d’ondes différentes peut être focalisé sur le photodétecteur 104, ou sur un autre photodétecteur 108 représenté à titre d’exemple. Une séparation de rayormement en plusieurs étages, recourant à des miroirs dichroïques et à des photodétecteurs supplémentaires, est pareillement envisageable. L’unité optique 92 constitue, de ce fait, un démultiplexeur.
Des signaux de sortie de l’appareil détecteur 38 peuvent être appliqués, par l’intermédiaire de lignes de signaux 110 connectées aux photodétecteurs 104, 108, à l’appareil de commande 54 qui forme également, dans le même temps, un appareil d’évaluation.
Un photodétecteur 112 peut, de manière comparable, être placé à l’extrémité du trajet de mesure de référence 72. Un signal peut être appliqué à l’appareil de commande 54 par l’intermédiaire d’une ligne de signaux 114.
En vue d’évaluer les signaux des photodétecteurs 104, 108 et 112, l’appareil de commande 54 renferme des unités d’évaluation de signaux et des algorithmes d’évaluation de signaux. Il est fait usage, par exemple, d’un amplificateur de signaux 116 auquel un passe-bande 118 se raccorde. Un amplificateur de verrouillage 120 peut se raccorder audit passe-bande 118. Ledit amplificateur de verrouillage 120 peut recevoir xm signal de référence concordant en vue de l’activation des sources lumineuses 42, 44, 46 et peut, sur la base des signaux de mesure desdits photodétecteurs 104, 108 et 112, filtrer des parts d’arrière-plan et de bruit. Un passe-bas 122 peut, par exemple, se raccorder audit amplificateur de verrouillage 120.
Le trajet de mesure de référenee 72 est placé, de préférence, à l’intérieur de l’aéronef 10. Il présente un boîtier 124 renfermant un gaz ou un mélange gazeux à composition, température et pression bien définies.
En outre, le dispositif capteur 34 comporte un appareil de saisie 126 incluant, par exemple, xme caméra numérique 128 dans le présent cas. Au moyen de ladite caméra 128, il peut être détecté optiquement si un rayonnement, parcourant le trajet de mesure 40, est orienté vers l’appareil détecteur 38 avec positionnement précis. Un signal corrélatif peut être fourni à l’appareil de commande 54 par l’intermédiaire d’une ligne de signaux 130. L’appareil de commande 54 est couplé à un appareil de réglage 134 par l’intermédiaire d’un conducteur de commande 132. L’appareil de réglage 134 est illustré schématiquement à l’extérieur de l’appareil de commande 54 dans le présent cas. Ledit appareil de réglage 134 peut cependant être intégré, totalement ou en partie, dans l’une des sources lumineuses 42, 44, 46, dans le multiplexeur 64, ou dans les unités optiques 78 ou 92. L’essentiel consiste en ce que ledit appareil de réglage 134 permette de réajuster le rayonnement de façon telle que ledit rayonnement, empruntant le trajet de mesure 40, soit orienté vers l’appareil détecteur 38 avec positionnement précis. L’utilisation de photodétecteurs 104, 108 comprenant plusieurs zones de détection est possible également, des détecteurs à quatre quadrants pouvant, par exemple, être employés pour constater l’orientation correcte du rayonnement vers l’appareil détecteur 38. A l’aide du dispositif capteur 34, il est possible de spécifier les valeurs de grandeurs caractéristiques de l’atmosphère environnante de l’aéronef 10 qui sont pertinentes pour l’exécution d’un vol. La mesure s’opère par absorption d’un rayonnement sur le trajet de mesure 40, de sorte que ledit dispositif capteur 34 est im dispositif mesureur d’absorption. Cela offre la possibilité d’utiliser des sowces lumineuses 42, 44, 46 de faible intensité, inoffensive pour les yeux, ee qui permet d’éviter le risque d’une mise en danger de personnes par un rayonnement laser.
Il est notamment possible de déterminer plusieurs grandeurs caractéristiques, de façon simultanée, et en utilisant la même source lumineuse et le même gaz de l’atmosphère environnante.
Les sources lumineuses 42, 44 peuvent être employées pour déterminer la température. Il est possible de mesurer l’intensité respective d’un transfert d’énergie dans l’oxygène de l’atmosphère environnante. L’appareil de commande 54 peut spécifier le rapport d’intensité mesuré, à chaque fois, à l’aune de l’arrière-plan. En se fondant sur la dépendance dudit rapport d’intensité, vis-à-vis de la température, ledit appareil de commande 54 est à même de déterminer la température régnant dans l’atmosphère environnante.
Il est en outre possible, au moyen du rayonnement de la souree lumineuse 46, de déterminer l’humidité régnant dans l’atmosphère environnante, c’est-à-dire la teneur en vapeur d’eau. Cela permet de déterminer l’intensité d’im transfert d’énergie, mesurée à l’aune de l’arrière-plan. L’épaisseur de ligne est formée par intégration sur la base de la largeur de la ligne du transfert, de l’ordre de 1 400 nanomètres dans le présent cas. Ladite épaisseur de ligne est une mesure de la teneur en vapeur d’eau de l’atmosphère environnante.
La possibilité est offerte, de surcroît, de déterminer la pression régnant dans l’atmosphère environnante. Une mesure de pression partielle peut être effectuée dans le présent cas, concernant l’oxygène en particulier, en utilisant par exemple les sources lumineuses 42 et/ou 44.
En vue de déterminer la pression, le pilote 56 de diodes et le modulateur électro-optique 58 peuvent, par exemple, être activés de telle sorte que le rayonnement de la source lumineuse 42 soit modulé de deux manières différentes. H peut, par exemple, être recouru à une modulation tributaire de la longueur d’onde dans la plage des kilohertz, afin de déterminer, par im procédé de modulation respectif, l’intensité d’un transfert du gaz sur le trajet de mesure 40, dépendante de la pression. Une formation du rapport des intensités des deux procédés de modulation permet de réduire le bruit d’intensité et d’améliorer le rapport signal-bruit. La température spécifiée antériemement peut être prise en compte en tant que paramètre d’ajustement, dans la détermination de la forme de la ligne du transfert examiné par spectroscopie, afin de former l’intensité par le biais de ladite ligne.
Le dispositif capteur 34 est eonçu de façon telle qu’il puisse être recouru, par exemple, à une modulation illi et/ou à une modulation en deux tons.
Le trajet de mesure de référence 72, présentant le gaz ou le mélange gazeux dont l’état est connu, peut être utilisé en tant que critère de longueur d’onde en vue de la détermination correcte des longueurs d’ondes des sources lumineuses 42 à 46. En particulier, toutefois, sur la base de la pression connue et de la température connue dudit gaz ou mélange gazeux, il est possible de spécifier un critère de largeur pour les transferts examinés par spectroscopie sur le trajet de mesure 40. De la sorte, en prenant en considération le signal pouvant être délivré sur le photodétecteur 112 à l’appui du rayonnement parcourant ledit trajet de mesure de référence 72, l’appareil de commande 54 est en capacité de ^procéder à une détermination plus précise des grandeurs caractéristiques pertinentes pour l’exécution d’un vol.
La possibilité est en outre offerte, par une prise en considération du rayonnement de deux sources lumineuses 42 à 46, de spécifier l’extinction sur le trajet de mesure 40 sur la base d’ime commande de particules grossières. La teneur en aérosols de l’atmosphère environnante peut, de la sorte, être déterminée.
Le dispositif capteur 34 permet, par ailleurs, de calculer une vitesse relative de l’aéronef 10 par rapport à l’atmosphère environnante. Le déphasage, en fonction de la vitesse, d’un transfert (ligne examinée par spectroscopie) de gaz sur le trajet de mesure 40 peut être calculé par comparaison avec un transfert (ligne) non déphasé d’un gaz sur le trajet de mesure de référence 72. Sur la base du déphasage Doppler, il est possible de calculer la vitesse relative. Si cette dernière chute en deçà d’une valeur minimale, un message d’alerte correspondant peut être adressé au pilote de l’aéronef notifiant, plus précisément, que la vitesse dudit aéronef 10 s’approche de la vitesse de décrochage.
Bien entendu, il est possible de permuter les emplacements de l’appareil émetteur 36 et de l’appareil détecteur 38 sur l’aéronef 10. Cela s’applique également aux dispositifs captems encore mentioimés ci-après. Des références numériques identiques sont utilisées pour désigner des caractéristiques et éléments structurels identiques, ou à effets identiques, desdits dispositifs capteurs mentionnés ci-après. Seules sont commentées les différences essentielles par rapport au dispositif capteur 34.
La figure 1 montre, schématiquement, im exemple d’im autre dispositif capteur 140. Dans ledit dispositif capteur 140, l’appareil émetteur 36 est par exemple placé à ime face supérieure du fuselage 14. L’appareil détecteur 38 est mis en place sur l’empennage 20, de préférence sur le plan fixe vertical de l’empennage vertical 28.
La figure 1 représente, par ailleurs, un autre dispositif capteur 150 dans lequel sont prévus un appareil combiné 152 émetteur et détecteur, ainsi qu’un appareil de réflexion 154 additionnel. L’utilisation dudit appareil de réflexion 154 permet de prolonger le trajet de mesure 40 d’une manière structurellement simple, et de le doubler par utilisation d’un rétroréflecteur. Les grandeurs caractéristiques, pertinentes pour l’exécution d’un vol, peuvent être déterminées avec une précision encore supérieure grâce au trajet supplémentaire de mesure de l’absorption. A titre d’exemples, l’appareil combiné 152 émetteur et détecteur est disposé dans la région antérieure 16 du fuselage (comme l’appareil émetteur 36), l’appareil de réflexion 154 l’étant sur le corps 26 de bout d'aile (comme l’appareil détecteur 38).
La figure 3 illustre, à titre d’exemple, une unité optique 156 dans laquelle il est possible d’employer l’appareil combiné 152 émetteur et détecteur, de même que l’appareil de réflexion 154. L’unité optique 156 comporte, par exemple, un boîtier 158 recevant une imité émettrice 160 et une imité réceptrice 162. Ladite unité émettrice 160 présente une lentille 164 affectée au découplage du rayonnement émanant de la fibre 74. Ledit rayonnement est guidé par le trajet de mesure 40 en traversant la fenêtre 166, il vient incider sur l’appareil de réflexion 168 se présentant comme un rétroréflecteur, puis parcourt une nouvelle fois ledit trajet de mesure 40. Après franchissement de la fenêtre 160, il est prévu un filtre 170 auquel une lentille 172 se rattache en vue de focaliser ledit rayoïmement sur un photodétecteur 174. La fonction et l’agencement structurel dudit photodétecteur 174 peuvent correspondre à ceux du (des) photodétecteur(s) 104,108.
La figure 4 représente une autre unité optique 176 dont la fonction correspond à celle de l’unité optique 156 et qui résulte, pour l’essentiel, d’une combinaison des unités optiques 78 et 92. A l’inverse de l’unité optique 156, le filtre 170 et la lentille 172 sont placés côté sortie de la lentille 164. Un prisme 178 peut être prévu de surcroît.
Il est bien évidemment concevable d’utiliser, à la place du rétroréflecteur 168, un réflecteur d’un type autre. L’utilisation d’un miroir est envisageable, par exemple, lorsque l’appareil émetteur et l’appareil détecteur occupent des emplacements différents sur l’aéronef 10.
La figure 6 montre une forme de réalisation avantageuse d’un aéronef selon l’invention, désignée par la référence 180. Dans ledit aéronef 180, il est fait usage de deux dispositifs capteurs 182, 184 respectivement conçus, par exemple, comme le dispositif capteur 34.
La différence, par rapport à ce dernier, réside toutefois dans le fait qu’un appareil détecteur 38 est implanté, respectivement, à la face supérieure 22 et à la face inférieure 24 d’une aile portante 18. Les appareils émetteurs 36 associés occupent des emplacements latéraux sur le fuselage 14.
Dans l’aéronef 180, par conséquent, la possibilité est offerte de déterminer la pression de l’atmosphère environnante au-dessus et au-dessous de l’aile portante 18. La détermination de la différence de pression permet d’instaurer une mesure relative à la poussée ascensioimelle appliquée à ladite aile portante 18. Si la pression différentielle excède négativement une pression différentielle de valeur de seuil, le pilote de l’aéronef peut être destinataire d’un message lui notifiant que la poussée ascensionnelle est trop faible.
Liste des références numériques 10 aéronef 12 turboréacteur 14 fuselage 16 région du fuselage 18 aile portante 20 empennage 22 face supérieure 24 face inférieure 26 corps de bout d'aile 28 empennage vertical 30 empennage horizontal 32 coque 34 dispositif capteur 36 appareil émetteur 38 appareil détecteur 40 trajet de mesure 42 source lumineuse 44 source lumineuse 46 source lumineuse 48 laser à diode 50 laser à diode 52 laser à diode 54 appareil de commande 56 pilote de diodes
58 EOM
60 EOM 62 conducteur de commande 64 multiplexeur 66 fibre 68 fibre 70 diviseur de faisceaux 72 trajet de mesure de référence 74 fibre 76 fibre 78 unité optique 80 unité optique 82 boîtier 84 lentille 86 filtre 88 prisme 90 fenêtre 92 unité optique 94 boîtier 96 fenêtre 98 prisme 100 filtre 102 lentille 104 photodétecteur 106 miroir dichroïque 108 photodétecteur 110 ligne de signaux 112 photodétecteur 114 ligne de signaux 116 amplificateur de signaux 118 passe-bande 120 amplificateur de verrouillage 122 passe-bas 124 boîtier 126 appareil de saisie 128 caméra 130 ligne de signaux 132 conducteur de commande 134 appareil de réglage 140 dispositif capteur 150 dispositif capteur 152 appareil émetteur et détecteur 154 appareil de réflexion 156 unité optique 158 boîtier 160 unité émettrice 162 unité réceptrice 164 lentille 166 fenêtre 168 rétroréflecteur 170 filtre 172 lentille 174 photodétecteur 176 unité optique 178 prisme 180 aéronef 182 dispositif capteur 184 dispositif capteur

Claims (20)

  1. -REVENDICATIONS-
    1. Aéronef comportant un dispositif capteur optique spectroscopique (34 ; 140 ; 150 ; 182, 184) dévolu à la spécification de grandeurs caractéristiques d’une atmosphère envirotmante dudit aéronef (10; 180) qui sont pertinentes pour l’exécution d’un vol, en particulier de la température, de la pression et/ou de l’humidité, comprenant un appareil émetteur (36 ; 152) et un appareil détecteur (38 ; 152), ledit dispositif capteur (34; 140; 150; 182, 184) étant conçu comme un dispositif mesureur d’absorption et incluant ou définissant, entre ledit appareil émetteur (36) et ledit appareil détecteur (38), un trajet de mesure (40) situé à l’extérieur d’une coque (32) dudit aéronef (10 ; 180).
  2. 2. Aéronef selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif capteur (34 ; 140 ; 150 ; 182, 184) occupe, sur ledit aéronef, im emplacement tel que le trajet de mesure (40) s’étende à l’extérieur, ou pour l’essentiel à l’extérieur d’une couche d’écoulement limitrophe de la coque (32).
  3. 3. Aéronef selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le dispositif capteur (150) inclut un appareil de réflexion (154) intégré dans le trajet de mesure (40) en vue de la réflexion, en direction de l’appareil de détection (152), d’un rayonnement de l’appareil d’émission (152).
  4. 4. Aéronef selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l’appareil émetteur (36 ; 152) et/ou l’appareil détecteur (38 ; 152) et/ou l’appareil de réflexion (154) occupe(nt), sur ledit aéronef, les emplacements suivants : sur le fuselage (14), en particulier dans une région antérieure (16) dudit fuselage et/ou sur une face supérieure dudit fiiselage (14) ; sur une aile portante (18), par exemple à la face supérieure (22) ou à la face inférieure (24) de cette dernière, de préférence sur un corps (26) de bout d'aile ; sur \m empennage (20), en particulier sur un plan fixe vertical ou un plan fixe horizontal.
  5. 5. Aéronef selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l’appareil émetteur (36 ; 152) et/ou l’appareil détecteur (38 ; 152) est (sont) intégré(s) dans la coque (32).
  6. 6. Aéronef selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dispositif capteixr (34 ; 140 ; 150 ; 182, 184) est équipé d’au moins im appareil de chauffage destiné à chauffer l’appareil émetteur (36 ; 152) et/ou l’appareil détecteur (38 ; 152).
  7. 7. Aéronef selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dispositif capteur (34 ; 140 ; 150 ; 182, 184) permet de constater si im rayonnement de l’appareil émetteur (36 ; 152) est orienté vers l’appareil détecteur (38 ; 152) avec positionnement précis ; et que ledit dispositif capteur (34 ; 140 ; 150 ; 182, 184) est muni d’un appareil de réglage (134) couplé audit appareil émetteur (36 ; 152) et/ou audit appareil détecteur (38 ; 152), en vue de réajuster ledit rayonnement en direction dudit appareil détecteur (38 ; 152).
  8. 8. Aéronef selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l’appareil émetteur (36 ; 152) comporte au moins une source (42, 44, 46) de lumière laser ; et que, de préférence, des grandeurs caractéristiques au nombre de deux ou plus peuvent être déterminées sur la base du rayonnement de la même souree (42, 44, 46) de lumière laser.
  9. 9. Aéronef selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu’au moins deux grandeurs caractéristiques peuvent être déterminées de manière simultanée.
  10. 10. Aéronef selon l’ime des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l’appareil émetteur (36 ; 152) comporte un multiplexeur optique (64) par l’intermédiaire duquel le rayonnement de plus d’ime source lumineuse (42, 44, 46) dudit appareil émetteur (36 ; 152) peut être injecté dans le trajet de mesure (40) ; et que l’appareil détecteur (38 ; 152) comporte un démidtiplexeur optique permettant un clivage du rayonnement de différentes sources liunineuses (42, 44, 46).
  11. 11. Aéronef selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par vme aptitude du dispositif capteur (34 ; 140 ; 150 ; 182, 184) à déterminer au moins une grandeur caractéristique relative à de l’oxygène gazeux, à du dioxyde de carbone, à du méthane et/ou à de l’eau.
  12. 12. Aéronef selon l’ime des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la température, la pression, l’humidité et/ou la teneur en aérosols peuvent être déterminées, dans l’air, au moyen du dispositif capteur (34 ; 140 ; 150 ; 182, 184).
  13. 13. Aéronef selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dispositif capteur (34 ; 140 ; 150 ; 182, 184) permet de déterminer au moins l’un des paramètres suivants : la température de l’atmosphère environnante, avec spécification du rapport des intensités d’au moins deux transferts d’énergie dans un gaz de ladite atmosphère envirormante ; l’humidité de l’atmosphère environnante, avec spécification de l’intensité d’au moins im transfert d’énergie dans de la vapeur d’eau renfermée par ladite atmosphère environnante.
  14. 14. Aéronef selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la pression de l’atmosphère environnante peut être déterminée à l’aide du dispositif capteur (34 ; 140 ; 150 ; 182, 184), avec spécification de l’intensité d’au moins un transfert d’énergie dans un gaz renfermé par ladite atmosphère envirormante ; notamment qu’ime intensité respective dudit transfert peut être spécifiée au moyen d’un rayoïmement, avec modulation s’opérant d’au moins deux façons ; et que le rapport des deux intensités est spécifié.
  15. 15. Aéronef selon la revendication 14, incluant ime aile portante, caractérisé par le fait que la pression régnant au-dessus et au-dessous de ladite aile portante (18) peut être déterminée, et la pression différentielle peut être constatée sur cette base ; et qu’un message, notifiant une poussée ascensionnelle trop faible, peut être délivré en cas de dépassement négatif d’une pression différentielle de valeur de seuil.
  16. 16. Aéronef selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu’rme vitesse relative dudit aéronef (10 ; 180) par rapport à l’atmosphère environnante peut être constatée à l’aide du dispositif capteur (34 ; 140 ; 150 ; 182, 184), avec spécification du déphasage Doppler d’au moins un transfert d’un gaz renfermé par ladite atmosphère envirormante ; et que, de préférence, un message peut être délivré lorsque la démarcation, entre ladite vitesse relative et ime vitesse de décrochage dudit aéronef, est inférieure à ime différence de vitesse minimale.
  17. 17. Aéronef selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l’extinction du rayormement d’au moins deux sources lumineuses (42, 44, 46) de l’appareil émetteur (36 ; 152) peut être spécifiée, en vue de déterminer la teneur en aérosols.
  18. 18. Aéronef selon l’ime des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dispositif capteur (34 ; 140 ; 150 ; 182, 184) est réalisé de façon telle que la détermination de la température et de la pression de l’atmosphère envirormante puisse être effectuée, sur le même gaz, avec la même source lumineuse (42, 44, 46) de l’appareil émetteur (36 ; 152).
  19. 19. Aéronef selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dispositif capteur (34 ; 140 ; 150 ; 182, 184) inclut un trajet de mesure de référence (72), présentant un boîtier (124) et un gaz ou un mélange gazeux renfermé par ce dernier, sachant qu’une partie d’un rayonnement émis par l’appareil émetteur (36 ; 152), à l’adresse de l’appareil détecteur (38 ; 152), est guidée par ledit trajet de mesure de référence (72), lequel trajet de mesure de référence (72) est situé, de préférence, dans ledit aéronef (10 ; 180).
  20. 20. Procédé de spécification de grandeurs caractéristiques de l’atmosphère environnante d’un aéronef qui sont pertinentes pour l’exécution d’un vol, en particulier de la température, de la pression et/ou de l’humidité, en utilisant un dispositif capteur optique spectroscopique comprenant un appareil émetteur et un appareil détecteur, procédé dans lequel il est fait usage d’un dispositif capteur conçu comme un dispositif mesureur d’absorption et un rayormement parcourt, dudit appareil émetteur audit appareil détecteur, un trajet de mesure situé à l’extérieur d’une coque dudit aéronef.
FR1753186A 2016-04-15 2017-04-12 Aeronef et procede de specification de grandeurs caracteristiques pertinentes pour l'execution d'un vol Pending FR3050272A1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202016102010.7U DE202016102010U1 (de) 2016-04-15 2016-04-15 Luftfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3050272A1 true FR3050272A1 (fr) 2017-10-20

Family

ID=58548675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1753186A Pending FR3050272A1 (fr) 2016-04-15 2017-04-12 Aeronef et procede de specification de grandeurs caracteristiques pertinentes pour l'execution d'un vol

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3443360B1 (fr)
DE (1) DE202016102010U1 (fr)
FR (1) FR3050272A1 (fr)
WO (1) WO2017178402A1 (fr)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019124547A1 (de) * 2019-09-12 2021-03-18 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Detektorvorrichtung und Verfahren zur Fernanalyse von Stoffen sowie mobiles Sensorsystem

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2402618A (en) * 1945-04-16 1946-06-25 Flatt Joseph Gross weight indicator for airplanes
US4483614A (en) * 1981-12-08 1984-11-20 Lockheed Corporation Optical air data measurement system
WO2006050169A2 (fr) * 2004-10-28 2006-05-11 Spectrasensors, Inc. Mesure de parametres environnementaux

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29715915U1 (de) * 1997-09-04 1999-01-07 Laudam Joachim Dipl Geophys Vorrichtung für ein offenes Flug-Diodenlaser-Spektrometer
AU2455699A (en) * 1998-01-12 1999-07-26 Board Of Regents, The University Of Texas System Modulated filtered rayleigh scattering
DE19962849C1 (de) * 1999-12-24 2001-06-13 Joachim Laudam Spiegelarm mit Schutzkapsel für ein offenes Flug-Diodenlaser-Spektrometer zur in-situ FM-Messung von CIO bis pptv und anderen Spurengasen im Ozonloch
US6753960B1 (en) * 2001-12-05 2004-06-22 Capella Photonics, Inc. Optical spectral power monitors employing frequency-division-multiplexing detection schemes
US20050213192A1 (en) * 2002-11-28 2005-09-29 Murtagh Martin E Apparatus for modulating a light beam
US7861584B2 (en) * 2009-03-31 2011-01-04 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of Environment Probe tips for airborne instruments used to measure cloud microphysical parameters
DE102010019811A1 (de) * 2010-05-06 2011-11-10 Airbus Operations Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit mittels eines Plasmas
CN103162832B (zh) * 2011-12-19 2014-12-10 中国科学院微电子研究所 包含参考光束的垂直入射宽带偏振光谱仪及光学测量系统
US9874580B2 (en) * 2012-06-05 2018-01-23 Newsouth Innovations Pty Limited Method and system for determining a velocity of a relative movement between an object and a fluidal medium
GB2511344A (en) * 2013-02-28 2014-09-03 Gkn Aerospace Services Ltd Ice detection

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2402618A (en) * 1945-04-16 1946-06-25 Flatt Joseph Gross weight indicator for airplanes
US4483614A (en) * 1981-12-08 1984-11-20 Lockheed Corporation Optical air data measurement system
WO2006050169A2 (fr) * 2004-10-28 2006-05-11 Spectrasensors, Inc. Mesure de parametres environnementaux

Also Published As

Publication number Publication date
EP3443360A1 (fr) 2019-02-20
EP3443360C0 (fr) 2024-04-10
WO2017178402A1 (fr) 2017-10-19
DE202016102010U1 (de) 2017-07-18
EP3443360B1 (fr) 2024-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1183518B1 (fr) Dispositif pour determiner les valeurs d'au moins un parametre de particules, notamment de gouttelettes d'eau
FR2648915A1 (fr) Dispositif de mesure de la vitesse du vent a moyenne altitude
EP3026455B1 (fr) Lidar pulsé à amplificateur optique à semi-conducteur
EP0208610A2 (fr) Dispositif de détection de substances étrangères à travers une paroi et système d'aide à la conduite de véhicules ou d'aéronefs
FR3053463A1 (fr) Dispositif pour limiter l'angle d'incidence d'un spectrometre et procede de gestion du dispositif
FR3050272A1 (fr) Aeronef et procede de specification de grandeurs caracteristiques pertinentes pour l'execution d'un vol
EP0406061A1 (fr) Dispositif embarqué dans un engin mobile, pour l'obtention de signaux représentatifs de la vitesse relative de l'engin par rapport à un fluide , et appareil de mesure comportant un tel dispositif
FR2602048A1 (fr) Dispositif pour evaluer la deformation des pneumatiques de vehicules
EP3242079A1 (fr) Module lumineux comportant un élément laser
EP4031909B1 (fr) Systeme lidar pour mesures anemometriques
FR2938922A1 (fr) Procede et dispositif d'optimisation de l'orientation d'un anemometre laser sur un aeronef.
WO2012080372A1 (fr) Dispositif actif d'observation d'une scène à travers un milieu diffusant, utilisation de ce dispositif et procédé d'observation
EP0637147A1 (fr) Dispositif d'accord de filtre optique accordable utilisable notamment en réception dans un système de transmission optique
FR3013843A1 (fr) Dispositif et procede de determination de presence de degradations ou salissures sur un hublot de sonde d'anemometrie laser doppler
EP0287448B1 (fr) Procédé et dispositif de mesure par réflexion du coefficient de transmission optique d'une paroi vitreuse teintée
EP0347298B1 (fr) Procédé et dispositif de mesure de la visibilité à travers un milieu d'opacité variable
EP3894886A1 (fr) Capteur de temps de vol et système de surveillance comportant un tel capteur
EP0528702B1 (fr) Système d'imagerie à mesure intégrée de l'usure de ses éléments optiques travaillant en transmission, et équipment optronique d'imagerie comportant un tel système d'imagerie
EP4012453B1 (fr) Système imageur lidar à détection hétérodyne de type fmcw comportant un dispositif de correction de phase du signal de référence
FR2953602A1 (fr) Systeme de detection d'obstacle pour vehicule
EP4256308A1 (fr) Elément optique pour un dispositif de détermination de la brillance relative d'une pluralité de fibres capillaires
EP3173685A1 (fr) Dispositif de gestion de la couleur d'un eclairage pour vehicule automobile
FR3099876A1 (fr) Procédé et dispositif d’imagerie rétinienne tomographique en cohérence optique
FR3127347A1 (fr) Dispositif de transmission d’informations par laser jusqu’à une cellule de détection dans un environnement lumineux parasite apte à saturer ladite cellule
CA3184950A1 (fr) Appareil de determination du taux d'hemoglobine ou d'hematocrite d'un liquide en circulation

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3