WO2015092161A9 - Terminal laser destine a etre embarque dans un aeronef - Google Patents

Terminal laser destine a etre embarque dans un aeronef Download PDF

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WO2015092161A9
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laser
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pressure
terminal
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Inventor
Thomas VITTE
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Airbus Ds Sas
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/112—Line-of-sight transmission over an extended range
    • H04B10/1121—One-way transmission

Definitions

  • the technical field of the invention is that of optical communications in free space by means of a laser terminal, and in particular for laser communications between aircraft and / or satellites.
  • the present invention relates to a laser terminal intended to be embedded in an aircraft, as well as a method for optimizing the performance of a laser terminal intended to be on board an aircraft.
  • Open Space Optics optical communications call for the propagation of light in free space, that is to say for example in the air or in the vacuum, in order to transmit data between two remote points.
  • the FSO optical communications are particularly adapted to the case where it is desired to establish a connection between two objects able to move relative to each other, for example two aircraft, or an aircraft and a satellite.
  • Today, FSO optical communications typically rely on laser technology, and can achieve high data rates, typically greater than 50 Gb / s.
  • UAV unmanned aerial vehicle
  • Network-Centric Operations Network-Centric Operations
  • the challenge is to be able to efficiently transmit large amounts of data, for example collected on a battlefield, to national headquarters.
  • the performance of a laser optical communication depends significantly on the stability of the medium, for example the atmosphere, in which the laser beam propagates. Turbulence in the atmosphere can indeed cause a phenomenon of scintillation of the laser beam, and reduce the data rate.
  • FIG. 1 shows a laser terminal 1 according to the state of the art embedded in an aircraft 2.
  • the laser terminal 1 comprises an orientable frame F which makes it possible to direct a laser beam B in a transmission direction.
  • a flow of air aF flows around the laser terminal 1 and the aircraft 2.
  • the arrow 3 indicates the direction of flow of the airflow aF.
  • the aircraft 2 typically has an aerodynamic profile to promote a laminar, non-turbulent flow of air aF.
  • the profile of the steerable frame F is not optimized from an aerodynamic point of view. Turbulence T of the airflow aF thus appear around the orientable frame F, which constitutes an obstacle. Turbulence T is likely to significantly disturb the transmission of the B laser beam.
  • a key problem for the boarding of a communication laser terminal on board an aircraft is thus to minimize turbulence in the vicinity of the laser terminal, according to the orientation of the laser beam.
  • This solution imposes to be restricted to a small number of locations, or even a single location, for the boarding of the laser terminal. This solution does not guarantee to obtain a certain level of performance for the data rate.
  • document CN102158283A proposes a second type of solution, which relies on the use of specific waveforms.
  • the invention offers a solution to the problems mentioned above by proposing, according to one aspect of the invention, a laser terminal for optimally recovering open-space optical communications and ensuring a certain level of performance for said communications. optical, regardless of the location of the laser terminal on board the aircraft and without requiring the use of specific waveforms.
  • a first aspect of the invention therefore relates to a laser terminal intended to be embedded in an aircraft, the laser terminal being characterized in that it comprises:
  • a frame having a plurality of orifices and comprising a first portion that can be turned to enable a laser beam to be directed in a transmission direction;
  • a performance optimization device comprising:
  • a computer comprising a first function for determining a first pressure regulation setpoint according to the aerodynamic parameter and the direction of transmission of the laser beam;
  • the pressure in the first zone is regulated locally near the frame of the laser terminal.
  • the first orientable part of the frame advantageously comprises an orientable source generating the laser beam.
  • the first zone near the frame is included in a region extending, from the outer surface of the frame, on a height substantially equivalent to the maximum height of the frame. "Height" means a quantity measured along an axis substantially perpendicular to a surface, for example a cabin, of the aircraft.
  • the first zone near the frame corresponds to a region extending, from the outer surface of the frame, on a height of the order of a few centimeters to a few tens of centimeters.
  • the first zone near the frame corresponds to a region located around the orientable source generating the laser beam and in the extension of the emitted laser beam.
  • the first pressure regulation setpoint is determined by the computer according to the transmission direction of the laser beam and the aerodynamic conditions in which the laser terminal is located.
  • Local pressure regulation typically consists of a local increase in pressure or a local decrease in pressure and helps to control and minimize at least a portion of the turbulence of a fluid flow flowing around the laser terminal.
  • the local regulation of pressure makes it possible to contribute to obtaining the most laminar flow possible of the flow of fluid around the laser terminal, and in particular in the transmission zone of the laser beam.
  • the fluid flow is typically a flow of air. The invention therefore advantageously makes it possible to act actively on the environment, that is to say on the medium, of the laser terminal in order to contribute to obtaining optimal conditions for transmitting the laser beam.
  • the laser terminal according to a first aspect of the invention may have one or more additional characteristics among the following, considered individually or in any technically possible combination:
  • the first set advantageously defines at least one direction and a flow rate for the flow of fluid in the at least one orifice.
  • the flow direction of the fluid flow is a binary parameter.
  • the flow of fluid flows either in a first direction, from the inside to the outside of the frame, or in a second direction, from outside to inside built. In the first direction of circulation, the flow of fluid is blown towards the outside of the frame. In the second direction of circulation, the fluid flow is sucked into the frame.
  • the first set is advantageously an array of elements establishing a map of at least a portion of the plurality of orifices of the frame, each element of the matrix of elements defining a direction and a flow rate for the flow of a fluid flow in a given orifice of the plurality of orifices of the frame.
  • the interface advantageously allows, at a given moment, the reception of several aerodynamic parameters.
  • the interface advantageously allows the reception, at a given moment, of the angle of incidence, the angle of wander, the Mach number and the Reynolds number.
  • the interface may also allow the reception, at a given instant, of the angle of incidence, the angle of wander, the speed, the pressure-amplitude and the statistical temperature, the Mach number and Reynolds are then obtained from velocity, pressure altitude and statistical temperature data.
  • the at least one aerodynamic parameter is characteristic, at a given instant, of a flow of fluid, and for example of air, around the laser terminal.
  • the transmission direction of the laser beam is evaluated by means of a first azimuth datum and a second elevation datum.
  • the first azimuth datum and the second elevation datum are transmitted to the computer.
  • the laser terminal advantageously comprises a unit for measuring the quality of the laser beam generating a signal-to-noise ratio.
  • the computer advantageously comprises a second function for determining a second pressure regulation setpoint as a function of the first setpoint and the signal-to-noise ratio.
  • a counter-reaction is allowed in order to adjust the first setpoint and to maximize the signal-to-noise ratio.
  • the frame advantageously comprises a second static part, the second static part extending in the extension of the first orientable part so that the frame has an aerodynamic shape.
  • the first steerable portion extending over a first surface
  • the second static portion advantageously extends over a second surface substantially of the order of twice the first surface of the first steerable portion.
  • the frame advantageously has a total area of which one third is formed by the first surface of the first steerable part and the other two thirds are formed by the second surface of the second fixed part.
  • the plurality of orifices of the frame is advantageously arranged on the second static part.
  • the plurality of orifices of the frame is advantageously disposed both on the first orientable portion and on the second static portion.
  • the laser terminal advantageously comprises a means for measuring the aerodynamic parameter.
  • the aerodynamic parameter (s) may be sent to the interface of the laser terminus by the aircraft.
  • each pipe having a first end and a second end opposite the first end, the first end being connected to the pressure regulating unit and the second end being connected to an orifice of the plurality of orifices; of the frame.
  • the plurality of hoses is advantageously a plurality of hoses.
  • Another aspect of the invention relates to a method for optimizing the performance of a laser terminal intended to be on board an aircraft, the laser terminal comprising a frame having a plurality of orifices, the method comprising:
  • the method according to another aspect of the invention may have one or more additional characteristics among the following, considered individually or in any technically possible combination:
  • the process advantageously comprises:
  • the method advantageously comprises, prior to the step of receiving the interface of at least one aerodynamic parameter, a step of measuring at least one aerodynamic parameter.
  • the method advantageously uses a laser terminal according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic section of an aircraft carrying a laser terminal according to the state of the art.
  • FIG. 2a illustrates a first mode of operation of a laser terminal according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 2b schematically illustrates a second mode of operation of the laser terminal of Figure 2a.
  • FIG. 3a schematically shows a section of a laser terminal according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 4a schematically shows a section of a pressure regulating unit of the laser terminal of FIG. 3a.
  • Figure 4b schematically shows a control element of the pressure control unit of Figure 4a.
  • FIGS. 2a and 2b respectively show first and second modes of operation of a laser terminal 10 according to a first embodiment of the invention. Figures 2a and 2b are described together.
  • FIGS. 2a and 2b show a sectional view of an aircraft 2 carrying the laser terminal 10 according to the first embodiment of the invention.
  • the laser terminal 10 comprises:
  • a frame, or fairing which has a first orientable portion F1 and a second fixed portion F2;
  • the performance optimization device is only partially shown in Figure 2a, but appears completely in Figure 3a and will therefore be described in detail later.
  • a flow of air aF flows around the frame of the laser terminal 10 and the aircraft 2.
  • the arrow 3 indicates the direction of flow of the airflow aF.
  • a median plane Md of the first orientable part F1 of the frame is defined, the median plane Md being normal to the direction of flow of the airflow aF defined by the arrow 3.
  • the median plane Md separates the space into a first half space dE1 and a second half-space dE2, the airflow aF flowing from the first half-space dE1 to the second half-space dE2.
  • the first half-space of E1 is thus on one side "upstream" of the frame of the laser terminal 10, and the second half space dE2 on one side "downstream".
  • the first orientable part F1 of the frame makes it possible to direct a laser beam B in a transmission direction.
  • the first orientable portion F1 may typically have a spherical or hemispherical shape.
  • a plurality of orifices Oi is located on the first orientable part F1 of the frame and on the second fixed part F2 of the frame.
  • the plurality of orifices Oi is located only on the first orientable part F1 of the frame, or only on the second fixed part F2 of the frame.
  • the second fixed portion F2 of the frame may further advantageously have a shape to improve and optimize the overall aerodynamic profile of the frame.
  • the performance optimization device comprises, in the particular embodiment described here, a plurality of pipes Pj.
  • the performance optimization device advantageously comprises as many pipes Pj as orifices Oi.
  • Each pipe Pj is connected on the one hand to an orifice Oi and on the other hand to a pressure regulating unit U4 (not shown in FIGS. 2a and 2b but represented in FIG. 3a).
  • the performance optimization device locally regulates the pressure in the orifices Oi.
  • the performance optimization device contributes to producing a positive pressure, in other words an overpressure, upstream of the frame of the laser terminal 10 and a negative pressure, ie a negative pressure, downstream of the 10.
  • the pressure regulating unit U4 blows a flow of a fluid through at least a first orifice O1 of the plurality of orifices Oi, by means of minus a first pipe P1 of the plurality of pipes Pj, and sucks a flow of a fluid through at least a second orifice O2 of the plurality of orifices Oi, by means of at least a second pipe P2 of the plurality of Pj pipes.
  • the same orifice Oi can in one case blow, in the other case aspire, as illustrated in Figures 2a and 2b.
  • a boundary is defined separating on the one hand the upstream region and on the other hand the downstream region.
  • the optimization device blows a flow of fluid through the orifices Oi located in the upstream region, and draws a flow of fluid through the orifices Oi located in the downstream region.
  • the rate at which the performance-enhancing device blows or draws a fluid flow may advantageously be independently controlled for each orifice.
  • Said boundary may be a plane surface, such as for example the median plane Md defined above or any other plane parallel to the median plane Md.
  • FIG. 2a thus corresponds to a case where the boundary is a plane parallel to the median plane Md, shifted towards the plane. downstream from the median plane Md.
  • the delimitation of the two zones is visible by the change of direction of the arrows of the circulation of the fluid inside each pipe, the change of direction being effected downstream of the median plane Md as shown in Figure 2a.
  • FIG. 2b corresponds to a case where the boundary is a plane parallel to the median plane Md, offset upstream with respect to the median plane Md.
  • the delimitation of the two zones is visible by the change of direction of the arrows of the fluid circulation. inside each pipe, the change of direction taking place this time upstream of the median plane Md as represented in FIG. 2b.
  • the boundary may alternatively be a complex surface, such as a curved surface, for example forming a leading edge or a juxtaposition of planes forming at least one angle.
  • At least a first closed area, ie defined by a closed perimeter, is defined of the frame of the laser terminal 10, in which a flow of fluid is blown by all or part of the orifices. Oi located in said first closed zone. A flow of fluid is then sucked by all or part of the orifices Oi located outside said first closed zone.
  • at least a second closed area of the frame of the laser terminal 10 is defined in which a flow of fluid is sucked by all or part of the orifices Oi located in said second closed zone. A flow of fluid is then blown through all or part of the orifices Oi located outside of said second closed zone.
  • FIG. 3a shows the performance optimization device, which comprises:
  • the Int interface allows the reception of at least one aerodynamic parameter P_ae, characteristic of an air flow at a given instant.
  • the reception of the aerodynamic parameter (s) P_ae by the Int interface is advantageously done periodically, in order to take into account dynamically the temporal evolution of the aerodynamic conditions and any changes in the characteristics of the air flow.
  • the aerodynamic parameter P_ae can for example be:
  • the interface advantageously allows the reception of several aerodynamic parameters P_ae, and in particular: the angle of incidence, the angle of wander, the Mach number and the Reynolds number.
  • the aerodynamic parameter (s) P_ae can advantageously be measured by a unit U3 for measuring the air flow.
  • the unit U3 for measuring the flow of air advantageously comprises:
  • an aerodynamic angle sensor in order to be able to measure the angle of incidence and the angia of skidding
  • an aerodynamic data sensor or anemobarometric sensor, in order to be able to measure the speed, the pressure altitude and the static temperature, from which the Mach number and the Reynolds number can be obtained.
  • the aerodynamic parameter (s) P_ae can also be measured by a unit of measurement of the aircraft 2. It is also possible for a part of the aerodynamic parameters P "ae to be measured by the unit U3 for measuring the flow of the aircraft. air, and that another part of the aerodynamic parameters P_ae is measured by the unit of measurement of the aircraft 2.
  • the aerodynamic parameter (s) P_ae received by the interface Int are transmitted to the computer K.
  • the unit U1 of measurement of orientation makes it possible to measure the direction of transmission Dir of the laser beam B.
  • the unit U1 of orientation measurement uses, in order to measure the direction of transmission Dir of the laser beam B, a first datum of azimuth and a second elevation data. The first azimuth datum and the second elevation datum are transmitted to the computer K.
  • the computer K may be part of a central computer of the aircraft 2.
  • the computer K has a first function of determining a first C1 pressure regulation setpoint according to the aerodynamic parameter (s) P_ae and the transmission direction Dir of the laser beam B.
  • Several fluid mechanics tests CFD Computer Fluid Dynamics" in English
  • / or wind tunnel wind tunnel In English
  • the first set point C1 can then be interpolated, for given input parameters, based on known measurements, from the CFD and / or wind tunnel tests previously carried out.
  • the first set point C1 is advantageously an array of elements that establishes a map, or in other words a "mapping", of at least a portion of the plurality of orifices Oi of the frame.
  • the matrix of elements may comprise as many elements as there are orifices in the plurality of orifices Oi of the frame. This case corresponds to a mapping of all the orifices of the plurality of orifices of the frame by the matrix of elements of the first set point C1.
  • the matrix of elements may comprise a number of elements less than the number of orifices of the plurality of orifices Oi of the frame.
  • This alternative case corresponds to a mapping of a part of the orifices of the plurality of orifices Oi of the frame by the matrix of elements of the first set point C1.
  • each element of the matrix of elements corresponds to a hole of the plurality Oi of the frame, and defines for said orifice a direction and a flow rate of a flow of a fluid to through said orifice.
  • the direction of flow indicates whether the flow of fluid is drawn through the orifice towards the inside of the frame, or if the flow of fluid is blown through the orifice towards the outside of the frame.
  • the fluid flow is typically a flow of air.
  • the first set point C1 established by the computer K is transmitted to the pressure regulation unit U4, which comprises means for locally regulating a pressure around at least one orifice Oi of the frame as a function of the first set point C1.
  • the local pressure regulation is carried out by means of a local increase or decrease of pressure, for example by using a plurality of pipes Pj, each pipe Pj being connected on the one hand to an orifice Oi of the frame, and on the other hand to the unit U4 for pressure regulation.
  • the performance optimization device may also comprise a unit U2 for measuring the quality of the laser beam B, making it possible to generate a signal-to-noise ratio R of the laser beam B. More the performances are optimized, ie the more efficient the pressure regulation is and the more the turbulences are minimized, the better the quality of the laser beam B and therefore the greater the signal-to-noise ratio R.
  • the signal-to-noise ratio noise R is transmitted to the computer K.
  • the computer R advantageously comprises a second function for determining a second setpoint C2 for pressure regulation, as a function of the signal-to-noise ratio R and the first setpoint C1.
  • the second function uses an optimization algorithm, for example the gradient algorithm, in order to determine the second setpoint C2 which maximizes the signal-to-noise ratio R.
  • an optimization algorithm for example the gradient algorithm
  • a feedback loop is provided to ensure the best possible quality for the laser beam B.
  • the second set point C2 is for example a vector
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) optimized member having a plurality of elements, each member defining an optimized pressure to be applied to an orifice of the plurality of orifices Oi of the frame.
  • the optimized vector has at most as many elements as there are orifices Oi in the frame.
  • the second setpoint C2 established by the computer K is transmitted to the pressure regulating unit U4, which comprises means for locally regulating a pressure around at least one orifice Oi of the frame as a function of the second setpoint C2.
  • FIG. 4a shows a detailed sectional view of the pressure regulating unit U4 of the performance optimization device according to one or the other of the first and second embodiments of the invention.
  • the unit U4 for regulating pressure comprises a plurality of regulation elements R_elt.
  • FIG. 4b shows a detailed sectional view of a regulating element R_elt of the plurality of regulation elements R_elt of the pressure regulating unit U4.
  • Figures 4a and 4b are described together.
  • the pressure regulating unit U4 typically comprises as many R_elt regulating elements as there are orifices Oi in the frame.
  • the unit U4 for regulating pressure comprises a control unit Ctrl.
  • the control unit Ctrl receives the setpoints - the first setpoint Second set point C2 - determined by the calculator K.
  • Each R_elt regulation element comprises:
  • a pipe Pi of the plurality of pipes P the pipe Pi being connected to low pressure channel Ch_LP and to a high pressure channel Ch_HP;
  • a low pressure solenoid valve Ev_LP controlling the opening or closing of the low pressure channel Ch_LP;
  • a pressure sensor P_sn measuring the pressure in the pipe Pj and outputting a pressure data transmitted to the control unit Ctrl.
  • the low pressure solenoid valve Ev_LP and the high pressure solenoid valve Ev_HP are controlled by the control unit Ctrl as a function of the first setpoint C1 or the second setpoint C2 received by the control unit Ctrl.
  • the sensor of P_sn pressure advantageously allows to exert a feedback to the Ctrl control unit.
  • the control unit Ctrl can indeed compare the pressure data, returned by the pressure sensor P_sn, with the setpoint - first setpoint C1 or second setpoint C2 - received from the computer K, and continuously adjust the opening or closing solenoid valves Ev_LP and Ev_HP.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of the organization of the steps of a method 100 for optimizing the performance of a laser terminal according to the invention.
  • the method 100 comprises the following steps:
  • the steps 101 to 104 described above are repeated periodically.
  • the method 100 also comprises the following steps:
  • steps 101 to 103 are repeated periodically, with a first period Perl;
  • step 104 is executed once, during a first initialization loop of the method 100;
  • steps 105 to 107 are repeated periodically, with a second period Per2 greater than or equal to the first period Perl, and typically equal to the first period Perl.

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Abstract

L'invention concerne un terminal laser (10) destiné à être embarqué dans un aéronef (2), le terminal laser (10) comprenant : - un bâti présentant une pluralité d'orifices (Oi) et comportant une première partie (F1 ) orientable pour permettre de diriger un faisceau laser (B) selon une direction de transmission (Dir); - un dispositif d'optimisation des performances comportant : o une interface (Int) permettant la réception d'au moins un paramètre aérodynamique (P_ae); o un calculateur (K) comportant une première fonction de détermination d'une première consigne (C1 ) de régulation de pression selon le paramètre aérodynamique (P_ae) et la direction de transmission (Dir) du faisceau laser; o des moyens pour réguler localement une pression, en fonction au moins de la première consigne (C1 ), dans une première zone à proximité du bâti au moyen d'au moins un orifice (Oi) permettant une circulation d'un flux d'un fluide.

Description

TERMINAL LASER DESTINE A ETRE EMBARQUE DANS UN AERONEF
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
Le domaine technique de l'invention est celui des communications optiques en espace libre au moyen d'un terminal laser, et en particulier pour les communications laser entre aéronefs et/ou satellites.
La présente invention concerne un terminal laser destiné à être embarqué dans un aéronef, ainsi qu'un procédé d'optimisation des performances d'un terminal laser destiné à être embarqué à bord d'un aéronef.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION
Les communications optiques en espace libre FSO (de l'anglais « Free Space Optics ») font appel à la propagation de la lumière en espace libre, c'est-à-dire par exemple dans l'air ou dans le vide, afin de transmettre des données entre deux points distants. Contrairement aux connexions physiques, avec des câbles ou des fibres optiques, les communications optiques FSO sont notamment adaptées au cas où l'on souhaite établir une liaison entre deux objets susceptibles de se mouvoir l'un par rapport à l'autre, comme par exemple deux aéronefs, ou un aéronef et un satellite. Aujourd'hui, les communications optiques FSO s'appuient typiquement sur la technologie laser, et permettent d'atteindre des débits de données élevés, typiquement supérieurs à 50 Gb/s. Un tel moyen de communication entre un aéronef et un satellite est du plus grand intérêt, par exemple pour permettre l'utilisation d'aéronefs téléguidés UAV (de l'anglais « Unmanned Aerial Vehicle ») dans un contexte de « guerre en réseau » (Network-Centric Opérations » en anglais). Dans ce contexte, il s'agit d'être capable de transmettre efficacement de grandes quantités de données, par exemple collectées sur un champ de bataille, à des quartiers généraux nationaux. Cependant, les performances d'une communication optique par laser dépendent de manière importante de la stabilité du milieu, par exemple l'atmosphère, dans lequel se propage le faisceau laser. Des turbulences au sein de l'atmosphère peuvent en effet entraîner un phénomène de scintillation du faisceau laser, et réduire le débit de données.
La figure 1 montre un terminal laser 1 selon l'état de la technique embarqué dans un aéronef 2. Le terminal laser 1 comporte un bâti F orientable qui permet de diriger un faisceau laser B selon une direction de transmission. Lorsque l'aéronef 2 se déplace, un flux d'air aF s'écoule autour du terminal laser 1 et de l'aéronef 2. La flèche 3 indique le sens de l'écoulement du flux d'air aF. L'aéronef 2 présente typiquement un profil aérodynamique permettant de favoriser un écoulement laminaire, non-turbulent du flux d'air aF. Cependant, en raison de contraintes cinématiques, le profil du bâti orientable F n'est pas optimisé d'un point de vue aérodynamique. Des turbulences T du flux d'air aF apparaissent ainsi autour du bâti F orientable, qui constitue un obstacle. Les turbulences T sont susceptibles de perturber significativement la transmission du faisceau laser B.
Une problématique clé pour l'embarquement d'un terminal laser de communication à bord d'un aéronef est donc de parvenir à minimiser les turbulences à proximité du terminal laser, selon l'orientation du faisceau laser. Dans ce cadre, il est possible de rechercher et de déterminer, pour un aéronef, une ou plusieurs zones de moindre turbulence. Cette solution impose de se restreindre à un petit nombre de localisations, voire à une localisation unique, pour l'embarquement du terminal laser. Cette solution ne permet pas de garantir l'obtention d'un certain niveau de performance pour le débit de données.
Afin de minimiser les turbulences atmosphériques dans le cadre de l'optimisation des performances d'une communication laser, le document CN102158283A propose un deuxième type de solution, qui s'appuie sur l'utilisation de formes d'ondes spécifiques.
RESUME DE L'INVENTION
L'invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment en proposant, selon un aspect de l'invention, un terminal laser permettant rétablissement de communications optiques en espace libre de manière optimisée et en assurant un certain niveau de performances pour lesdites communications optiques, indépendamment de l'emplacement du terminal laser à bord de l'aéronef et sans nécessiter l'emploi de formes d'ondes spécifiques.
Un premier aspect de l'invention concerne donc un terminal laser destiné à être embarqué dans un aéronef, le terminal laser étant caractérisé en ce qu'il comprend :
- un bâti présentant une pluralité d'orifices et comportant une première partie orientable pour permettre de diriger un faisceau laser selon une direction de transmission ;
- un dispositif d'optimisation des performances comportant :
o une interface permettant la réception d'au moins un paramètre aérodynamique ;
o un calculateur comportant une première fonction de détermination d'une première consigne de régulation de pression selon le paramètre aérodynamique et la direction de transmission du faisceau laser ;
o des moyens pour réguler localement une pression, en fonction au moins de la première consigne, dans une première zone à proximité du bâti au moyen d'au moins un orifice permettant une circulation d'un flux d'un fluide.
Grâce à l'invention, on régule localement la pression dans la première zone à proximité du bâti du terminal laser. La première partie orientable du bâti comporte avantageusement une source orientable générant le faisceau laser. Dans une première approximation, la première zone à proximité du bâti est comprise dans une région s'étendant, à partir de la surface extérieure du bâti, sur une hauteur sensiblement équivalente à la hauteur maximale du bâti. On entend par « hauteur » une grandeur mesurée selon un axe sensiblement perpendiculaire à une surface, par exemple d'une carlingue, de l'aéronef. Dans une deuxième approximation, la première zone à proximité du bâti correspond à une région s'étendant, à partir de la surface extérieure du bâti, sur une hauteur de l'ordre de quelques centimètres à quelques dizaines de centimètres. Dans une troisième approximation, la première zone à proximité du bâti correspond à une région située autour de la source orientable générant le faisceau laser et dans le prolongement du faisceau laser émis. La première consigne de régulation de pression est déterminée par le calculateur en fonction de la direction de transmission du faisceau laser et des conditions aérodynamiques dans lesquelles se trouve le terminal laser. La régulation locale de pression consiste typiquement en une augmentation locale de pression ou en une diminution locale de pression et permet de contribuer à contrôler et minimiser au moins une partie des turbulences d'un flux de fluide s'écoulant autour du terminal laser. Autrement dit, la régulation locale de pression permet de contribuer à obtenir un écoulement le plus laminaire possible du flux de fluide autour du terminal laser, et en particulier dans la zone de transmission du faisceau laser. Le flux de fluide est typiquement un flux d'air. L'invention permet donc avantageusement d'agir activement sur l'environnement, c'est-à-dire sur le milieu, du terminal laser afin de contribuer à obtenir des conditions optimales de transmission du faisceau laser.
Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans le paragraphe précédent, le terminal laser selon un premier aspect de l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- La première consigne définit avantageusement au moins un sens et un débit pour la circulation du flux de fluide dans le au moins un orifice. Le sens de circulation du flux de fluide est un paramètre binaire. Le flux de fluide circule soit dans un premier sens, de l'intérieur vers l'extérieur du bâti, soit dans un deuxième sens, de l'extérieur vers l'intérieur bâti. Dans le premier sens de circulation, le flux de fluide est soufflé vers l'extérieur du bâti. Dans le deuxième sens de circulation, le flux de fluide est aspiré vers l'intérieur du bâti.
- La première consigne est avantageusement une matrice d'éléments établissant une cartographie d'au moins une partie de la pluralité d'orifices du bâti, chaque élément de la matrice d'éléments définissant un sens et un débit pour la circulation d'un flux d'un fluide dans un orifice donné de la pluralité d'orifices du bâti.
Le au moins un paramètre aérodynamique appartient avantageusement à la liste suivante :
o un angle d'incidence ;
o un angle de dérapage ;
o une vitesse ;
o une altitude-pression ;
o une température statique ;
o un nombre de Mach ;
o un nombre de Reynolds.
L'interface permet avantageusement, à un instant donné, la réception de plusieurs paramètres aérodynamiques. En particulier, l'interface permet avantageusement la réception, à un instant donné, de l'angle d'incidence, de l'angle de dérapage, du nombre de Mach et du nombre de Reynolds. Alternativement, l'interface peut également permettre la réception, à un instant donné, de l'angle d'incidence, de l'angle de dérapage, de la vitesse, de Paltitude-pression et de la température statistique, les nombre de Mach et de Reynolds étant alors obtenus à partir des données de vitesse, altitude-pression et température statistique. Le ou les paramètres aérodynamiques sont caractéristiques, à un instant donné, d'un flux de fluide, et par exemple d'air, autour du terminal laser.
La direction de transmission du faisceau laser est évaluée au moyen d'une première donnée d'azimut et d'une deuxième donnée d'élévation. La première donnée d'azimut et la deuxième donnée d'élévation sont transmises au calculateur.
Le terminal laser comporte avantageusement une unité de mesure de la qualité du faisceau laser générant un rapport signal sur bruit. Lorsque le terminal laser comporte l'unité de mesure de la qualité du faisceau laser, le calculateur comporte avantageusement une deuxième fonction de détermination d'une deuxième consigne de régulation de pression en fonction de la première consigne et du rapport signal sur bruit. On permet ainsi avantageusement une contre-réaction afin d'ajuster la première consigne et de maximiser le rapport signal sur bruit.
Le bâti comporte avantageusement une deuxième partie statique, la deuxième partie statique s'étendant dans le prolongement de la première partie orientable de sorte que le bâti présente une forme aérodynamique. La première partie orientable s'étendant sur une première surface, la deuxième partie statique s'étend avantageusement sur une deuxième surface sensiblement de l'ordre de deux fois la première surface de la première partie orientable. Autrement dit, le bâti présente avantageusement une surface totale dont un tiers est formé par la première surface de la première partie orientable et les deux autres tiers sont formés par la deuxième surface de la deuxième partie fixe.
La pluralité d'orifices du bâti est avantageusement disposée sur la deuxième partie statique.
Alternativement, la pluralité d'orifices du bâti est avantageusement disposée à la fois sur la première partie orientable et sur la deuxième partie statique.
Le terminal laser comporte avantageusement un moyen de mesure du paramètre aérodynamique. Alternativement, le ou les paramètres aérodynamiques peuvent être envoyés à l'interface du terminai laser par l'aéronef.
Le moyen de mesure du paramètre aérodynamique appartient avantageusement à la liste suivante :
o un capteur d'angles aérodynamiques ; o un capteur de données aérodynamiques, ou capteur anémobarométrique.
- Les moyens pour réguler localement une pression autour d'au moins un orifice du bâti comportent avantageusement :
o une unité de régulation de pression ;
o une pluralité de tuyaux, chaque tuyau présentant une première extrémité et une deuxième extrémité opposée à la première extrémité, la première extrémité étant connectée à l'unité de régulation de pression et la deuxième extrémité étant connectée à un orifice de la pluralité d'orifices du bâti.
La pluralité de tuyaux est avantageusement une pluralité de tuyaux souples.
Un autre aspect de l'invention concerne un procédé d'optimisation des performances d'un terminal laser destiné à être embarqué à bord d'un aéronef, le terminal laser comportant un bâti présentant une pluralité d'orifices, le procédé comportant :
- une étape de réception, par une interface, d'au moins un paramètre aérodynamique ;
- une étape de mesure d'une direction de transmission d'un faisceau laser du terminal laser ;
- une étape de détermination, par une première fonction d'un calculateur, d'une première consigne de régulation de pression selon le paramètre aérodynamique et la direction de transmission du faisceau laser ;
- une étape de régulation locale de pression, en fonction de la première consigne, dans une première zone à proximité du bâti au moyen d'une circulation d'un flux d'un fluide dans au moins un orifice.
Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans le paragraphe précédent, le procédé selon un autre aspect de l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - Le procédé comporte avantageusement :
o une étape de détermination, par une unité de mesure de la qualité du faisceau laser, d'un rapport signal sur bruit du faisceau laser ; o une étape de détermination, par une deuxième fonction du calculateur, d'une deuxième consigne de régulation de pression en fonction de la première consigne et du rapport signal sur bruit ;
o une étape de régulation locale de pression, en fonction de la deuxième consigne, dans la première zone à proximité du bâti au moyen d'une circulation d'un flux d'un fluide dans au moins un orifice.
- Le procédé comporte avantageusement, préalablement à l'étape de réception par l'interface d'au moins un paramètre aérodynamique, une étape de mesure d'au moins un paramètre aérodynamique.
- Le procédé utilise avantageusement un terminal laser selon l'invention.
L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention.
- La figure 1 montre une coupe schématique d'un aéronef embarquant un terminal laser selon l'état de la technique.
- La figure 2a illustre un premier mode de fonctionnement d'un terminal laser selon un premier mode de réalisation de l'invention.
- La figure 2b illustre schématiquement un deuxième mode de fonctionnement du terminal laser de la figure 2a.
- La figure 3a montre schématiquement une coupe d'un terminal laser selon le premier mode de réalisation de l'invention.
- La figure 3b montre schématiquement une vue de dessus du terminal laser de la figure 3a. - La figure 4a montre schématiquement une coupe d'une unité de régulation de pression du terminal laser de ia figure 3a.
- La figure 4b montre schématiquement un élément de régulation de l'unité de régulation de pression de la figure 4a.
DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION
Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.
La figure 1 , qui illustre un terminal laser selon l'art antérieur, a été précédemment décrite.
Les figures 2a et 2b montrent respectivement des premier et deuxième modes de fonctionnement d'un terminal laser 10 selon un premier mode de réalisation de l'invention. Les figures 2a et 2b sont décrites conjointement.
Les figures 2a et 2b montrent une vue en coupe d'un aéronef 2 embarquant le terminal laser 10 selon le premier mode de réalisation de l'invention. Le terminal laser 10 comporte :
- un bâti, ou carénage, qui présente une première partie orientable F1 et une deuxième partie fixe F2 ;
- un dispositif d'optimisation des performances. Le dispositif d'optimisation des performances n'est que partiellement représenté à la figure 2a, mais apparaît complètement à la figure 3a et sera donc décrit de manière détaillée par la suite.
Lorsque l'aéronef 2 se déplace, un flux d'air aF s'écoule autour du bâti du terminal laser 10 et de l'aéronef 2. La flèche 3 indique le sens de l'écoulement du flux d'air aF. On définit un plan médian Md de la première partie orientable F1 du bâti, le plan médian Md étant normal au sens d'écoulement du flux d'air aF défini par la flèche 3. Le plan médian Md sépare l'espace en un premier demi-espace dE1 et un deuxième demi-espace dE2, le flux d'air aF s'écoulant du premier demi-espace dE1 vers le deuxième demi-espace dE2. Le premier demi-espace dE1 se trouve donc d'un côté « amont » du bâti du terminal laser 10, et le deuxième demi- espace dE2 d'un côté « aval ».
La première partie orientable F1 du bâti permet de diriger un faisceau laser B selon une direction de transmission. La première partie orientable F1 peut typiquement présenter une forme sphérique ou hémisphérique. Selon le premier mode de réalisation de l'invention, une pluralité d'orifices Oi est située sur la première partie orientable F1 du bâti et sur la deuxième partie fixe F2 du bâti. Alternativement, la pluralité d'orifices Oi est située uniquement sur la première partie orientable F1 du bâti, ou uniquement sur la deuxième partie fixe F2 du bâti. La deuxième partie fixe F2 du bâti peut en outre avantageusement présenter une forme permettant d'améliorer et d'optimiser le profil aérodynamique global du bâti. Le dispositif d'optimisation des performances comporte, dans l'exemple particulier de réalisation ici décrit, une pluralité de tuyaux Pj. Le dispositif d'optimisation des performances comporte avantageusement autant de tuyaux Pj que d'orifices Oi. Chaque tuyau Pj est connecté d'une part à un orifice Oi et d'autre part à une unité U4 de régulation de pression (non représentée aux figures 2a et 2b mais représentée à la figure 3a).
En fonction de l'orientation du faisceau B, le dispositif d'optimisation des performances régule localement la pression dans les orifices Oi. D'une manière générale, le dispositif d'optimisation des performances contribue à produire une pression positive, autrement dit une surpression, à l'amont du bâti du terminal laser 10 et une pression négative, autrement dit une dépression, à l'aval du terminal laser 10. En modifiant artificiellement la pression dans la première zone à proximité du bâti du terminal laser, on peut avantageusement contrôler l'écoulement du flux de fluide dans ladite première zone et minimiser les turbulences du flux de fluide. Le fait d'augmenter localement la pression dans la région amont, c'est-à-dire typiquement de souffler de l'air, permet avantageusement de compenser une discontinuité du flux de fluide dans la région amont. De même, le fait de diminuer localement la pression dans la région aval, c'est-à-dire typiquement d'aspirer de l'air, permet avantageusement de compenser une discontinuité du flux de fluide dans la région aval, selon le principe de l'aspiration de la couche limite (« Boundary Layer Suction » en anglais). Pour ce faire, l'unité U4 de régulation de pression souffle, dans l'exemple représenté aux figures 2a et 2b, un flux d'un fluide à travers au moins un premier orifice 01 de la pluralité d'orifices Oi, au moyen d'au moins un premier tuyau P1 de la pluralité de tuyaux Pj, et aspire un flux d'un fluide à travers au moins un deuxième orifice 02 de la pluralité d'orifices Oi, au moyen d'au moins un deuxième tuyau P2 de la pluralité de tuyaux Pj. En fonction des conditions, un même orifice Oi peut dans un cas souffler, dans l'autre cas aspirer, ainsi qu'illustré aux figures 2a et 2b.
Selon un premier mode de fonctionnement, on définit une frontière séparant d'une part la région amont et d'autre part la région aval. Le dispositif d'optimisation souffle un flux de fluide par les orifices Oi situés dans la région amont, et aspire un flux de fluide par les orifices Oi situés dans la région aval. Le débit avec lequel le dispositif d'optimisation des performances souffle ou aspire un flux de fluide peut avantageusement être indépendamment contrôlé pour chaque orifice. Ladite frontière peut être une surface plane, comme par exemple le plan médian Md précédemment défini ou tout autre plan parallèle au plan médian Md. La figure 2a correspond ainsi à un cas où la frontière est un plan parallèle au plan médian Md, décalé vers l'aval par rapport au plan médian Md. La délimitation des deux zones est visible par le changement de sens des flèches de la circulation du fluide à l'intérieur de chaque tuyau, le changement de sens s'effectuant en aval du plan médian Md comme représenté à la figure 2a. La figure 2b correspond à un cas où la frontière est un plan parallèle au plan médian Md, décalé vers l'amont par rapport au plan médian Md. La délimitation des deux zones est visible par le changement de sens des flèches de la circulation du fluide à l'intérieur de chaque tuyau, le changement de sens s'effectuant cette fois en amont du plan médian Md comme représenté à la figure 2b. La frontière peut alternativement être une surface complexe, comme par exemple une surface courbe, par exemple formant un bord d'attaque ou encore une juxtaposition de plans formant au moins un angle.
Selon un deuxième mode de fonctionnement, on définit au moins une première zone fermée, c'est-à-dire délimitée par un périmètre fermé, du bâti du terminal laser 10, dans laquelle un flux de fluide est soufflé par tout ou partie des orifices Oi situés dans ladite première zone fermée. Un flux de fluide est alors aspiré par tout ou partie des orifices Oi situés à l'extérieur de ladite première zone fermée. Alternativement, on définit au moins une deuxième zone fermée du bâti du terminal laser 10 dans laquelle un flux de fluide est aspiré par tout ou partie des orifices Oi situés dans ladite deuxième zone fermée. Un flux de fluide est alors soufflé par tout ou partie des orifices Oi situés à l'extérieur de ladite deuxième zone fermée.
Selon l'un ou l'autre mode de fonctionnement, une partie ou la totalité des orifices Oi du bâti pourront être utilisés. On utilisera avantageusement au moins un orifice afin de souffler sur une période de temps donnée un flux de fluide et au moins un autre orifice pour aspirer un flux d'un fluide simultanément ou successivement à la période de temps donnée selon la configuration choisie. Alternativement, on pourra utiliser uniquement au moins un orifice pour souffler un flux de fluide, ou uniquement au moins un orifice pour aspirer un flux d'un fluide. Les figures 3a et 3b montrent respectivement une vue en coupe et une vue de dessus du terminal laser 10 selon le premier mode de réalisation de l'invention. Les figures 3a et 3b sont décrites conjointement. La figure 3a montre le dispositif d'optimisation des performances, qui comporte :
- une interface Int ;
- une unité U1 de mesure d'orientation ;
- un calculateur K ;
- l'unité U4 de régulation de pression.
L'interface Int permet la réception d'au moins un paramètre aérodynamique P_ae, caractéristique d'un flux d'air à un instant donné. La réception du ou des paramètres aérodynamiques P_ae par l'interface Int se fait avantageusement de manière périodique, afin de tenir compte dynamiquement de l'évolution temporelle des conditions aérodynamiques et des éventuelles modifications des caractéristiques du flux d'air. Le paramètre aérodynamique P_ae peut par exemple être :
- un angle d'incidence ;
- un angle de dérapage (« sideslip » en anglais) ; - une vitesse ;
- une altitude-pression ;
- une température statique ;
- un nombre de Mach ;
- un nombre de Reynolds.
L'interface Int permet avantageusement la réception de plusieurs paramètres aérodynamiques P_ae, et notamment : l'angle d'incidence, l'angle de dérapage, le nombre de Mach et le nombre de Reynolds. Le ou les paramètres aérodynamiques P_ae peuvent avantageusement être mesurés par une unité U3 de mesure du flux d'air. L'unité U3 de mesure du flux d'air comporte avantageusement :
- un capteur d'angles aérodynamiques afin de pouvoir mesurer l'angle d'incidence et l'angie de dérapage ;
- un capteur de données aérodynamiques, ou capteur anémobarométrique, afin de pouvoir mesurer la vitesse, l'altitude-pression et la température statique, à partir desquels le nombre de Mach et le nombre de Reynolds peuvent être obtenus.
Alternativement, le ou les paramètres aérodynamiques P_ae peuvent également être mesurés par une unité de mesure de l'aéronef 2. Il est également possible qu'une partie des paramètres aérodynamiques P„ae soit mesurée par l'unité U3 de mesure du flux d'air, et qu'une autre partie des paramètres aérodynamiques P_ae soit mesurée par l'unité de mesure de l'aéronef 2. Le ou les paramètres aérodynamiques P_ae reçus par l'interface Int sont transmis au calculateur K. L'unité U1 de mesure d'orientation permet de mesurer la direction de transmission Dir du faisceau laser B. L'unité U1 de mesure d'orientation utilise, afin de mesurer la direction de transmission Dir du faisceau laser B, une première donnée d'azimut et d'une deuxième donnée d'élévation. La première donnée d'azimut et la deuxième donnée d'élévation sont transmises au calculateur K.
Le calculateur K peut faire partie d'un calculateur central de l'aéronef 2. Le calculateur K comporte une première fonction de détermination d'une première consigne C1 de régulation de pression selon le ou les paramètres aérodynamiques P_ae et la direction de transmission Dir du faisceau laser B. Plusieurs tests de mécanique des fluides numérique CFD (« Computational Fluid Dynamics » en anglais) et/ou de soufflerie (« wind tunnel » en anglais) sont par exemple réalisés au préalable, afin de définir la distribution de pression optimale autour du terminal laser 10 en fonction des conditions aérodynamiques et de l'orientation du faisceau laser B. La première consigne C1 peut alors être interpolée, pour des paramètres d'entrée donnés, en fonction de mesures connues, issues des tests de CFD et/ou de soufflerie précédemment réalisés. La première consigne C1 est avantageusement une matrice d'éléments qui établit une cartographie, ou autrement dit un « mapping », d'au moins une partie de la pluralité d'orifices Oi du bâti. La matrice d'éléments peut comporter autant d'éléments qu'il y a d'orifices dans la pluralité d'orifices Oi du bâti. Ce cas correspond à une cartographie de l'ensemble des orifices de la pluralité d'orifices du bâti par la matrice d'éléments de la première consigne C1. Alternativement, la matrice d'éléments peut comporter un nombre d'éléments inférieur au nombre d'orifices de la pluralité d'orifices Oi du bâti. Ce cas alternatif correspond à une cartographie d'une partie des orifices de la pluralité d'orifices Oi du bâti par la matrice d'éléments de la première consigne C1. Selon l'un ou l'autre cas, chaque élément de la matrice d'éléments correspond à un orifice de la pluralité Oi du bâti, et définit pour ledit orifice un sens et un débit de circulation d'un flux d'un fluide à travers ledit orifice. Le sens de circulation indique si le flux de fluide est aspiré à travers l'orifice vers l'intérieur du bâti, ou si le flux de fluide est soufflé à travers l'orifice vers l'extérieur du bâti. Le flux de fluide est typiquement un flux d'air. Le fait d'aspirer un flux de fluide à travers au moins un orifice du bâti permet de créer artificiellement une diminution de pression dans une zone à proximité du bâti. Au contraire, le fait de souffler un flux de fluide à travers au moins un orifice du bâti permet de créer artificiellement une augmentation de pression dans une zone à proximité du bâti. Ainsi que précédemment expliqué en lien avec la figure 2a, lorsque le faisceau laser B est orienté dans le premier demi-espace dE1 , c'est-à- dire dans la région amont, on contribue typiquement à minimiser, à proximité du bâti, les turbulences du flux de fluide dans lequel se propage le faisceau laser B en créant une surpression dans la région amont, donc en soufflant un flux de fluide à travers au moins un orifice du bâti. De même, ainsi que précédemment expliqué en lien avec la figure 2b, lorsque le faisceau laser B est orienté dans le deuxième demi-espace dE2, c'est-à-dire dans la région aval, on contribue typiquement à minimiser, à proximité du bâti, les turbulences du flux de fluide dans lequel se propage le faisceau laser B en créant une dépression dans la région aval, donc en aspirant un flux de fluide à travers au moins un orifice du bâti.
La première consigne C1 établie par le calculateur K est transmise à l'unité U4 de régulation de pression, qui comporte des moyens pour réguler localement une pression autour d'au moins un orifice Oi du bâti en fonction de la première consigne C1. Comme décrit plus haut en lien avec les figures 2a et 2b, la régulation locale de pression est effectuée au moyen d'une augmentation ou d'une diminution locale de pression, par exemple en utilisant une pluralité de tuyaux Pj, chaque tuyau Pj étant connecté d'une part à un orifice Oi du bâti, et d'autre part à l'unité U4 de régulation de pression.
Avantageusement, le dispositif d'optimisation des performances selon le premier mode de réalisation de l'invention peut également comporter une unité U2 de mesure de la qualité du faisceau laser B, permettant de générer un rapport signal sur bruit R du faisceau laser B. Plus les performances sont optimisées, c'est-à-dire plus la régulation de pression est efficace et plus les turbulences sont minimisées, meilleure est la qualité du faisceau laser B et donc plus grand est le rapport signal sur bruit R. Le rapport signal sur bruit R est transmis au calculateur K. Le calculateur R comporte avantageusement une deuxième fonction de détermination d'une deuxième consigne C2 de régulation de pression, en fonction du rapport signal sur bruit R et de la première consigne C1. La deuxième fonction de utilise un algorithme d'optimisation, par exemple l'algorithme du gradient, afin de déterminer la deuxième consigne C2 qui maximise le rapport signal sur bruit R. On réalise ainsi avantageusement une boucle de contre-réaction permettant d'assurer la meilleure qualité possible pour le faisceau laser B. De manière analogue à la première consigne C1 , la deuxième consigne C2 est par exemple un vecteur
FEUILLE D£ REMPLACEMENT (REGLE 26) optimisé comportant une pluralité d'éléments, chaque élément définissant une pression optimisée à appliquer à un orifice de la pluralité d'orifices Oi du bâti. Le vecteur optimisé comporte au maximum autant d'éléments qu'il y a d'orifices Oi dans le bâti. La deuxième consigne C2 établie par le calculateur K est transmise à l'unité U4 de régulation de pression, qui comporte des moyens pour réguler localement une pression autour d'au moins un orifice Oi du bâti en fonction de la deuxième consigne C2.
La figure 4a montre une vue détaillée en coupe de l'unité U4 de régulation de pression du dispositif d'optimisation des performances selon l'un ou l'autre des premier et deuxième modes de réalisation de l'invention. L'unité U4 de régulation de pression comporte une pluralité d'éléments de régulation R_elt. La figure 4b montre une vue détaillée en coupe d'un élément de régulation R_elt de la pluralité d'éléments de régulation R_elt de l'unité U4 de régulation de pression. Les figures 4a et 4b sont décrites conjointement. L'unité U4 de régulation de pression comporte typiquement autant d'éléments de régulation R_elt qu'il y a d'orifices Oi dans le bâti. L'unité U4 de régulation de pression comporte une unité de contrôle Ctrl. L'unité de contrôle Ctrl reçoit les consignes - première consigne Clou deuxième consigne C2 - déterminées par le calculateur K.
Chaque élément de régulation R_elt comporte :
- un tuyau Pi de la pluralité de tuyaux P, lé tuyau Pi étant connecté à canal basse pression Ch_LP et à un canal haute pression Ch_HP ;
- une électrovalve basse pression Ev_LP commandant l'ouverture ou la fermeture du canal basse pression Ch_LP ;
- une électrovalve haute pression Ev_HP commandant l'ouverture ou la fermeture du canal haute pression Ch_HP ;
- un capteur de pression P_sn mesurant la pression dans le tuyau Pj et renvoyant en sortie une donnée de pression transmise à l'unité de contrôle Ctrl.
L'électrovalve basse pression Ev_LP et l'électrovalve haute pression Ev_HP sont commandées par l'unité de contrôle Ctrl en fonction de la première consigne C1 ou de la deuxième consigne C2 reçue par l'unité de contrôle Ctrl. Le capteur de pression P_sn permet avantageusement d'exercer une contre-réaction vers l'unité de contrôle Ctrl. L'unité de contrôle Ctrl peut en effet comparer la donnée de pression, renvoyée par le capteur de pression P_sn, avec la consigne - première consigne C1 ou deuxième consigne C2 - reçue du calculateur K, et ajuster en permanence l'ouverture ou la fermeture des électrovalves Ev_LP et Ev_HP.
La figure 5 montre une représentation schématique de l'organisation des étapes d'un procédé 100 d'optimisation des performances d'un terminal laser selon l'invention. Le procédé 100 comporte les étapes suivantes :
- une étape 101 de réception, par l'interface Int, d'au moins un paramètre aérodynamique P_ae ;
- une étape 102 de mesure de la direction de transmission Dir du faisceau laser B du terminal laser ;
- une étape 103 de détermination, par la première fonction du calculateur K, de la première consigne C1 de régulation de pression selon le paramètre aérodynamique P_ae et la direction de transmission Dir du faisceau laser B ;
- une étape 04 de régulation locale de pression autour d'au moins un orifice Oi de la pluralité d'orifices Oi du bâti du terminal laser en fonction de la première consigne C1 de régulation de pression.
Selon un premier mode de réalisation du procédé 100, les étapes 101 à 104 décrites ci-dessus sont répétées périodiquement.
Avantageusement, le procédé 100 comporte également les étapes suivantes :
- une étape 105 de détermination, par l'unité U2 de mesure de la qualité du faisceau laser, du rapport signal sur bruit R du faisceau laser B ;
- une étape 106 de détermination, par la deuxième fonction du calculateur K, d'une deuxième consigne C2 de régulation de pression selon la première consigne C1 et le rapport signal sur bruit R ;
- une étape 107 de régulation locale de pression autour d'au moins un orifice Oi de la pluralité d'orifices du bâti en fonction de la deuxième consigne C2 de régulation de pression.
Selon un deuxième mode de réalisation du procédé 100 : - les étapes 101 à 103 sont répétées périodiquement, avec une première période Perl ;
- l'étape 104 est exécutée une fois, lors d'une première boucle d'initialisation du procédé 100 ;
- puis les étapes 105 à 107 sont répétées périodiquement, avec une deuxième période Per2 supérieure ou égale à la première période Perl , et typiquement égale à la première période Perl .

Claims

REVENDICATIONS
Terminal laser (10) destiné à être embarqué dans un aéronef (2), le terminal laser (10) étant caractérisé en ce qu'il comprend :
un bâti présentant une pluralité d'orifices (O) et comportant une première partie (F1) orientable pour permettre de diriger un faisceau laser (B) selon une direction de transmission (Dir) ;
un dispositif d'optimisation des performances comportant :
o une interface (Int) permettant la réception d'au moins un paramètre aérodynamique (P_ae) ;
o un calculateur (K) comportant une première fonction de détermination d'une première consigne (C1) de régulation de pression selon le paramètre aérodynamique (P_ae) et la direction de transmission (Dir) du faisceau laser ;
o des moyens pour réguler localement une pression, en fonction au moins de la première consigne (C1), dans une première zone à proximité du bâti au moyen d'au moins un orifice (Oi) permettant une circulation d'un flux d'un fluide.
Terminal laser (10) selon la revendication précédente caractérisé en ce que la première consigne (C1) définit au moins un sens et un débit pour la circulation du flux de fluide dans le au moins un orifice (Oi).
Terminal laser (10) selon la revendication précédente caractérisé en ce que la première consigne (C1) est une matrice d'éléments établissant une cartographie d'au moins une partie de la pluralité d'orifices (O) du bâti, chaque élément de la matrice d'éléments définissant un sens et un débit pour la circulation d'un flux d'un fluide dans un orifice donnée de la pluralité d'orifices (Oi) du bâti.
Terminal laser (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le au moins un paramètre aérodynamique (P_ae) appartient à la liste suivante : un angle d'incidence ;
un angle de dérapage ;
une vitesse ;
une altitude-pression ;
une température statique
un nombre de Mach ;
un nombre de Reynolds.
Terminal laser (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une unité de mesure (U2) de la qualité du faisceau laser générant un rapport signal sur bruit (R).
Terminal laser (10) selon la revendication précédente caractérisé en ce que le calculateur (K) comporte une deuxième fonction de détermination d'une deuxième consigne (C2) de régulation de pression en fonction de la première consigne (C1) et du rapport signal sur bruit (R).
Terminal iaser ( 0) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le bâti comporte une deuxième partie statique (F2), la deuxième partie statique s'étendant dans le prolongement de la partie orientable (F1) de sorte que le bâti présente une forme aérodynamique.
Terminal laser (10) selon la revendication précédente caractérisé en ce que la pluralité d'orifices (Oi) du bâti est disposée sur la deuxième partie statique (F2).
Terminal laser (10) selon la revendication 7 caractérisé en ce que la pluralité d'orifices (Oi) du bâti est disposée à la fois sur la première partie orientable (F1) et sur la deuxième partie statique (F2).
10. Terminal laser (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de mesure (U3) du paramètre aérodynamique (P__ae).
11. Terminai laser (10) selon la revendication précédente caractérisé en ce que le moyen de mesure (U3) du paramètre aérodynamique (P_ae) appartient à la liste suivante :
- un capteur d'angles aérodynamiques ;
- un capteur de données aérodynamiques.
12. Terminal laser (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens pour réguler localement une pression autour d'au moins un orifice (Oi) du bâti comportent :
- une unité (U4) de régulation de pression ;
- une pluralité de tuyaux (Pj), chaque tuyau présentant une première extrémité et une deuxième extrémité opposée à la première extrémité, la première extrémité étant connectée à l'unité (U4) de régulation de pression et la deuxième extrémité étant connectée à un orifice (Oi) de la pluralité d'orifices du bâti.
13. Procédé (100) d'optimisation des performances d'un terminal laser (10) destiné à être embarqué à bord d'un aéronef (2), le terminal laser (10) comportant un bâti présentant une pluralité d'orifices (Oi), le procédé (100) comportant :
- une étape (101) de réception, par une interface (Int), d'au moins un paramètre aérodynamique (P_ae) ;
- une étape (102) de mesure d'une direction de transmission (Dir) d'un faisceau laser (B) du terminal laser (10) ;
- une étape (103) de détermination, par une première fonction d'un calculateur (K), d'une première consigne (C1) de régulation de pression selon le paramètre aérodynamique (P_ae) et la direction de transmission (Dir) du faisceau laser (B) ;
- une étape (104) de régulation locale de pression, en fonction de la première consigne (C1 ), dans une première zone à proximité du bâti au moyen d'une circulation d'un flux d'un fluide dans au moins un orifice (Oi).
14. Procédé (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte :
- une étape (105) de détermination, par une unité (U2) de mesure de la qualité du faisceau laser, d'un rapport signal sur bruit (R) du faisceau laser (B) ;
- une étape (106) de détermination, par une deuxième fonction du calculateur (K), d'une deuxième consigne (C2) de régulation de pression en fonction de la première consigne (C1) et du rapport signal sur bruit (R) ;
- une étape (107) de régulation locale de pression, en fonction de la deuxième consigne (C2), dans la première zone à proximité du bâti au moyen d'une circulation d'un flux d'un fluide dans au moins un orifice (Oi).
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US7941050B2 (en) * 2008-01-11 2011-05-10 Battelle Memorial Institute Systems and methods for free space optical communication
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