WO2022258535A1 - Sonde de mesure de pression comprenant une carte capteur de pression - Google Patents

Sonde de mesure de pression comprenant une carte capteur de pression Download PDF

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WO2022258535A1
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pressure
sensor
aircraft
card
measurement probe
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Romain Hodot
Lilian CAUCHARD
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Thales
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    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/14—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring differences of pressure in the fluid
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    • G01P5/165—Arrangements or constructions of Pitot tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D43/00—Arrangements or adaptations of instruments
    • B64D43/02—Arrangements or adaptations of instruments for indicating aircraft speed or stalling conditions

Definitions

  • Pressure measurement probe comprising a pressure sensor card
  • the invention relates to avionic probes.
  • the static pressure, in a moving fluid is the pressure measured by a sensor which moves at the same speed as the fluid.
  • the static pressure is the pressure of the fluid when stationary, i.e. the ambient pressure of the place where the aircraft is located.
  • the dynamic pressure Pd represents the kinetic energy per unit volume within a moving fluid. It therefore depends only on the speed and the density of the fluid.
  • the total pressure Pt in a fluid is the sum of the static pressure and the dynamic pressure.
  • Static pressure probes are known for measuring the static pressure Ps.
  • a network of parietal probes ultimately consists in producing a multitude of pressure measurement holes on the skin of the aircraft, which are called parietal pressure Pp in the present application.
  • parietal pressure Pp in the present application.
  • the search for stealth has led to the use of only non-protruding probes, as on the stealth B2 bomber which only includes static pressure probes. This installation uses the principle of parietal probes making it possible to determine the flight parameters from the pressure field measured around the aircraft.
  • a traditional method to guard against this is to cover the probes with covers when the aircraft is on the ground. If this proves effective on traditional aircraft shapes where the probes are mounted with the axes of the air inlets horizontal (vertical plate) or downwards, this does not guarantee clear protection on flying wing-shaped aircraft on which some of the probes are placed with the axes of the air inlets upwards.
  • An object of the invention is to overcome the aforementioned problems, and in particular to protect the sensor from water which could damage it.
  • a pressure measurement probe for an aircraft comprising a pressure sensor card comprising an electronic card provided with a pressure sensor provided with an air inlet, the electronic card further comprising at least four fixing points distributed over a circle at regular angular intervals and configured to allow the card to be fixed sensor in the pressure measurement probe, so as to have, when the aircraft is on the ground, an air inlet of the pressure sensor oriented downwards, and an angular difference between the axis of the air inlet of the pressure sensor and the vertical less than or equal to 45°, regardless of the position of the probe on the aircraft.
  • the electronic card has the shape of a regular polygon with at least four sides, up to the circle, considered as a regular polygon with an infinite number of sides.
  • the electronic card has the shape of a regular hexagon.
  • This embodiment is an optimization between the difficulty (and therefore the cost) of manufacturing the sensor board and the evacuation of the water from the sensor.
  • two electrical connectors arranged close to two sides of the polygon separated from each other by one side.
  • the measurement probe is a static or parietal probe.
  • the attachment points of the sensor card comprise holes arranged close to the vertices of the polygon.
  • FIG.1 schematically illustrates a pressure sensor card of a pressure measurement probe, according to one aspect of the invention
  • FIG.2 schematically illustrates the positioning of a sensor card of Figure 1 relative to an aircraft cabin inclination according to one aspect of the invention
  • FIG.3 schematically illustrates an embodiment of a sensor card of Figure 1, according to one aspect of the invention.
  • Figure 1 schematically shows a pressure sensor card 1 of a pressure measurement probe, comprising an electronic card 2 of polygonal shape with at least four sides, in this case six sides, in a non-limiting manner, provided with a pressure sensor 3 provided with an air inlet 4, the electronic card 2 further comprising fixing means 5 configured to fix the sensor card 1 in the pressure measurement probe.
  • the frame is the central mechanical part of a pressure measurement probe which serves to fix in particular the various electronic cards: sensor card, processing card, or power supply card.
  • the sensor card 1 which can be fixed on the frame in a number of different positions corresponding to the number of sides or vertices of the polygon, this solution is the result of a constraint induced by the sensor 3.
  • the senor 3 always needs to be positioned so as to have the air inlet facing downwards to evacuate the condensation.
  • the sensor By combining the correct orientation of the probe on the aircraft and the orientation of the electronic card 2, the sensor always has a position with its air inlet 4 downwards when the attitude of the aircraft is horizontal, allowing condensation to drain to the floor.
  • the electronic card 2 has the shape of a regular hexagon, which is an optimization between the difficulty and therefore the manufacturing cost of the sensor card 1 and the evacuation of the water from the sensor 3.
  • Figure 2 schematically shows the position of such a sensor card 1 of Figure 1 relative to an inclination of the aircraft cabin, when the attitude of the aircraft is horizontal.
  • the hexagonal shape of the pressure sensor card 1 ie the shape of the electronic card 2 makes it possible, by simply modifying its position inside the probe, to have, for the same probe, as much orientation as necessary to be able to position a probe in all possible orientations so that it always has the right orientation to evacuate the water streaming towards the sensor, or condensation water, which was not possible in the equipment of the 'state of the art.
  • This orientable sensor card 1 gives the equipment great installation flexibility.
  • Figure 3 schematically illustrates an embodiment of a sensor card of Figure 1, in the case of an electronic card 2 in the shape of a regular hexagon.

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Abstract

Sonde de mesure de pression pour aéronef, comprenant une carte capteur de pression (1) comprenant une carte électronique (2) munie d'un capteur de pression (3) pourvu d'une entrée d'air (4), la carte électronique (2) comprenant en outre au moins quatre points de fixation (5) répartis sur un cercle à intervalles angulaires réguliers et configurés pour permettre de fixer la carte capteur (1) dans la sonde de mesure de pression, de manière à disposer, lorsque l'aéronef est au sol, d'une entrée d'air du capteur de pression orientée vers le bas, et d'un écart angulaire entre l'axe de l'entrée d'air du capteur de pression (3) et la verticale inférieur ou égal à 45°, quelle que soit la position de la sonde sur l'aéronef.

Description

DESCRIPTION
Titre de l’invention : Sonde de mesure de pression comprenant une carte capteur de pression
[0001] L’invention porte sur les sondes avioniques.
[0002] Le pilotage de tout aéronef nécessite de connaître sa vitesse relative par rapport à l'air, c'est-à-dire au vent relatif. Cette vitesse est déterminée à l'aide de sondes de mesure de la pression statique Ps et de la pression totale Pt. Les pressions totales Pt et statique Ps fournissent le module de ce vecteur vitesse.
[0003] La pression statique, dans un fluide (eau, air...) en mouvement, est la pression que mesure un capteur qui se déplace à la même vitesse que le fluide. Autrement dit, la pression statique est la pression du fluide à l'arrêt, i.e. la pression ambiante du lieu où se trouve l'avion.
[0004] La pression dynamique Pd, représente l’énergie cinétique par unité de volume au sein d’un fluide en mouvement. Elle dépend donc uniquement de la vitesse et de la masse volumique du fluide.
[0005] La pression totale Pt dans un fluide (eau, air, etc.) est la somme de la pression statique et de la pression dynamique.
[0006] Les mesures de pression totale, de pression statique ou d’incidence permettant de calculer la vitesse par rapport à l’air environnant, l’altitude, l’incidence ou le dérapage, d’un aéronef.
[0007] Il est connu des sondes de pression statique pour mesurer la pression statique Ps.
[0008] Il est également connu pour remplacer toutes ces mesures de monter, ce que l'on nomme couramment des "réseaux de pariétales" ou "réseaux de statiques" ou sonde pariétale. La pression ainsi mesurée à plusieurs endroits du fuselage d'un aéronef permet de déterminer la valeur de tous les paramètres anémométriques précédemment cités.
[0009] Un réseau de sondes pariétales consiste en fin de compte à réaliser une multitude de trous de mesure de pression sur la peau de l’aéronef que l'on nomme pression pariétale Pp dans la présente demande. [0010] Dans le cas des avions militaires, la recherche de furtivité a conduit à utiliser uniquement des sondes non protubérantes, comme sur le bombardier B2 furtif qui ne comprend que des sondes de pression statique. Cette installation utilise le principe des sondes pariétales permettant de déterminer les paramètres de vol à partir du champ de pressions mesuré autour de l’aéronef.
[0011] Quelle que soit la localisation des sondes, celles-ci sont soumises aux agressions atmosphériques, que ce soit en vol ou au sol. Ce dernier cas est très délicat, car contrairement à la phase de vol, il est impossible, au sol, d’avoir un contrôle de l’état des sondes, lorsque le système air data est mis hors tension.
[0012] Un des dangers les plus redoutés est le bouchage des trous de sondes destinées à capter la pression. En effet, ces trous peuvent se boucher au sol, pendant les phases de parking des aéronefs, du fait de l’eau, de la glace, des poussières, du sable ou d’insectes (telles les mouches maçonnes). Ces trous peuvent également se boucher en vol, du fait de l’eau et du givre.
[0013] Une méthode traditionnelle pour s’en prémunir et de couvrir les sondes avec des caches quand l’avion et au sol. Si cela s’avère efficace sur des formes traditionnelles d’avion où les sondes sont montées avec les axes des entrées d’air à l’horizontale (platine à la verticale) ou vers le bas, cela ne garantit pas une protection efface sur des avions en forme d'aile volante sur lesquels certaines des sondes sont placées avec les axes des entrées d’air vers le haut.
[0014] Actuellement, les équipements possédant un capteur de pression ont une orientation recommandée par le fabricant qui doit être respectée pour protéger celui- ci. Cela nécessite d’avoir au moins quatre modèles de cartes capteurs pour obtenir un écart angulaire entre l'axe de l'entrée d'air du capteur de pression et la verticale inférieur ou égal à 45°, quelle que soit la position de la sonde sur l’aéronef, ce qui donne lieu à des coûts de conception, de production et de maintenance importants.
[0015] Un but de l'invention est de pallier les problèmes précédemment cités, et notamment de protéger le capteur de l'eau qui pourrait l'endommager.
[0016] Il est proposé, selon un aspect de l'invention, une sonde de mesure de pression pour aéronef, comprenant une carte capteur de pression comprenant une carte électronique munie d'un capteur de pression pourvu d'une entrée d'air, la carte électronique comprenant en outre au moins quatre points de fixation répartis sur un cercle à intervalles angulaires réguliers et configurés pour permettre de fixer la carte capteur dans la sonde de mesure de pression, de manière à disposer, lorsque l'aéronef est au sol, d'une entrée d'air du capteur de pression orientée vers le bas, et d’un écart angulaire entre l'axe de l'entrée d'air du capteur de pression et la verticale inférieur ou égal à 45°, quelle que soit la position de la sonde sur l’aéronef.
[0017] Avec un écart angulaire entre l'axe de l'entrée d'air du capteur de pression et la verticale inférieur ou égal à 45°, lorsque l’aéronef est stationné, l’eau est évacuée par gravité et n’obstrue pas l’entrée du capteur ce qui, au moyen d’un seul modèle de carte capteur, apporte une solution au problème d’accumulation d’eau dans le capteur.
[0018] Dans un mode de réalisation, la carte électronique a une forme de polygone régulier à au moins quatre côtés, jusqu’au cercle, considéré comme un polygone régulier à un nombre infini de côtés.
[0019] Selon un mode de réalisation, la carte électronique a une forme d'hexagone régulier.
[0020] Ce mode de réalisation est une optimisation entre la difficulté (et donc le coût) de fabrication de la carte capteur et l'évacuation de l'eau du capteur.
[0021] Dans un mode de réalisation, deux connecteurs électriques disposés à proximité de deux côtés du polygone séparés entre eux par un côté.
[0022] Ainsi, toujours un deux connecteurs est facile d'accès.
[0023] Selon un mode de réalisation, la sonde de mesure est une sonde statique ou pariétale.
[0024] Dans un mode de réalisation, les points de fixation de la carte capteur comprennent des trous disposés à proximité des sommets du polygone.
[0025] Ainsi, on limite la zone d'implantation sur la carte capteur.
[0026] L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels les figures:
[0027] [Fig.1 ] illustre schématiquement une carte capteur de pression d'une sonde de mesure de pression, selon un aspect de l'invention; [0028] [Fig.2] illustre schématiquement le positionnement d'une carte capteur de la figure 1 par rapport à une inclinaison de carlingue d'aéronef selon un aspect de l'invention; et
[0029] [Fig.3], illustre schématiquement un mode de réalisation d'une carte capteur de la figure 1 , selon un aspect de l'invention.
[0030] Sur l'ensemble des figures, les éléments ayant des références identiques sont similaires.
[0031] La figure 1 représente schématiquement une carte capteur de pression 1 de sonde de mesure de pression, comprenant une carte électronique 2 de forme polygonale à au moins quatre côtés, en l'espèce six côtés, de manière non limitative, munie d'un capteur de pression 3 pourvu d'une entrée d'air 4, la carte électronique 2 comprenant en outre des moyens de fixation 5 configurés pour fixer la carte capteur 1 dans la sonde de mesure de pression.
[0032] Le bâti est la pièce mécanique centrale d'une sonde de mesure de pression qui sert à fixer notamment les différentes cartes électroniques: carte capteur, carte de traitement, ou carte d'alimentation.
[0033] La carte capteur 1 qui peut se fixer sur le bâti dans un nombre de positions différentes correspondant au nombre de côtés ou de sommets du polygone, cette solution est issue d’une contrainte induite par le capteur 3.
[0034] En effet, le capteur 3 nécessite d’être toujours positionné de manière à avoir l’entrée d’air orientée vers le bas pour évacuer la condensation. En combinant l’orientation adéquate de la sonde sur l’avion et l’orientation de la carte électronique 2, le capteur a toujours une position avec son entrée d'air 4 vers le bas quand l’assiette de l’avion est horizontale, permettant ainsi d’évacuer la condensation au sol.
[0035] De manière optimisée, la carte électronique 2 a une forme d'hexagone régulier, ce qui est une optimisation entre la difficulté et donc le coût de fabrication de la carte capteur 1 et l'évacuation de l'eau du capteur 3.
[0036] La figure 2 représente schématiquement la position d'une telle carte capteur 1 de la figure 1 par rapport à une inclinaison de carlingue d'aéronef, quand l’assiette de l’avion est horizontale. [0037] La forme hexagonale de la carte capteur de pression 1 i.e. de la forme de la carte électronique 2 permet en modifiant simplement sa position à l’intérieur de la sonde, d’avoir, pour une même sonde, autant d’orientation que nécessaire pour pouvoir positionner une sonde dans toutes les orientations possibles pour que celle- ci ait toujours la bonne orientation permettant d’évacuer l'eau ruisselant vers le capteur, ou eau de condensation, ce qui n’était pas possible dans les équipements de l'état de l'art. Cette carte capteur 1 orientable donne une grande souplesse d’installation à l’équipement.
[0038] La figure 3 illustre schématiquement un mode de réalisation d'une carte capteur de la figure 1 , dans le cas d'une carte électronique 2 en forme d'hexagone régulier.

Claims

REVENDICATIONS
1. Sonde de mesure de pression pour aéronef, comprenant une carte capteur de pression (1) comprenant une carte électronique (2) munie d'un capteur de pression (3) pourvu d'une entrée d'air (4), la carte électronique (2) comprenant en outre au moins quatre points de fixation (5) répartis sur un cercle à intervalles angulaires réguliers et configurés pour permettre de fixer la carte capteur (1) dans la sonde de mesure de pression, de manière à disposer, lorsque l'aéronef est au sol, d'une entrée d'air du capteur de pression orientée vers le bas, et d’un écart angulaire entre l'axe de l'entrée d'air du capteur de pression (3) et la verticale inférieur ou égal à 45°, quelle que soit la position de la sonde sur l’aéronef.
2. Sonde de mesure de pression selon la revendication 1 dans laquelle la carte électronique (2) a une forme de polygone régulier à au moins quatre côtés.
3. Sonde de mesure de pression selon la revendication 2 dans laquelle la carte électronique (2) a une forme d'hexagone régulier.
4. Sonde de mesure selon l'une des revendications 2 ou 3, comprenant deux connecteurs électriques (6) disposés à proximité de deux côtés du polygone séparés entre eux par un côté.
5. Sonde de mesure de pression selon l'une des revendications précédentes, étant une sonde statique ou pariétale.
6. Sonde de mesure de pression selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les points de fixation (5) de la carte capteur (1) comprennent des trous (5) disposés à proximité des sommets du polygone.
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