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CA 02396038 2002-06-27
WO 01/50136 PCT/FR00/03719
DISPOSITIF DE POSITIONNEMENT ANGULAIRE D'UNE SONDE D'INCIDENCE A GIROUETT SUR
UNE PAROI D'AERONEF
L'invention concerne un dispositif de positionnement angulaire précis et
in situ d'une sonde d'incidence sur une paroi, du type comportant une
girouette
mobile autour d'un axe.
L'invention s'applique préférentiellement, mais non exclusivement, aux
sondes d'incidence montées les aéronefs. Aussi, dans ce qui suit, pour fixer
les
idées et sans limiter en quoi que ce soit la portée de l'invention, on se
placera
dans le cadre de l'application préférée.
Dans le cadre de l'invention, et plus particulièrement de l'application
préférée ci-dessus le terme "aéronef' doit être compris dans son sens le plus
général. Il concerne naturellement des avions de tous types, mais aussi
d'autres
engins volants et notamment les hélicoptères. Dans ce qui suit, ci-après, dans
un but de simplification et sans limiter en quoi que ce soit la portée de
l'invention, on se placera dans le cadre de l'application préférée et on
utilisera
simplement le mot "avion".
is Les sondes d'incidence sont en général au nombre de deux et sont
fixées sur la carlingue, à environ 3 H et 9 H, respectivement, par rapport à
l'axe
longitudinal de l'avion. Elles doivent être placées le plus près possible du
nez
de l'avion, de façon à ce que la girouette soit entraînée par un filet d'air
non
encore perturbé, ou le moins perturbé possible.
Bien que d'autres principes physiques puissent être utilisés, la grande
majorité des sondes d'incidence montées sur les avions sont du type dit à
girouette et basée sur l'entraînement par l'air s'écoulant le long des parois
de la
carlingue de l'avion et qui exerce une pression sur une pièce dite drapeau, en
rotation autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à la paroi.
La figure 1, placée en fin de la présente description, illustre
schématiquement la structure générale d'une telle sonde d'incidence.
La sonde 1 comprend un corps principal constitué par boîtier 10,
généralement cylindrique, fermé sur sa partie supérieure par une plaque 11,
avantageusement circulaire. La girouette 12 comprend un support inférieur 120,
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de faible épaisseur et mobile autour d'un axe Os, que l'on appellera axe de
sonde, surmonté par un drapeau 121.
La forme et le profil de la section de ce drapeau 121 sont déterminés
par l'application finale de la sonde, c'est-à-dire essentiellement le type
d'avion
auquel elle est destinée, le degré de précision des mesures d'angle à obtenir
et
un certain nombre de paramètres physiques décrivant les conditions
d'environnement auxquelles est soumise la sonde d'incidence : vitesse
maximale atteinte par l'avion, donc également de l'air s'écoulant le long des
parois de la carlingue, variations maximales de températures, etc. ces
considérations sortent du cadre précis de l'invention. En effet, le dispositif
de
positionnement objet de l'invention, et c'est un des avantages de celui-ci,
reste
compatible avec tous types de sondes à drapeau de l'art connu et ne nécessite
aucune modification, ni structurelles, ni fonctionnelles.
Le boîtier renferme notamment un capteur d'angle de rotation de la
girouette 12, et plus précisément du drapeau, autour de l'axe A. Ce dernier
peut faire appel à une mesure basée sur l'utilisation d'un potentiomètre dont
l'axe est entrainé par la rotation du drapeau 121, d'un capteur du type dit
"resolver" ou de tout autre capteur de l'art connu approprié à ce domaine
d'application. L'amplitude de la rotation de la girouette 12 autour de l'axe
OS est
convertie en signaux électriques, transmis par des liaisons 13 à un appareil
de
traitement de signal (non représenté) situé à l'intérieur de l'avion,
généralement
dans le cockpit, pour y être finalement affichés sur un instrument de bord
sous
une forme appropriée, selon les paramètres mesurés.
Le boîtier 10 de la sonde d'incidence est disposé dans un orifice (non
représenté) prévu à cet effet dans la carlingue de l'avion et recouvert d'un
cache
(non représenté) de manière à ce que ce qui est appelé la "peau" de l'avion,
référencée PA, affleure à la surface supérieure du support 120 du drapeau 121.
II est en effet nécessaire que, à l'exception de l'excroissance formée par le
drapeau 121, ne subsiste aucune aspérité qui perturberait l'écoulement des
filets d'air à la surface de cette peau PA.
On comprend aisément que, lors des opérations périodiques d'entretien
et de vérification de routine, les compagnies aériennes souhaitent que l'on
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puisse tester le- bort fonctionnement et certifier l'exactitude des signaux de
mesure fournis par les sondes d'incidence, sans avoir à les déposer, c'est-à-
dire
les démonter, les extraire de leur logement, puis les remonter après test, de
ce
qui se traduirait par des opérations longues et co0teuses. En outre, il doit
être
rappelé, d'une part, que la précision des mesures requise est très grande :
typiquement quelques dixièmes de degrés, et que d'autre part, les conditions
d'environnement auxquelles sont soumises les sondes d'incidences sont
extrêmes.
En outre, lorsque la peau locale de l'avion, ce qui est souvent le cas, ne
doit comporter aucune aspérité, les possibilités de disposer à demeure des
organes de positionnemènt des girouettes et de mesure de l'exactitude des
informations acquises par les instruments de bord sont très limitées, voire
quasiment inexistantes.
Dans l'art connu, on -utilise de façon quasi générale, un outil de test
permettant de caler in situ la girouette 12 (figure 1), et plus
particulièrement son
drapeau 121, dans des positions spatiales variables par rapport à un axe de
référence de cet outil. Cet outil 2 est représenté sur la figure 2 annexée à
la
présente description.
L'outil 2 comprend une platine 20 munie d'une échelle graduée 210,
dans ûne zone que l'on appellera arbitrairement supérieure, et d'un orifice
200,
dans une zone que l'on appellera inférieure, orifice que l'on peut enfiler sur
le
drapeau 121 de la girouette 12. La platine 20 comporte des organes de fixation
sur l'avion, 201 et 202, par exemple à vis. Pour ce faire, la surface de la
carlingue, comporte des orifices taraudés (non représentés) en relation
spatiale
appropriée avec les organes de fixation, 2 01, et2 02 , d'une part, et avec
l'axe de
rotation es du drapeau 121 la girouette 12, d'autre part. En dehors des
périodes
de test, ces orifices sont obturés pour ne pas perturber l'écoulement local
des
filets d'air. Une fois le drapeau 121 enfilé dans l'orifice 200, on fixe la
platine_20
sur l'avion par l'intermédiaire des organes 201 et 202 précités. L'orifice 200
est
a priori de forme circulaire et son axe de symétrie est théoriquement confondu
avec l'axe de symétrie de rotation es du drapeau 121 de la girouette 12.
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La platine 20 comporte également un index mobile 22, dont l'une des
extrémités, que l'on appellera arbitrairement supérieure, est également munie
d'une échelle graduée 220 et l'autre extrémité, que l'on appellera inférieure,
est
solidaire d'un anneau 24 coaxiale à l'orifice 200. Cet anneau 24, sôlidaire de
la
platine 20, est mobile autour d'un axe de rotation, que l'on appellera d'outil
Ao,
centré sur l'axe de symétrie de l'orifice 200 et donc aussi, théoriquement,
sur
l'axe de rotation As du drapeau 121.
L'anneau 24 supporte, en relation de proximité avec l'orifice 200, et de
part et d'autre d'un axe de symétrie de mesure AM, que l'on appellera
arbitrairement vertical, Av, une paire 23 de porte-mâchoires, 230 et 231. La
disposition de ces porte-màchoires, 230 et 231, est telle que l'on peut
introduire
le drapeau 121 entre celles-ci, plus exactement entre des mâchoires, 2300 et
2310 La première mâchoire 2300 est fixe et forme référence spatiale, lorsque
l'une des faces du drapeau 121 est appuyée contre cette mâchoire 2300. L'autre
mâchoire est mobile en translation le long d'un axe perpendiculaire à l'axe
OM.
elle est repoussée par un ressort 2311 disposé entre son extrémité libre et le
porte-mâchoire 231. Une molette 2312 permet de tirer sur la mâchoire2310 et
de compresser le ressort 2311. Cette opération permet de placer le drapeau 121
entre les deux màchoires, 2310 et 2300, et après relâchement de le verroùiller
en position appuyée contre la mâchoire 2300, qui forme référence, et permet de
l'aligner=sur l'axe de mesure aM.
L'échelle 210 est graduée en degrés ou en toute autre unité d'angle
appropriée. Dans l'exemple décrit, l'échelle est graduée de + 50 à -50 degrés,
de part et d'autre de la graduation zéro. La partie centrale, entre +5 et -5
degrés; est graduée de façon plus précise, - en degrés. L'échelle 210 forme
l'échelle de graduation principale. De méme, l'échelle 220, portée par
l'indexe
mobile en rotation 22, porte des graduations de part et d'autre d'une valeur
zéro
(+10 à -10 dans l'exemple). Cette échelle, que l'on peut appeler secondaire,
joue le rôle d'un vernier d'un pied à coulisse et permet de déterminer des
fractions d'unité de graduation.
Lorsque les zéros des deux échelles sont mis en correspondance, le
drapeau 121 de la girouette 12 est aligné sur l'axe aM, ce qui est supposé
définir
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le zéro absolu de la sonde d'incidence. Il suffit alors de vérifier sur les
instruments de bord associés à la sonde d'incidence en cours de test si ce
zéro
est bien répercuté et, sinon, de les calibrer en conséquence. Ensuite, il
suffit de
faire tourner l'index mobile 22 autour de son axe AO, par incréments
5 prédéterminés, de par et d'autre du zéro, ce qui entraîne également le
drapeau
121. On lit les angles de rotation successifs sur les instruments de bord, ce
qui
permet de déterminer le degré de précision en linéarité de la sonde
d'incidence 1.
Cet outil de positionnement du drapeau des sondes d'incidence, bien
que très utilisé, n'est cependant pas exempt d'inconvénients. Le principal
inconvénient de ce dispositif est sa faible précision. Pour l'essentiel,
l'origine
des erreurs est d'ailleurs double.
La première source d'erreur est due au fait que l'axe de rotation de
l'outillage Ao n'est pas identique à l'axe de rotation As du drapeau 121 de la
girouette 12. En effet, comme il a été rappelé, ces axes de symétrie sont
physiquement distincts. Même si le positionnement initial du boîtier 10 (lors
du
montage de la sonde 1 sur l'avion) est réalisé avec soin, et que les orifices
destinés à la fixation de l'outil de mesure 2 sont réalisé avec une grande
précision, suite aux contraintes auxquelles est soumise la surface de la
carlingue, la précision initiale obtenue initialement se dégrade avec le
temps.
D'autres part, le mode de fixation de l'outil 2 ne permet pas une grande
précision et/ou une grande répétitivité de positionnement de l'axe Do par
rapport
à l'axe A. il s'ensuit que, dans le cas général, la mis en coïncidence des
deux
axes ne peut étre obtenu avec la précision souhaitable.
La seconde source principale d'erreur est due au fait que la référence
prise sur le drapeau 121 de la girouette 12, réalisée essentiellement par le
pincement entre les deux mâchoires, 2300 et 2310, est ponctuelle, alors que.
l'ensemble du profil du drapeau participe à la mesure d'angle dans des
conditions réelles de fonctionnement.
On peut calculer facilement l'erreur d'homocinétisme qui résulte du dé-
axage. Pour ce faire, on va considérer la figure 3, qui représente une
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construction géométrique associée au montage de la figure 2, par rapport à des
axes orthonormés arbitraires, vertical Y et horizontal X.
Les conventions suivantes ont été prises :
M point d'entrainement (point de pincement entre les mâchoires 2300
et 2310);
M' : projection de M sur l'àxe X;
09 origine de l'axe de rotation de la sonde 12, c'est-à-dire du drapeau 121
Oo origine de l'axe de rotation de l'outil 2(c'est-à-dire de l'index mobile
22) ;
X' : axe parâllèle à l'axe X passant par es ;
P~ projection de M sur X ;
oq :.angle dit d'outillage par rapport à X;
a.s : angle dit de sonde (drapeau 121) par rapport à X;
d: distance séparant M de l'axe axe Do de rotation de l'outil 2; et
e: vàleur de dé-axage (distance entre les axes X et X').
Ces divers paramètres sont liés par les relations suivantes :
Mllf =d`sin(a) = MP+PIVI'
OoM = OsP = d`cos(oco)
MP = OsP~tg(as) = d*cos( o)`tg(as)
MP - PM' = e + d'cos(ao)*tg(oa,g) = d'sin(a) , d'où :
ts = ar'tg((d'sin(ao) - e)/(d"cos( o)) (1).
Pour fixer les idées, si on considère une valeûr typique de dé-axage,
soit : e = 0,6 mm et une distance d = 50 mm également typique, la relation (1)
permet de calculer l'erreur maximale d'homocénitisme, Da =(as - ao), soit
Da = 0,7 degré, ce qui est généralement inacceptable.
L'expérience vérifie ces calculs. On constate en pratique que, le
dispositif 2 selon l'art connu ne répond pas ou mal à un besoin de précision,
le
zéro étarit mal défini.
Enfin, certains paramètres ne peuvent étre pris en compte par ce
dispositif. En effet, le drapeau 121 de la girouette 12 peut subir des
déformations, soit par des chocs, soit par des érosions, soit par des
contraintes
thermiques. Ces déformations se traduisent par des vrillage et/ou voilage de
ce
drapeau. Le dispositif 2 selon l'art connu ne permet pas de détecter ces
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déformations. Seul un opérateur humain pourrait les constater de visu, mais il
s'agirait alors. de déformations de très grande amplitude. Le dispasitif selon
l'art
connu ne permet donc pas de vérifier la conformité à la forme d'origine.
L'invention vise à pallier les inconvénients des dispositifs de l'art connu,
et dont certains viennent d'étre rappelés.
L'invention se fixe pour but un dispositif de positionnement précis du
drapeau de la girouette qui va permettre non seulement des mesures de
linéarité dans de très bonnes conditions de précision, mais aussi une mesure
de
zéro dans ces mêmes conditions.
La présente invention vise un dispositif de positionnement angulaire in
situ d'une sonde d'incidence du type dit à girouette munie d'un drapeau mobile
autour d'un axe de rotation, ladite sonde d'incidence étant disposée sur une
paroi, ladite paroi comportant des moyens de fixation temporaires dudit
dispositif sur ladite paroi autour de ladite sonde d'incidence, caractérisé en
ce
qu'il comprend une première structure, dite enveloppante, munie d'une
enceinte interne dans laquelle peut être inséré et bloqué de façon réversible
ledit drapeau, une structure dite fixe pouvant être assujettie à ladite paroi
par
l'intermédiaire d'organes de fixation et desdits moyens de fixations
temporaires
comportant un organe mobile sur ladite structure fixe, dit d'entraînement, un
organe de couplage entre ledit organe mobile d'entraînement et ladite
structure
enveloppante, de manière à positionner cette dernière et ledit drapeau suivant
une position angulaire déterminée autour dudit axe de rotation, et des moyens
de mesure de ladite position angulaire, solidaires de ladite structure
enveloppante, de manière à obtenir ledit positionnement angulaire.
De préférence, pour se faire, selon une première caractéristique, on utilise
directement l'axe de rotation de la sonde d'incidence, et non plûs un
quelconque
axe lié au dispositif, pour servir de référence au positionnement angulaire du
drapeau. Cet axe sert de référence tant pour un positionnement initial, c'est-
à-
dire pour réaliser "un zéro", que pour la mesure de déplacements angulaires
ultérieurs de la sonde, par exemple par incréments fixes. Ces dernières
opérations permettent de mesurer la linéarité de la sonde, de façon analogue
perse aux dispositifs de l'art connu.
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De préférence, selon une deuxième caractéristique importante de
l'invention, on prévoit une structure dite "enveloppante" du drapeau de la
girouette, c'est-à-dire une structure permettant de l'emprisonner de façon
réversible à l'intérieur d'une enceinte interne.
Cette deuxième caractéristique présente l'avantage supplémentaire de
permettre de vérifier la conformité à la forme d'origine. Tout vrillage ou
voilage
du drapeau rend impossible la fixation de la structure dans la limite des
tolérances d'usinage de celle-ci.
La structure dite "enveloppante" peut être réalisée selon plusieurs
variantes, ce qui permet d'accommoder tant les profils de drapeau dits
prismatiques que les profils non prismatiques.
L'invention va maintenant être décrite de façon plus détaillée en se
référant aux dessins annexés, parmi lesquels :
- la figure 1 illustre schématiquement un exemple de réalisation
d'une sonde d'incidence pôur avion du type comportant une girouette
mobile autour d'un axe ;
- la figure 2 illustre schématiquement un exemple de réalisation d'un
dispositif de positionnement angulaire d'une sonde d'incidence du type
à girouette selon l'art connu ;
- la figure 3 est une construction géométrique permettant le calcul
d'erreur d'homocinétisme rencontrée dans le dispositif de la figure 2;
- les figures 4A à 4C illustrent un exemple de réalisation préféré
d'une structure dite fixe selon une des caractéristiques de l'invention,
destinée à étre assujettie à l'avion pendant les phases de contrôle de la
sonde d'incidence et comprenant un organe d'entrainement de celle-ci ;
- les figures 5A et 5B illustrent schématiquement un premier
exemple de réalisation d'une structure dite enveloppante dans laquelle
est inséré et bloqué de façon réversible le drapeau de la sonde
d'incidence, selon une autre caractéristique de l'invention ;
- les figures 6A à 6D illustrent un exemple de réalisation pratique
d'une structure dite enveloppante selon un deuxième mode de
réalisation ;
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- la figure 7 illustre de façon plus détaillée un exemple de réalisation
d'organe d'entraînement couplant les structures fixes et enveloppantes ;
- la figure 8 illustre schématiquement un dispositif de positionnement
angulaire complet selon l'invention et son fonctionnement ;
- la figure 9 illustre schématiquement une disposition
complémentaire permettant de définir une référence absolue de
positionnement angulaire de la sonde d'incidence ;
- la figure 10 illustre schématiquement, en coupe, un troisième
exemple de réalisation d'une structure dite enveloppante ; et
~o - la figure 11 illustre schématiquement, en coupe, un quatrième
exemple de réalisation d'une structure dite enveloppante convenant plus
particulièrement à un drapeau de forme dite non prismatique.
On va maintenant décrire de façon détaillée un premier exemple de
réalisation d'un dispositif de positionnement angulaire d'une sonde
d'incidence
selon l'invention.
Selon une première caractéristique importante de l'invention, c'est l'axe
de la sonde d'incidence lui-même, c'est-à-dire l'axe de rotation du drapeau,
qui
sert directement d'axe de référence. Pour pouvoir être positionné
angulairement,
le drapeau 121 (figure 1) de la girouette 12 doit donc être entraîné en
rotation
autour de l'axe de la sonde As= Le dispositif de positionnement angulaire
selon
l'invention comprend un premier organe que l'on appellera ci-après organe
d'entraînement angulaire. La configuration de cet organe peut être commune à
toutes les variantes de réalisation du dispositif selon l'invention.
Il comprend tout d'abord une structure fixe 3, dont un exemple de
réalisation est illustré sur la figure 4A, en vue de dessus. Par fixe, on
entend le
fait qu'elle puisse être rendue temporairement solidaire de l'avion, par
vissage
par exemple, -de façon analogue au dispositif de l'art connu de la figure 1.
La structure fixe 3, dans l'exemple illustré sur la figure 4A, a la forme
générale d'un anneau 30 comportant deux organes de fixation à l'avion, 33
et 34. Ces organes de fixation sont disposés parallèlement à un axe V que l'on
suppose vertical, d'une paire d'axes orthonormés V et H, ce dernier étant
supposé horizontal. Comme précédemment, l'avion comporte des orifices de
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fixation (non représentés), obturables en temps normal, en relation de
correspondance avec les organes de fixation, 33 et 34. Les orifices de
fixation
sur l'avion sont positionnés spatialement de telle sorte que l'orifice
intérieur 300
de l'anneau 30 soit centré sensiblement sur l'axe Os de la sonde (figure 1 :
1),
5 c'est-à-dire sur l'axe de rotation du drapeau 121. Comme il le sera montré
ci-
après, ce centrage n'a pas besoin d'être très précis et un désalignement, même
relativement important, ne nuit pas à la qualité du positionnement. L'anneau
30
comporte enfin, de part et d'autre de l'axe vertical reliant les deux organes
de
fixation, 33 et 34, deux rainures traversantes, 31 et 32, alignées sur un
cercle
10 dont le centre est sensiblement confondu avec l'axe de symétrie de l'anneau
et
donc aussi avec l'axe Os, lorsque la structure 3 est assujettie à l'avion.
Les rainures, 30 et 31, constituent des rails de guidage pour un curseur
4, représenté en traits pointillés, pouvant se déplacer sur la circonférence
de
l'anneau 30. L'amplitude du déplacement est limitée par la longueur des
rainures.
La figure 4B montre la partie droite (sur la figure 4A) de l'anneau 30 en
vue de côté et en coupe partielle. Cette figure 4B illustre de façon plus
détaillée
le curseur 4, monté sur l'anneau 30. Le curseur 4 comprend un corps en forme
de "U" renversé 40 pouvant s'enfiler sur le bord de l'anneau 30. La branche
inférieure du "U" comporte un logement pour la tête 420 d'une vis 42 et la
branche supérieure un orifice laissant ressortir la tige de la vis 42. Celle-
ci
traverse la rainure 31. Le corps supporte une pièce 41, elle-même munie d'un
orifice 410 dans lequel on insère la tige 421 de la vis 42. Enfin une molette,
vissée sur la tige filetée 421 de la vis 42, permet de maintenir le chariot 4
solidaire de l'anneau 30. Lorsque la molette 43 est desserrée, le chariot 4
peut
être déplacé à la main le long de la rainure 31. Il en serait de même si celui-
ci
avait été accroché à la rainure 30. Par contre, lorsqu'un opérateur (non
représenté) visse à fond la molette, la pièce 41 est plaquée fermement contre
la
surface supérieure de l'anneau et/ou les branches du "U" pincent l'anneau 30.
ll
s'ensuit que le curseur 4 est bloqué à la position atteinte le long de la
rainure 31
(ou 30).
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Sous l'anneau, on trouve des piétements, par exemple 340, percés, par
exemple 3400. Ces piétements sont réalisés au niveau des organes de fixation
33 et 34, de façon à surélever la structure 3 d'une hauteur h et laisser la
possibilité au curseur 4 (branche inférieure du "U" 40) de se mouvoir le long
des
rainures 30 ou 31.
La figure 4C illustre de façon plus détaillée la pièce 41. Elle comporte,
sur le côté destiné à être tourné vers l'intérieur de l'anneau 30 une face
411,
biseautée sur la partie supérieure. Cette dernière comporte une fente
longitudinale 412, également tournée vers l'intérieur de l'anneau 30.
L'utilité de
cette fente sera précisée ci-après.
Pour fixer les idées, la structure 3 (anneau 30 et curseur 4) peut être
réalisée en métal léger, par exemple en aluminium, à l'exception des
piétements
340 qui peuvent étre réalisés en matériau plastique (en PVC par exemple), pour
ne pas rayer la surface de support de la structure.
Typiquement, le diamètre extérieur de l'anneau 30 est de 330 mm
environ, le diamètre intérieur de 240 mm environ et le cercle le long du quel
courent les rainures de 300 mm environ. L'angle d'ouverture de ces rainures,
31
et 32 est d'environ 60 degrés ( aM).
Le dispositif de positionnement angulaire selon l'invention comprend
une deuxième partie principale, constituée par une structure que l'on
appellera
"enveloppante" du drapeau de la girouette. Cette deuxième structure est
susceptible de plusieurs modes de réalisation et plusieurs variantes dans
chacun de ces modes de réalisation, notamment pour tenir compte de la
conformation du drapeau. En effet, il existe deux types de formes principales
de
drapeau. La première est dite "prismatiqùe" et la seconde est dite "non-
prismatique". La structure prismatique concerne un profil de drapeau
susceptible d'être enfilé, par simple translation, dans un orifice de forme
duale.
A titre d'exemple non limitatif, la forme du drapeau 121 représentée sur la
figure
1 est une forme prismatique. Une forme non-prismatique nécessitera que la
structure enveloppante, comportant une enceinte de forme duale, comprend au
moins deux parties pouvant s'écarter l'une de l'autre pour laisser pénétrer le
corps du drapeau et se refermer pour l'emprisonner.
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On va maintenant décrire un premier exemple de réalisation d'un
premier mode par référence aux figures 5A et 5B, qui convient à une forme
prismatique de drapeau. On qualifiera cette structure de l'appellation
"chaussette". La figure 5A illustre très schématiquement la structure
enveloppante 5 en perspective et la figure 5B, cette même structure
enveloppante en coupe AA de la figure 5A.
La structure enveloppante 5 comprend un corps principal 50, de forme
parallélépipédique rectangle dans l'exemple décrit. Celui-ci est muni d'une
enceinte interne longitudinale ouverte 500. La forme de cette enceinte est
telle
qu'elle autorise l'insertion du drapeau 121 de la girouette 12 par translation
suivant un axe AL longitudinal, avec un très faible jeu. On peut donc
prétendre
que la forme de l'enceinte 500 est quasi-duale de celle du drapeau 121. Dans
une zone, que l'on appellera arbitrairement arrière du corps 50, on prévoit un
système vis-molette 51 traversant la paroi du corps 50 et dont la partie
inférieure 510, opposée à la molette 511 (celle-ci étant accessible de
l'extérieur)
peut prendre appui sur une des arêtes du drapeau 121, a priori la partie
arrière
1210 du drapeau 121, c'est-à-dire la partie la plus effilée. Lorsque l'on
serre le
système vis-molette 51 (voir plus particulièrement figure 5B, la coupe AA
étant
réalisée au niveau de ce système 51), la partie avant 1211 du drapeau 121 est
plaquée contre la paroi interne correspondante de la cavité 500 et le drapeau
121 est bloqué dans cette cavité 500.
Le dispositif de positionnement angulaire selon l'invention comporte une
troisième partie principale, en l'occurrence un appareil de mesure de la
rotation
du drapeau 121 autour de l'axe As. En effet, on doit bien comprendre que,
contrairement au dispositif de l'art connu (figure 2: 2), la structure fixe 3
(figures
4A à 4C) ne comporte aucun moyen de mesure de la rotation de la girouette 12.
Comme il le sera explicité ci-après; cette structure ne servira qu'à
l'entraînement
et à l'immobilisation du drapeau 121, par l'intermédiaire du curseur 4
précité.
Selon une caractéristique de l'invention, la structure enveloppante 5, qui
suit les
mouvements de rotation du drapeau 121, supporte un appareil de mesure de
l'amplitude de ces mouvements de rotation.
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De façon avantageuse, on peut utiliser, pour ce faire, un inclinomètre 6,
solidaire du corps 50 de la structure 5. Cet appareil mesure alors, à tout
instant,
l'inclinaison du drapeau 121 par rapport à un plan horizontal local. De façon
préférentielle, on utilise un inclinomètre de type numérique affichant le
résultat
des mesures sur un écran 60, ce qui évite toute erreur d'interprétation de la
part
d'un opérateur (erreurs de parallaxe notamment dans le cas d'un appareil de
type analogique).
De façon avantageuse également, l'inclinomètre 6 n'est pas monté de
façon fixe sur la structure 5. De cette façon, le risque est moindre d'abîmer
la
sonde d'incidence 12 lorsqu'on enfile la structure enveloppante 5, le poids
total
et l'encombrement de celle-ci étant réduits au minimum. Une fois, l'opération
terminée, et le drapeau 121 bloqué à l'intérieur de l'enceinte par vissage
(par
l'intermédiaire de la molette 511), on accouple l'inclinomètre 6 à la
structure 5,
.par exemple en l'insérant dans des glissières prévues à cet effet (non
représentées sur la figure 5A).
On va maintenant décrire de façon plus détaillée, un exemple de
réalisation pratique d'une structure enveloppante, dans une variante
supplémentaire, par référence aux figures 6A à 6D. La lettre "a" sera affectée
aux différents composants de cette réalisation supplémentaire.
La figure 6A illustre la structure enveloppante 5a en vue de côté et la
figure 6B en coupe BB de la figure 6A.
Comme le montre plus particulièrement la figure 6B, le corps principal
de la structure enveloppante 5a comprend une première pièce en forme de "U"
renversé 50a, emprisonnant deux pièces superposées 52a et 53a. Chacune de
ces pièces est munie d'une empreinte en creux, 520a et 530a, respectivement.
Les deux empreintes, 520a et 530a, sont disposées en vis-à-vis et tournées
l'une vers l'autre, de manière à définir une enceinte de forme duale de celle
du
drapeau 121, comme précédemment. Ces pièces seront réalisées de préférence
à base d'un matériau non abrasif, de manière à ne pas risquer de détériorer le
drapeau 121, par exemple un polyamide.
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La pièce en "U" 50a est solidaire d'un support inférieur 54a. Les
épaisseurs relatives des pièces, 520a et 530a, sont- teMes qu'elles laissent
un
faible jeu possible e, entre le fond du "U" et la face supérieure de la pièce
52a.
La pièce en "U" 50a comporte sur sa partie supérieure un orifice taraudé
500a de manière à pouvoir visser un système vis-molette 51a, dont la partie
inférieure 510a appuie sur la pièce supérieure 52a. Une fois que le drapeau
121
est introduit dans l'enceinte interne, formée par les deux empreintes, 520a et
530a, par translation longitudinale, on ressert à l'aide de la molette 511 a
les
deux pièces, 52a et 53a, l'une contre l'autre, de façon à le bloquer à
l'intérieur
de la structure enveloppante 5a.
La figure 6A représente, en traits pointillés, le drapeau 121 entièrement
enfoncé dans la structure enveloppante 5a.
Les pièces, 52a et 53a, dépassent de part et d'autre de la pièce en "U"
50a, de manière précisément à envelopper le drapeau 121 sur la plus grande
partie de sa longueur. Elles présentent avantageusement des faces inférieures
(par exemple 522a pour la pièce 52a) et supérieure (par exemple 521 a pour la
pièce 52a) planes et substantiellement orthogonales-à l'axe de rotation às du
drapeau 121. On peut prévoir une butée 55a sur la face inférieure, par
exemple 522a. cette dernière appuie sur le support tournant 120 du
drapeau 121 et définit un enfoncement maximum de la structure
enveloppante 5a.
Comme le montre plus particulièrement la figure 6A, le support 54a des
composants constituant la structure enveloppante 5a est une pièce allongée
disposée suivant un axe O5 substantiellement orthogonal à l'axe às.
Outre la fonction support de la structure enveloppante 5a,-- à cette pièce
est également dévolue la fonction support d'inclinomètre 6, illustré par la
figure 6C. De façon plus précise, la pièce 54a joue le rôle de glissière de
fixation
réversible de cet inclinomètre 6.
La figure 6D illustre le support 54a, en vue de côté, mais opposé à celui
de la figure 6A. Le corps 540a est muni de deux glissières latérales, 5400a et
5401 a, destinées à guider le corps 61 de l'inclinomètre 6 (figure 6C). Ce
dernier
comporte un sabot 66 (inférieur sur la figure 6C) autorisant son insertion
entre
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les deux glissières, 5400a et 5401 a, suivant la flèche f (de droite à gauche
sur
la figure 6D). De façon avantageuse, les glissières, 5400a et 5401a, sont
munies d'un biseau avant, 5402a et 5403a, respectivement, pour faciliter
l'insertion du sabot 66. Une des extrémités (gauche dans l'exemple) est munie
s d'un téton 63 destiné à être inséré dans un orifice 5406a (figure 6D) prévu
à cet
effet sur l'extrémité correspondante du support 54a. L'autre extrémité
comporte
une excroissance 64 (vers le bas dans l'exemple) destinée à être insérée dans
une fourche 5404a (figure 6D) prévue à l'extrémité correspondante du
support 54a. Ces pièces complémentaires sont munies chacune d'un orifice
10 traversant orthogonal à l'axe A5, 640 et 5405a, respectivement.
On prévoit un téton 65 pouvant être enfilé dans ces orifices et rattaché,
par exemple à l'aide d'une chaînette 67, au corps de l'inclinomètre 6. Une
fois
enfilé sur son support 54a, celui-ci reste ainsi bloqué dans cette position.
Comme il a-été indiqué, l'inclinomètre 6 est préférentiellement de type
15 numérique. Il comprend à l'intérieur des circuits électroniques et une
alimentation en énergie électrique autonome (par exemple à base de piles ou
batteries). Sur une face latérale, on prévoit un afficheur 60, ainsi que
notamment
un interrupteur marche/arrêt 62.
Le dispositif de positionnement angulaire selon l'invention comporte
enfin une quatrième partie principale, permettant l'entraînement de la
structure
enveloppante, par exemple dans sa version 5a, à l'aide du curseur 4 (figures
4A
à 4C).
La figure 7 illustre en perspective un exemple de réalisation d'organe
coupleur 7 permettant une coopération entre la structure enveloppante 5a
(figures 6A et 6B) et le curseur 4.
L'organe de couplage 7 comprend une première pièce massive 70. Si on
se reporte de nouveau à la figure 6A, cette pièce est profilée de telle
manière
qu'elle ait une paroi plane pouvant être fixée par tout moyen approprié (vis,
etc.)
sur une des faces latérales de la pièce en "U" 50a, par exemple la face droite
500a, dans l'exemple décrit. La face que l'on appellera inférieure 701 de la
pièce 70 est plane et forme un angle avec la face 700 telle qu'elle soit
parallèle
à l'axe A5.
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Sur cette face inférieure 701, on fixe une pièce longiligne 71 à
propriétés élastiques, avantageusement constituée par un ressort plat. Sur
l'extrémité libre, on dispose un ergot cylindrique vertical 72. La longueur du
ressort 71 et le diamètre du plot 72 sont tels que ce dernier peut être inséré
dans la fente longitudinale 412, de la pièce supérieure 41 du curseur 4.
Cette fente possédant une longueur /, le plot 72 va pouvoir jouer
longitudinalement à l'intérieur de cette fente 72. En outre, du fait des
propriétés
élastique du ressort 71, le plot 72 peut jouer en hauteur. Il n'y a pas de
couplage
rigide.
~o La figure 8 illustre schématiquement, en perspective, la coopération des
composants principaux du dispositif de positionnement angulaire selon
l'invention et va permettre d'en expliquer le mode opératoire.
La structure fixe 3 en forme d'anneau est assujettie sur l'avion, à l'aide
de vis ou organes similaires, 330 et 340, coopérant avec des orifices taraudés
331 et 341 réalisé sur la carlingue de l'avion A,,, comme il a été indiqué.
Dans
cette configuration, l'anneau 30 entoure la girouette 12 et son drapeau 121
qui
seule dépasse de la paroi de l'avion A. on enfile la structure enveloppante
5a,
schématisée sur la figure 8 par un parallélépipède rectangle. Une fois cette
opération terminée, on bloque le drapeau à l'intérieur de la structure 5a (à
l'aide
de la molette 511a : figure 6B). On fixe ensuite l'inclinomètre 6, schématisé
également par un parallélépipède rectangle sur le corps de la structure
enveloppante 5a. On introduit ensuite le plot 72 dans la fente 412 de la pièce
41
du curseur 4. On suppose, dans l'exemple illustré, que le curseur 4 est dans
la
rainure de droite 31.
Dans cette configuration, il est maintenant possible d'entraîner la
structure enveloppante 5a, et donc de faire tourner la girouette 12 autour de
son
axe de rotation Os, du fait que le drapeau 121 est _bloqué à l'intérieur de la
structure 5a. L'inclinomètre 6 suit également ces mouvements de rotation,
puisqu'il est solidaire de la structure 5a, et donne à tout moment la valeur
de
l'angle d'inclinaison de l'ensemble par rapport à un plan horizontal local
(axe H).
Cependant, pour positionner le drapeau 121 (et donc la sonde) à une
valeur initiale absolue, cette connaissance n'est pas suffisante car elle ne
donne
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pas le paramètre appelé "référence de l'avion". Les indications successives de
l'inclinomètre 6, lorsque l'on déplace le curseur 4 le long de la rainure 31,
de par
et d'autre de l'axe H, permettent seulement d'effectuer des mesures relatives.
On peut cependant obtenir une valeur d'initialisation absolue, par
exemple en utilisant l'une ou l'autre de deux méthodes ci-dessous.
Selon une première méthode, si les instruments de bord de l'avion,
auxquels est reliée la sonde 12 (via les liaisons 13 : figure 1) le
permettent, on
positionne la girouette 12 à l'angle de référence de l'avion et on effectue un
zéro
relatif de l'inclinomètre 6. Bien que non représenté sur la figure 6C, il est
généralement prévu un organe de réglage de zéro ou de tarage. Dans le cadre
de l'invention, le zéro ne correspondra pas obligatoirement à l'horizontale
locale
(axe H).
Après ce réglage initial, les angles lus sur l'inclinomètre 6 sont les
angles d'incidence locale réels, naturellement à la précision près de l'angle
de
référence et à celle de l'angle mesuré par l'inclinomètre 6.
Selon une deuxième méthode qui va être illustrée par référence à la
figure 9, on crée une référence sur la paroi de l'avion lors du premier
montage
de la sonde d'incidence 1(figure 1). La référence en question est constituée
par
un orifice supplémentaire usiné dans la paroi l'avion A. si on se reporte de
nouveau à la figure 6A, on fixe sur les parois supérieure et inférieure, par
exemple 520a et 521 a, de la structure 5a, un ensemble 8 de pièces dites de
piétage, 80 et 81, respectivement, munies en leurs extrémités libres de trous
alignés 800 et 810, définissant un axe de référence Afef. En prenant ce
gabarit
de perçage, il est possible d'usiner un trou de précision Tf dans la paroi de
l'avion Av, en alignement de la référence de l'avion. Avec cette référence
matérielle, il devient possible, lors de tout contrôle ultérieur de la sonde
d'incidence, de régler en conséquence le zéro de l'inclinomètre, en alignant
les
trous 800, 810 et Tw.
Dans les deux cas, une fois l'initialisation de position angulaire
effectuée, on procède, comme dans l'art connu, à une série de mesures de part
et d'autre du point de position angulaire initiale, par exemple par incréments
d'angles de valeurs prédéterminées (typiquement de 5 degrés en 5 degrés).
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Cette série de mesures permet de déterminer la linéarité de la sonde
d'incidence. Pour ce faire, comme dans l'art connu également, à chaque
position
imposée à la girouette 12, par l'intermédiaire du curseur 4 et de l'organe de
couplage 7, on lit la valeur des signaux convertis sur un instrument de bord.
Habituellement, l'amplitude maximale de rotation du drapeau autour de
son axe Os est de 45 degrés. On prévoit en conséquence une longueur de
rainure, 31 ou 32, permettant un débattement angulaire a au moins égal à
cette valeur, typiquement 60 degrés de part et d'autre de l'axe H (figure
8).
Le dispositif selon l'invention permet également de déterminer la
conformité du drapeau 121 en s'appuyant sur l'ensemble du profil, et non
seulement en considérant une référence ponctuelle comme dans l'art connu
(figure 1: 2300-2301). En effet, si on se reporte de nouveau en particulier à
la
figure 6B, on a indiqué que l'on prévoit seulement un faible jeu, d'amplitude
e,,
entre les pièces complémentaires 52a et 53a. Si les déformations du drapeau
excèdent ce jeu e,, il ne sera pas possible l'insérer à l'intérieur de la
structure
5a.
Par ce biais, on peut garantir une conformité du drapeau 121
typiquement de l'ordre de 0,2 mm. Cette valeur correspond typiquement à une
erreur angulaire de l'ordre de 0,1 degré, ce qui et généralement acceptable.
Le mode de réalisation, du type dit "chaussette, illustré par les figures
5A et 5B, permet égâlement un contrôle de conformité.
D'autres modes de réalisation sont possibles.
La figure 10 illustre, en coupe, un mode de réalisation de structure
enveloppante 5b, comprenant un corps 50b constitué de deux demi-boîtiers, 52b
et 53b, respectivement. La première pièce, 52b, est fixe, la seconde 53b est
articulée autour d'un axe de rotation 56b. Elle peut donc s'écarter
substantiellement de la première pièce et laisser pénétrer, le drapeau 121 à
l'intérieur de la structure enveloppante 5b. comme précédemment, les deux
pièces, 52b et 53b, sont pourvues d'empreintes en creux 520b et 530b.
cependant celles-ci ne correspondent qu'aux extrémités du drapeau 121. Une
fois ce dernier introduit dans la structure 5b, on fait pivoter la pièce
mobile 530b
autour de son axe 56b, ce qui pour effet d'emprisonner le drapeau 121. Pour
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maintenir cet état, on prévoit un système vis-molette 51b, comprenant un corps
de
vis 510b traversant la paroi de la pièce 53b (canal. 531 b) .et dont
l'extrérnité est
solidaire de la pièce fixe 52b, par l'intermédiaire d'un axe de rotation 512b.
une
fois que le drapeau a été introduit dans la structure et la pièce 53b
rabattue, il
suffit de serrer l'ensemble à l'aide de la molette 511 b, pour bloquer le
drapeau
121 dans cette position.
Jusqu'à présent, il a été considéré des formes de drapeau dit
prismatiques. On va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, un
mode
de réalisation permettant d'accommoder des formes non prismatiques.
La figure 11 illustre, en coupe, un tel mode de réalisation. La structure
enveloppante 5c sera appelé ci-après forme "plumier'.
Elle comprend notamment une première pièce en forme de "U" renversé
52c munie sur sa face principale interne d'une empreinte en creux 520c. elle
comporte sur ces faces latérales inteme, dans une zone que l'on appellera
inférieure, deux rainures longitudinales, 5200c et 5201 c, respectivement. La
structure 5c comprend une seconde pièce 53c destinée à être insérée entre les
parois latérales de la pièce 52c. cette pièce présente également une empreinte
en creux, 530c, tournée vers l'empreinte 520c. Les deux empreintes définissent
une enceinte dont la forme est duale de celle du drapeau 121, lorsqu'elles
sont
en position opérationnelle. Comme ce dernier est supposé ne pas présenter une
forme prismatique, il ne peut étre inséré dans l'enceinte précitée par
translation.
On éloigne tout d'abord suffisamment la pièce 53c, on place le drapeau 121
contre la face inférieure de la pièce 52c, dans l'empreinte 520c. Ensuite, on
positionne la pièce 53c contre la face inférieure du drapeau 121. Celui-ci est
donc enfermé dans l'enceinte précitée. Pour maintenir cet état, on glisse une
plaque 57c formant ressort plat, bombé vers le haute, de manière à exercer une
poussée F. sur la pièce 53c et donc à bloquer le drapeau à intérieur de la
structure -5c. On prévoit également un jeu possible, ici référencé e2, entre
les
deux pièces de profils complémentaires, 52c et 53c, plus précisément, comme le
montre la figure 11, entre la paroi supérieure des rainures longitudinales,
5201c
et 5200c, et la paroi inférieure de pièce 53c. Du fait de la poussée exercée
par le
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ressort 57c et de sa forme non prismatique le drapeau ne peut sortir de son
écrin, tant que ledit ressort 57c reste en place.
Naturellement, pour tous ces modes de réalisation supplémentaires, on
prévoit un organe de couplage, similaire à l'organe 7 de la figure 7, organe
5 adapté à la forme extérieure des structures enveloppante. La structure dite
fixe 3 peut être utilisée sans modifications pour tous les modes de
réalisation.
On constate aisément, à la lecture de ce qui précède, que l'invention
atteint bien les buts qu'elle s'est fixés. Elle évite notamment toute erreur
d'homocinétisme, puisqu'on se sert de l'axe de rotation de la sonde comme
10 référence. Elle permet d'obtenir une bonne précision, tant en absolu, qu'en
relatif. La fixation, plus ou moins précise de la structure dite fixe, ne joue
plus de
rôle prépondérant dans la précision des mesures, puisque cette structure
n'intervient pas directement dans celles-ci : il n'y a pas d'échelle de
graduations
sur cette structure comme dans l'art connu. Son seul rôle est d'entrainer - le
15 drapeau de la girouette, via le mouvement du curseur, l'organe de couplage
et
la structure enveloppante, bloquent en son sein.le drapeau.
Elle permet également de garantir une certaine conformité du drapeau.
Elle s'adapte à de nombreux types et formes de drapeaux, y compris des formes
non prismatiques. Les éléments du dispositif selon l'invention ne nécessitent
20 pas d'avoir recours à des techniques de fabrication onéreuses.
L'invention n'est cependant pas limitée aux ¨seuls exemples de
réalisation explicitement décrits, notamment en regard des figures 4A à 11.
Les valeurs numériques n'ont été précisées que pour fixer les idées.
Elles dépendent essentiellement de l'application précise visée.
