FR2847673A1 - Rotating joint for a multifunction aircraft pressure sensor includes two bearings and a servo control system - Google Patents
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Abstract
Description
JOINT TOURNANT A ELEMENT MOBILE SECONDAIRE ASSERVI POURROTATING JOINT WITH SECONDARY MOBILE ELEMENT SERVED FOR
SONDE DE PRESSION MULTIFONCTION A PALETTE MOBILE MULTIFUNCTIONAL PRESSURE PROBE WITH MOBILE PALLET
La présente invention concerne les sondes anémo-clinométriques permettant de mesurer les paramètres aérodynamiques de vol d'un aéronef et plus particulièrement celles dans lesquelles les orifices de mesure des pressions statique et totale sont situés sur une palette mobile de mesure d'angle d'incidence locale destinée à s'orienter dans le lit du vent. Les sondes de pression multifonction à palette mobile existent depuis longtemps. De telles sondes sont décrites, par exemple, dans la demande de brevet britannique GB 1,181,669 publiée en février 1970, dans la demande de brevet français FR 2.113746 publiée en 1972 ou encore, io dans la demande de brevet français FR 2 339 027 publiée en 1979. Elles ont l'intérêt de concentrer en un même dispositif les prises de pressions statique et totale, et le capteur d'angle d'incidence locale, ce qui simplifie l'installation des capteurs de paramètres aérodynamiques de vol sur la cellule d'un aéronef. Dans la très grande majorité des sondes de pression multifonction à palette mobile, les pressions, qui sont prises dans des orifices situés sur la palette mobile, sont transmises par voie pneumatique, au travers d'une articulation, à des capteurs de pressions montés sur leur socle, à l'intérieur de la cellule de l'aéronef ou de la sonde, dans un environnement moins éprouvant que l'intérieur de la palette mobile soumise à des écarts de température très importants dus à l'environnement extérieur et à un The present invention relates to anemo-clinometric probes making it possible to measure the aerodynamic flight parameters of an aircraft and more particularly those in which the orifices for measuring the static and total pressures are located on a mobile pallet for measuring the angle of incidence. local intended to orient itself in the bed of the wind. Multifunctional pressure vane pressure probes have been around for a long time. Such probes are described, for example, in the British patent application GB 1,181,669 published in February 1970, in the French patent application FR 2.113746 published in 1972 or even in the French patent application FR 2 339 027 published in 1979 They have the advantage of concentrating in a single device the static and total pressure taps, and the local angle of attack sensor, which simplifies the installation of the aerodynamic flight parameters sensors on the cell of a aircraft. In the vast majority of multifunctional pressure vane pressure probes, the pressures, which are taken in orifices located on the movable vane, are transmitted pneumatically, through a joint, to pressure sensors mounted on their base, inside the airframe or probe, in a less harsh environment than the inside of the movable pallet subjected to very large temperature differences due to the external environment and a
réchauffage en vue d'éviter les possibilités de givrage. reheating to avoid the possibility of icing.
La transmission, par voie pneumatique des pressions, au travers de la palette mobile d'une sonde de pression multifonction et de l'articulation attachant la palette mobile au socle de la sonde est délicate car elle doit être fidèle et se faire au prix d'un minimum de frottements secs au sein de l'articulation, les frottements secs étant à l'origine d'un phénomène d'hystérésis nuisant à la précision du positionnement de la palette dans le lit du vent, surtout lorsque l'aéronef présente une faible vitesse air. Pour la réaliser, il est habituel de relier les orifices de prise de pression sur la palette mobile aux capteurs de pression disposés dans le socle d'une sonde de pression multifonction, par des conduits plutôt rigides présentant deux parties aboutées en rotation relative l'une par rapport à l'autre, avec, à l'aboutement, un joint tournant à frottements. Les tubes souples sont évités dans la mesure du possible car ils sont réputés peu fiables dans l'environnement sévère The pneumatic transmission of pressures through the movable vane of a multifunction pressure probe and of the articulation attaching the movable vane to the base of the probe is delicate because it must be faithful and be done at the cost of a minimum of dry friction within the joint, dry friction being at the origin of a hysteresis phenomenon affecting the precision of the positioning of the pallet in the wind bed, especially when the aircraft has a low air speed. To achieve this, it is usual to connect the pressure tap orifices on the movable pallet to the pressure sensors arranged in the base of a multifunction pressure probe, by rather rigid conduits having two parts butted in relative rotation one relative to each other, with, at the abutment, a rotating friction joint. Flexible tubes are avoided as much as possible as they are considered unreliable in harsh environments
d'une sonde pneumatique multifonction. a multifunction pneumatic probe.
Ce préjugé à l'encontre des tubes souples est tel qu'ils ne sont utilisés dans une sonde de pression multifonction à palette mobile que lorsqu'il n'est pas possible de faire autrement de part la configuration de l'articulation attachant la palette au socle de la sonde. Le déposant ne connaît, pour sa part qu'une seule sonde de pression multifonction à palette io mobile employant un morceau de tube souple sur une partie d'un conduit reliant un orifice situé sur la palette mobile à un capteur de pression placé derrière le socle de la sonde. Celle-ci, qui est décrite dans la demande de brevet français FR 2.339.027, utilise un morceau de tube souple pour traverser un joint de cardan sans pour autant faire l'économie d'un joint tournant à frottements à l'aboutement de deux conduites rigides en rotation relative, placées derrière le joint de cardan. Ce morceau de tube souple est ici indispensable en raison des déformations locales imposées à la conduite par le joint de cardan. Cependant, des précautions sont prises pour qu'il ne subisse qu'un minimum de déformations, ce qui explique la présence du joint tournant à frottements. En effet, on peut remarquer que le joint de cardan est équipé intérieurement d'un train d'engrenages permettant de transformer le mouvement angulaire dans l'un des plans, en un mouvement rotatif équivalent d'un axe creux emprunté par le conduit et que le morceau de tube souple, qui fait passer la conduite pneumatique, de l'intérieur d'un goujon du joint de cardan à l'intérieur de l'axe creux en suivant les axes des engrenages, n'est soumis qu'à des déformations de flexion, aucun mouvement de rotation relatif n'existant entre l'axe creux et le goujon du joint This prejudice against flexible tubes is such that they are only used in a multifunction pressure probe with a movable vane when it is not possible to do otherwise, apart from the configuration of the articulation attaching the vane to the probe base. The applicant, for his part, only knows a single multifunction pressure probe with a movable pallet employing a piece of flexible tube on a part of a conduit connecting an orifice located on the movable pallet to a pressure sensor placed behind the base. of the probe. This, which is described in French patent application FR 2,339,027, uses a piece of flexible tube to pass through a universal joint without saving a rotating friction joint at the end of two rigid pipes in relative rotation, placed behind the universal joint. This piece of flexible tube is essential here because of the local deformations imposed on the pipe by the universal joint. However, precautions are taken so that it undergoes a minimum of deformations, which explains the presence of the rotating friction joint. Indeed, it can be noted that the universal joint is internally equipped with a gear train making it possible to transform the angular movement in one of the planes, into an equivalent rotary movement of a hollow axis borrowed by the conduit and that the piece of flexible tube, which passes the pneumatic line, from the inside of a cardan joint stud inside the hollow axis following the axes of the gears, is only subjected to deformations bending, no relative rotational movement existing between the hollow axis and the joint stud
de cardan.gimbal.
On trouve d'autres applications de tubes souples dans les sondes de pression pour aéronef mais celles-ci ne concernent pas des sondes de pression multifonction à palette mobile. L'une de ces applications, décrite dans le brevet américain US 5,130,707, est une connexion par tubes pneumatiques souples entre le pied d'une sonde de pression et l'ensemble des capteurs de pression de la sonde délocalisés à l'intérieur de la cellule d'un aéronef. Une autre application, décrite dans le brevet américain US 4,981,038, est une connexion par tubes pneumatiques souples placés dans le pied extensible d'une sonde de pression déployable. Dans ces utilisations, les tubes souples sont disposés dans un environnement beaucoup moins difficile que celui d'une articulation de sonde multifonction à palette mobile et soumis à des déformations moins fréquentes. Les joints tournants à frottements rencontrés dans les sondes de pression multifonction à palette mobile au niveau des aboutements des parties en rotation relative de leurs conduits pneumatiques sont, quelle que soit leur configuration, à l'origine de l'essentiel des frottements rencontrés dans l'articulation. Ils obligent, lorsque l'on veut une bonne précision de la mesure d'angle d'incidence, à corriger la mesure mécanique d'angle par une mesure pneumatique de l'angle résiduel de la palette par rapport au lit du vent ou à assister l'articulation de manière pneumatique ou électrique toujours en opérant à partir d'une mesure pneumatique de l'angle résiduel de la palette par rapport au lit du vent. Cette mesure pneumatique de l'angle résiduel passe par une mesure de la pression différentielle entre l'intrados et l'extrados de la palette mobile qui implique la présence d'autres orifices de mesure de pression sur la palette mobile et d'autres conduites pneumatiques entre la palette et le pied de la sonde et qui rend la sonde nettement plus complexe. En outre, la multiplication des orifices de prise de pression sur une sonde va à l'encontre de sa fiabilité dans la mesure o ces orifices peuvent être bouchés par des poussières ou par des insectes bâtisseurs comme la guêpe maçonne et nécessitent une inspection visuelle régulière, pas toujours commode, la sonde pouvant être montée sur un aéronef à une hauteur telle que son inspection visuelle depuis le sol nécessite l'utilisation d'un appareil élévateur. La présente invention a pour but d'améliorer la précision de l'orientation naturelle, dans le lit du vent, de la palette mobile d'une sonde de pression multifonction en réduisant la part des frottements secs de l'articulation attachant la palette au socle de la sonde dus aux conduits pneumatiques et, éventuellement, à des fils électriques traversant l'articulation, et en évitant le recours à des orifices supplémentaires de prise Other applications of flexible tubes are found in aircraft pressure probes, but these do not relate to multifunctional pressure probes with a moving vane. One of these applications, described in American patent US 5,130,707, is a connection by flexible pneumatic tubes between the base of a pressure probe and all of the pressure sensors of the probe located inside the cell. of an aircraft. Another application, described in US Pat. No. 4,981,038, is a connection by flexible pneumatic tubes placed in the extendable base of a deployable pressure probe. In these uses, the flexible tubes are arranged in a much less difficult environment than that of a multifunction probe joint with a movable vane and subjected to less frequent deformations. The rotating friction joints encountered in multifunction pressure probes with a movable vane at the abutments of the parts in relative rotation of their pneumatic ducts are, whatever their configuration, the source of most of the friction encountered in the joint. When a good precision of the angle of incidence measurement is required, they oblige to correct the mechanical angle measurement by a pneumatic measurement of the residual angle of the pallet relative to the wind bed or to assist the joint pneumatically or electrically, always using a pneumatic measurement of the residual angle of the pallet relative to the wind bed. This pneumatic measurement of the residual angle involves a measurement of the differential pressure between the lower surface and the upper surface of the mobile pallet, which implies the presence of other pressure measurement orifices on the mobile pallet and other pneumatic lines. between the pallet and the base of the probe and which makes the probe much more complex. In addition, the multiplication of pressure tap holes on a probe goes against its reliability insofar as these holes can be blocked by dust or by building insects like the mason wasp and require regular visual inspection, not always convenient, the probe can be mounted on an aircraft at a height such that its visual inspection from the ground requires the use of a lifting device. The object of the present invention is to improve the accuracy of the natural orientation, in the wind bed, of the movable pallet of a multifunction pressure probe by reducing the proportion of dry friction of the joint attaching the pallet to the base. of the probe due to the pneumatic conduits and, possibly, to electric wires crossing the joint, and by avoiding the recourse to additional grip orifices
de pression sur la palette mobile de la sonde. pressure on the movable paddle of the probe.
Elle a pour objet un joint tournant à élément mobile secondaire asservi pour sonde de pression multifonction comportant un socle de fixation équipé d'un palier, une palette mobile libre en rotation sur un débattement limité et pourvue d'un pied tourillonnant dans le palier du socle de fixation, des orifices de prise de pression situés sur la palette mobile, des capteurs de pression disposés à l'extérieur de la palette mobile et des conduits pneumatiques reliant les orifices de prise de pression aux capteurs de pression en passant au travers du pied de la palette mobile et du palier du socle de fixation. Ce joint tournant est remarquable en ce que son socle de fixation est équipé d'un deuxième palier disposé sous, dans l'axe et à distance du palier dans lequel tourillonne le pied de la palette mobile et en ce 1o qu'il comporte un plateau mobile porté par le deuxième palier, en rotation relative par rapport au socle de fixation de la sonde et au pied de la palette mobile, un moteur assurant le positionnement angulaire du plateau mobile par rapport au socle de fixation de la sonde, un asservissement de recopie de la position angulaire du pied de la palette mobile agissant sur le moteur 1 5 de positionnement angulaire du plateau pour qu'il reproduise celui du pied de la palette mobile et des morceaux de tube souple qui relient le pied de la palette mobile au plateau mobile et qui constituent les conduits pneumatiques sur une partie de leur trajet allant du pied de la palette mobile It relates to a rotary joint with a secondary movable element controlled by a multifunction pressure probe comprising a mounting base equipped with a bearing, a movable pallet free to rotate on a limited clearance and provided with a swiveling foot in the bearing of the base. mounting, pressure tapping holes located on the movable pallet, pressure sensors arranged outside the movable pallet and pneumatic conduits connecting the pressure tapping holes to the pressure sensors passing through the foot the movable pallet and the bearing of the mounting base. This rotating joint is remarkable in that its mounting base is equipped with a second bearing disposed under, in the axis and at a distance from the bearing in which the foot of the movable pallet is pivoted and in that it comprises a plate mobile carried by the second bearing, in relative rotation relative to the base for fixing the probe and at the foot of the mobile pallet, a motor ensuring the angular positioning of the mobile plate relative to the base for fixing the probe, a feedback control of the angular position of the foot of the movable pallet acting on the angular positioning motor 1 5 so that it reproduces that of the foot of the movable pallet and pieces of flexible tube which connect the foot of the movable pallet to the movable tray and which constitute the pneumatic conduits on a part of their path from the foot of the movable pallet
au plateau mobile au-delà duquel sont disposés les capteurs de pression. to the movable plate beyond which the pressure sensors are arranged.
Avantageusement, les morceaux de tubes souples reliant le pied de la palette mobile au plateau mobile, sont placés symétriquement par Advantageously, the pieces of flexible tubes connecting the foot of the movable pallet to the movable plate are placed symmetrically by
rapport à l'axe des paliers.relative to the axis of the bearings.
Avantageusement, les morceaux de tube souple reliant le pied de Advantageously, the pieces of flexible tube connecting the foot of
la palette mobile au plateau mobile sont en élastomère thermoplastique. the mobile pallet to the mobile plate are made of thermoplastic elastomer.
Avantageusement, les morceaux de tube souple reliant le pied de la palette mobile au plateau mobile sont en élastomère thermoplastique du Advantageously, the pieces of flexible tube connecting the base of the movable pallet to the movable plate are made of thermoplastic elastomer of the
type copolymer styrène-éthylène-butylène-modifié avec huile de silicone. type styrene-ethylene-butylene-modified copolymer with silicone oil.
Avantageusement, les morceaux de tube souple sont faiblement Advantageously, the pieces of flexible tube are weakly
tendus entre le pied de la palette mobile et le plateau mobile. stretched between the foot of the movable pallet and the movable plate.
Avantageusement, un deuxième plateau en rotation relative par rapport au plateau mobile, est fixé au socle de fixation de la sonde, dans l'axe et à distance sous le plateau mobile porté par le deuxième palier et traversé par les morceaux de tube souple constituant les conduits pneumatiques sur la partie de leur trajet allant du pied de la palette mobile Advantageously, a second plate in relative rotation relative to the mobile plate, is fixed to the base for fixing the probe, in the axis and at a distance under the mobile plate carried by the second bearing and crossed by the pieces of flexible tube constituting the pneumatic lines on the part of their path from the foot of the movable pallet
aux capteurs de pression.pressure sensors.
Avantageusement, des entretoises sont insérées entre les morceaux de tube souple dans l'intervalle entre le plateau mobile et le pied de la palette mobile pour maintenir un écartement entre les morceaux de tube souple lors des mouvements relatifs de rotation entre le pied de la palette mobile et le plateau mobile. Avantageusement, des entretoises sont insérées entre les morceaux de tube souple dans l'intervalle entre le deuxième plateau et le plateau mobile pour maintenir un écartement entre les morceaux de tube Advantageously, spacers are inserted between the pieces of flexible tube in the interval between the movable plate and the base of the movable pallet to maintain a spacing between the pieces of flexible tube during the relative rotational movements between the base of the movable pallet. and the movable table. Advantageously, spacers are inserted between the pieces of flexible tube in the interval between the second plate and the movable plate to maintain a spacing between the pieces of tube
souple lors des mouvements relatifs de rotation entre les deux plateaux. flexible during relative rotational movements between the two plates.
Avantageusement, lorsque la palette mobile est équipée d'un système électrique de réchauffage alimenté par l'intermédiaire de fils électriques accessibles par son pied au travers du palier du socle de fixation de la sonde, ces fils électriques d'alimentation du système de réchauffage passent, à leur sortie du pied de la palette mobile au travers du plateau is mobile en suivant entre le pied de la palette mobile et le plateau mobile des trajets parallèles à ceux des morceaux de tube souple, symétriques par Advantageously, when the movable pallet is equipped with an electric heating system supplied by means of electric wires accessible by its foot through the bearing of the base for fixing the probe, these electric wires supplying the heating system pass , at their exit from the foot of the mobile pallet through the movable plate is following between the foot of the mobile pallet and the mobile plate paths parallel to those of the pieces of flexible tube, symmetrical by
rapport à l'axe des paliers.relative to the axis of the bearings.
Avantageusement, l'asservissement de recopie de position comporte un détecteur de position différentielle mettant en oeuvre des capteurs optiques de position angulaire placés au niveau du palier du pied de Advantageously, the position feedback servo comprises a differential position detector using optical angular position sensors placed at the level of the bearing of the foot.
la palette mobile et du deuxième palier supportant le plateau mobile. the movable pallet and the second bearing supporting the movable plate.
Avantageusement, le moteur de positionnement angulaire du Advantageously, the angular positioning motor of the
plateau mobile est un moteur pas à pas. movable plate is a stepper motor.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront Other characteristics and advantages of the invention will emerge
de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. of the description below of an embodiment given by way of example.
Cette description sera faite en regard du dessin dont la figure unique This description will be made with reference to the drawing, the single figure of which
représente, de manière schématique, une sonde de pression à palette shows schematically a vane pressure probe
mobile selon l'invention, vue de profil et partiellement coupée. mobile according to the invention, side view and partially cut.
La figure représente, sans en respecter les proportions, une sonde de pression multifonction 1 avec sa palette mobile 10 et son socle de fixation 11. La palette mobilelO, en forme d'ailette, est fixée par son pied 12 dans un palier 13 du socle de fixation 11, ce qui lui permet de tourner autour d'un axe longitudinal 14 et lui donne la possibilité de s'orienter dans le lit du The figure represents, without respecting the proportions, a multifunction pressure probe 1 with its movable pallet 10 and its fixing base 11. The mobilelO pallet, in the form of a fin, is fixed by its foot 12 in a bearing 13 of the base 11, which allows it to rotate around a longitudinal axis 14 and gives it the possibility of orienting itself in the bed of the
vent à la manière d'une girouette. wind like a weather vane.
Le socle de fixation 11 se monte sur la peau d'un aéronef de manière que la palette mobile 10 de la sonde 1 fasse saillie à l'extérieur de l'aéronef et s'oriente selon l'écoulement local de l'air par rapport à la peau de l'aéronef. Ainsi, l'angle d'orientation pris par la palette mobile 10 est l'angle d'incidence locale qui correspond à l'angle d'incidence de l'aéronef par rapport au vent lorsque la sonde 1 est placée sur la peau de l'aéronef avec sa palette mobile 10 à l'horizontale ou à l'angle de dérapage de l'aéronef par io rapport au vent lorsque la sonde 1 est placée sur la peau de l'aéronef avec sa palette mobile 10 à la verticale. Des butées non représentées limitent le débattement de la palette mobile de part et d'autre d'une position neutre, par The mounting base 11 is mounted on the skin of an aircraft so that the movable pallet 10 of the probe 1 protrudes outside the aircraft and is oriented according to the local flow of air relative to to the skin of the aircraft. Thus, the angle of orientation taken by the movable pallet 10 is the local angle of incidence which corresponds to the angle of incidence of the aircraft relative to the wind when the probe 1 is placed on the skin of the aircraft with its movable pallet 10 horizontally or at the wander angle of the aircraft with respect to the wind when the probe 1 is placed on the skin of the aircraft with its movable pallet 10 vertically. Stops not shown limit the movement of the movable pallet on either side of a neutral position, by
exemple, plus ou moins 60 degrés.example, plus or minus 60 degrees.
En plus de la mesure d'angle d'incidence locale, la sonde 1 1 5 permet des mesures des pressions dynamique et statique grâce à des prises d'air 15, 16 pratiquées au niveau de la palette mobile 10 et à des conduits pneumatiques qui raccordent ces prises d'air 15, 16 à des capteurs de In addition to the local angle of incidence measurement, the probe 1 1 5 allows dynamic and static pressure measurements thanks to air intakes 15, 16 made at the movable vane 10 and to pneumatic conduits which connect these air intakes 15, 16 to sensors of
pression non représentés placés à l'intérieur de l'aéronef. pressure not shown placed inside the aircraft.
Les conduits pneumatiques raccordant les prises d'air 15, 16 situées sur la palette mobile aux capteurs de pression placés à l'intérieur de l'aéronef passent par le pied 12 de la palette mobile 10. Ils doivent transmettre fidèlement aux capteurs de pression, les pressions régnant au niveau des prises d'air 15, 16 tout en s'accommodant des mouvements relatifs de rotation de la palette mobile 10 par rapport au socle de fixation 11 25 et en n'opposant à ces mouvements qu'un minimum de résistance et de The pneumatic conduits connecting the air intakes 15, 16 located on the movable pallet to the pressure sensors placed inside the aircraft pass through the base 12 of the movable pallet 10. They must faithfully transmit to the pressure sensors, the pressures prevailing at the air intakes 15, 16 while accommodating the relative movements of rotation of the movable pallet 10 relative to the fixing base 11 25 and by opposing these movements only a minimum of resistance and of
force de rappel.restoring force.
Dans la première partie de leur trajet allant, au sein de la palette mobile 10, des prises d'air 15, 16 au pied 12 de cette dernière, les conduits pneumatiques sont réalisés à l'aide de tubulures métalliques rigides 17, 18 convenablement courbées, se terminant par des embouchures 19, 20 In the first part of their path going, within the movable pallet 10, air intakes 15, 16 to the foot 12 of the latter, the pneumatic conduits are produced using rigid metal pipes 17, 18 suitably curved , ending with mouths 19, 20
dépassant sous le pied de la palette mobile 12. protruding under the foot of the movable pallet 12.
Dans la deuxième partie de leur trajet à l'extérieur de la palette mobile 12, les conduits pneumatiques sont réalisés à l'aide de morceaux de tube souple 21, 22 emmanchés sur les embouchures 19, 20 des tubulures métalliques 17, 18 dépassant du pied 12 de la palette mobile 10 et maintenus par ailleurs par un plateau 23 mobile en rotation, qu'ils traversent avant de poursuivre leurs chemins vers les capteurs de pression placés à In the second part of their path outside the movable pallet 12, the pneumatic conduits are produced using pieces of flexible tube 21, 22 fitted on the mouths 19, 20 of the metal pipes 17, 18 protruding from the foot 12 of the movable pallet 10 and moreover held by a plate 23 movable in rotation, which they pass through before continuing their paths towards the pressure sensors placed at
l'intérieur de la cellule de l'aéronef. inside the airframe.
Le fait d'utiliser des morceaux de tube souple 21, 22 au lieu de morceaux de tube rigide aboutés au moyen de joints à frottement permet de diminuer la résistance opposée à la rotation de la palette mobile dans des proportions considérables puisqu'il n'est plus alors question de frottement mais d'une résistance à une déformation élastique qui peut être réduite autant que l'on veut en jouant sur la nature des tubes souples, sur leur diamètre, sur leur disposition par rapport à l'axe de rotation du palier 13 et sur l'éloignement du plateau mobile 23 par rapport au pied 12 de la palette The fact of using pieces of flexible tube 21, 22 instead of pieces of rigid tube abutted by means of friction joints makes it possible to reduce the resistance opposed to the rotation of the movable pallet in considerable proportions since it is not more then question of friction but of a resistance to an elastic deformation which can be reduced as much as one wants by playing on the nature of the flexible tubes, on their diameter, on their arrangement compared to the axis of rotation of the bearing 13 and on the distance of the movable plate 23 relative to the foot 12 of the pallet
mobile 10.mobile 10.
Le plateau mobile 23 est porté par un deuxième palier 24 monté sur le socle de fixation 11 de la sonde, en arrière du palier 13 supportant le The movable plate 23 is carried by a second bearing 24 mounted on the mounting base 11 of the probe, behind the bearing 13 supporting the
i 5 pied 12 de la palette mobile et selon le même axe 14. i 5 foot 12 of the movable pallet and along the same axis 14.
Dans l'intervalle séparant le pied 12 de la palette mobile 10 du plateau mobile 23, les morceaux de tube souple 21, 22 sont disposés symétriquement par rapport à l'axe 14 des paliers 13 et 24, de manière que l'un et l'autre subissent les mêmes amplitudes de déformation. Pour éviter toute usure par frottement de l'un contre l'autre lors des mouvements de rotation de la palette mobile ou de vibrations transmises par la structure de l'aéronef, ils sont écartés et légèrement tendus dans l'espace séparant le pied 12 de la palette 10 du plateau mobile 23, fixés à ce plateau mobile 23 et au pied 12 de la palette mobile 10 de manière à être parallèles à l'axe 14 des paliers 13 et 24 lorsque la palette mobile 10 est en position neutre et suffisamment écartés pour ne pas se toucher lorsque la palette mobile 10 In the interval between the foot 12 of the movable pallet 10 of the movable plate 23, the pieces of flexible tube 21, 22 are arranged symmetrically with respect to the axis 14 of the bearings 13 and 24, so that one and the 'others undergo the same amplitudes of deformation. To avoid any wear by friction of one against the other during the rotational movements of the movable pallet or vibrations transmitted by the structure of the aircraft, they are moved apart and slightly stretched in the space separating the foot 12 from the pallet 10 of the movable plate 23, fixed to this movable plate 23 and to the foot 12 of the movable pallet 10 so as to be parallel to the axis 14 of the bearings 13 and 24 when the movable pallet 10 is in the neutral position and sufficiently spaced apart so as not to touch when the movable pallet 10
parvient dans ses positions de butée. reaches its stop positions.
Du fait qu'ils sont légèrement tendus, les morceaux de tube souple 21, 22 sont soumis à des efforts de traction ou d'élongation de la part de la palette mobile 10 lorsque celle-ci s'écarte de sa position neutre. lis exercent alors, en réaction, un couple de rappel de la palette vers sa position neutre qui est nuisible car il introduit une erreur de positionnement de la palette Because they are slightly stretched, the pieces of flexible tube 21, 22 are subjected to tensile or elongation forces on the part of the movable pallet 10 when the latter deviates from its neutral position. They then exert, in reaction, a torque to return the pallet to its neutral position which is harmful because it introduces an error in positioning the pallet
dans le lit du vent augmentant d'autant plus que la vitesse air de l'aéronef faiblit et que la palette s'écarte de sa position neutre. in the wind bed increasing all the more as the air speed of the aircraft weakens and the vane deviates from its neutral position.
La valeur de ce couple de rappel peut être minimisée en jouant sur divers facteurs dont: le diamètre, l'épaisseur, la nature des morceaux de tube souple 21, 22, l'écartement des morceaux de tube souple 21, 22 par rapport à l'axe 14 du palier et la longueur des morceaux de tube souple 21, 22, c'est-à-dire l'espacement entre le pied 12 de la palette mobile et le plateau mobile 23. Cependant, cette minimisation ne peut être poussée très loin car l'on doit également tenir compte, dans le choix de ces facteurs, de la robustesse recherchée pour les tubes souples, de l'ampleur voulue pour le débattement en rotation de la palette mobile 12 de la sonde 1 et de la The value of this return torque can be minimized by playing on various factors including: the diameter, the thickness, the nature of the pieces of flexible tube 21, 22, the spacing of the pieces of flexible tube 21, 22 relative to the axis 14 of the bearing and the length of the pieces of flexible tube 21, 22, that is to say the spacing between the foot 12 of the movable pallet and the movable plate 23. However, this minimization cannot be pushed very much far because we must also take into account, in the choice of these factors, the robustness sought for the flexible tubes, the extent required for the rotation travel of the movable pallet 12 of the probe 1 and the
io profondeur disponible dans l'aéronef à l'arrière du pied 12 de la sonde. io depth available in the aircraft at the rear of foot 12 of the probe.
Le problème posé par ce couple de rappel sur le positionnement de la palette mobile 10 dans le lit du vent est résolu ici en le transférant au niveau du plateau 23 qui est rendu mobile en rotation et asservi en position angulaire sur celle de la palette mobile 10. L'asservissement en position is angulaire du plateau mobile 23 sur la palette mobile 10 est obtenu par le montage du plateau 23 dans le palier 24 fixé au socle de fixation 11 de la sonde sous le pied 12 de la palette mobile selon l'axe 14 de rotation de la palette mobile 10 et par l'utilisation d'un système de recopie de position angulaire constitué: - de deux capteurs 25, 26 de position angulaire mesurant l'un 25 la position angulaire du pied 12 de la palette mobile 10 et l'autre 26 la position angulaire du plateau mobile 23, - d'un détecteur de position différentielle 27 déterminant l'écart angulaire instantané entre le pied 12 de la palette mobile 10 et le plateau mobile 23 à partir des mesures des deux capteurs , 26 de position angulaire, et - d'un moteur 28 qui ajuste la position angulaire du plateau mobile 23, sous les ordres du détecteur de position différentielle 27, de manière à annuler tout écart détecté entre les positions angulaires du pied 12 de la palette mobile et du plateau mobile 23, The problem posed by this return torque on the positioning of the movable pallet 10 in the wind bed is here resolved by transferring it to the level of the plate 23 which is made mobile in rotation and slaved in angular position to that of the mobile pallet 10 The servo in angular position of the movable plate 23 on the movable pallet 10 is obtained by mounting the plate 23 in the bearing 24 fixed to the fixing base 11 of the probe under the foot 12 of the movable pallet along the axis 14 of rotation of the movable pallet 10 and by the use of an angular position feedback system consisting of: - two angular position sensors 25, 26 measuring one 25 the angular position of the foot 12 of the movable pallet 10 and the other 26 the angular position of the movable plate 23, - of a differential position detector 27 determining the instantaneous angular difference between the foot 12 of the movable pallet 10 and the movable plate 23 from the measurements of the two sensors. rs, 26 of angular position, and - of a motor 28 which adjusts the angular position of the movable plate 23, under the orders of the differential position detector 27, so as to cancel any difference detected between the angular positions of the foot 12 of the movable pallet and movable plate 23,
- le débattement angulaire maximum. - the maximum angular movement.
Les deux capteurs 25, 26 de position angulaire sont des capteurs à faible frottement ou même à frottement nul comme, par exemple, des The two angular position sensors 25, 26 are low friction or even zero friction sensors such as, for example,
capteurs optiques.optical sensors.
Le moteur 28 de positionnement angulaire peut être un moteur The angular positioning motor 28 can be a motor
pas à pas.step by step.
Un deuxième plateau 29 est placé sous le socle de fixation 11 de la sonde, à une certaine distance du plateau mobile 23, dans l'axe des paliers 13 et 24. Il est attaché au socle de fixation 11 de la sonde de manière à limiter fortement et éventuellement empêcher tout mouvement de rotation selon l'axe des paliers 13 et 24 afin que le mouvement de rotation relatif de la palette mobile 10 par rapport au socle de fixation 11 de la sonde se A second plate 29 is placed under the fixing base 11 of the probe, at a certain distance from the mobile plate 23, in the axis of the bearings 13 and 24. It is attached to the fixing base 11 of the probe so as to limit strongly and possibly prevent any rotational movement along the axis of the bearings 13 and 24 so that the relative rotational movement of the movable pallet 10 relative to the mounting base 11 of the probe is
retrouve, pour sa plus grande part, entre lui et le plateau mobile 23. finds, for the most part, between it and the movable plate 23.
o Dans l'intervalle séparant ce deuxième plateau 29 du plateau mobile 23, les morceaux de tubes souples 21, 22 ont une disposition analogue à celle qu'ils ont dans l'intervalle séparant le pied 12 de la palette mobile 10 du plateau mobile 23. Ils sont disposés symétriquement par rapport à l'axe 14 des paliers 13 et 24 pour qu'ils subissent des déformations de mêmes ampleurs, légèrement tendus et écartés pour éviter toute usure o In the interval separating this second plate 29 from the mobile plate 23, the pieces of flexible tubes 21, 22 have an arrangement similar to that which they have in the interval separating the foot 12 of the mobile pallet 10 from the mobile plate 23 They are arranged symmetrically with respect to the axis 14 of the bearings 13 and 24 so that they undergo deformations of the same magnitude, slightly stretched and separated to avoid any wear.
par frottement l'un contre l'autre.by rubbing against each other.
Les efforts d'élongation subis par les morceaux de tube souple 21, 22 lorsque la palette mobile 10 s'écarte de sa position neutre se retrouvent, pour l'essentiel au niveau de l'intervalle séparant le plateau mobile 23 du deuxième plateau 29. Leur couple de rappel s'exerce sur le plateau mobile 23. Il n'est plus transmis à la palette mobile 10 mais absorbé par le moteur The elongation forces undergone by the pieces of flexible tube 21, 22 when the movable pallet 10 deviates from its neutral position are found, essentially at the level of the interval separating the movable plate 23 from the second plate 29. Their return torque is exerted on the movable plate 23. It is no longer transmitted to the movable pallet 10 but absorbed by the motor.
28 de positionnement angulaire du plateau mobile 23. 28 for angular positioning of the movable plate 23.
Le deuxième plateau 29 absorbe avantageusement une partie plus ou moins importante des efforts de traction exercés par la palette mobile 10, au travers du plateau mobile 23, sur les morceaux de tube souple 21, 22 lorsqu'elle 10 s'écarte de sa position neutre par exemple, par déformation The second plate 29 advantageously absorbs a greater or lesser part of the tensile forces exerted by the movable pallet 10, through the movable plate 23, on the pieces of flexible tube 21, 22 when it deviates from its neutral position for example, by deformation
élastique grâce à une flexibilité naturelle. elastic thanks to natural flexibility.
Au niveau des deux plateaux 23, 29, les morceaux de tube souple 21, 22 peuvent être fixés, comme représenté uniquement avec le deuxième At the two plates 23, 29, the pieces of flexible tube 21, 22 can be fixed, as shown only with the second
plateau 29, dans des traversées 30, 31 au moyen d'olives 32, 33. plate 29, in crossings 30, 31 by means of olives 32, 33.
L'écartement des morceaux de tube souple 21, 22 de l'axe 14 du palier 13 peut être réduit en-deçà du minimum permis lorsque l'on impose aux morceaux de tube souple 21, 22 de ne pas se toucher sur toute l'amplitude de débattement de la palette mobile 10. Pour ce faire, il suffit de mettre en place dans les intervalles entre le pied 12 de la sonde mobile 10 et le plateau mobile 23 et entre le plateau mobile 23 et le deuxième plateau 29 une ou plusieurs entretoises 34, 35 maintenant une distance minimum entre les morceaux de tube souple 21, 22. Ceux-ci, ne conserveront plus une forme rectiligne au cours de la rotation de la palette mobile mais prendront une forme courbe s'appuyant sur la surface latérale d'un cylindre en forme de tonneau. Dans l'intervalle entre le pied 12 de la palette mobile 10 et le plateau mobile 23, les morceaux de tube souple 21, 22 doivent, résister aux conditions climatiques rigoureuses rencontrées au niveau de la peau de io l'aéronef et ne pas présenter de phénomènes de vieillissement prématuré The spacing of the pieces of flexible tube 21, 22 from the axis 14 of the bearing 13 can be reduced below the minimum permitted when the pieces of flexible tube 21, 22 are required not to touch each other over the whole range of movement of the movable pallet 10. To do this, it suffices to place in the intervals between the base 12 of the movable probe 10 and the movable plate 23 and between the movable plate 23 and the second plate 29 one or more spacers 34, 35 maintaining a minimum distance between the pieces of flexible tube 21, 22. These will no longer retain a rectilinear shape during the rotation of the movable pallet but will take a curved shape resting on the lateral surface d '' a barrel-shaped cylinder. In the interval between the foot 12 of the movable pallet 10 and the movable plate 23, the pieces of flexible tube 21, 22 must withstand the harsh climatic conditions encountered at the level of the skin of the aircraft and not present any phenomena of premature aging
susceptibles de les fragiliser à la longue et de nuire à la fiabilité de la sonde. likely to weaken them in the long run and affect the reliability of the probe.
Ils sont avantageusement constitués d'un élastomère thermoplastique tel They advantageously consist of a thermoplastic elastomer such
qu'un copolymer styrène-éthylène-butylène-modifié avec huile de silicone. than a styrene-ethylene-butylene-modified copolymer with silicone oil.
Des tubes souples de cette composition sont déjà proposés dans le 1 5 commerce pour un usage exclusivement médical, par exemple, par la société Flexible tubes of this composition are already commercially available for exclusively medical use, for example, by the company
Consolidated Polymer Technologies qui les vend sous la dénomination "CFlex 50A". Consolidated Polymer Technologies which sells them under the name "CFlex 50A".
Le deuxième plateau 29 peut être constitué d'une feuille de caoutchouc ou d'élastomère, par exemple un élastomère thermoplastique tel qu'un copolymer styrène-éthylène-butylène-modifié comme les morceaux de tube souple 21, 22, et fixé au socle 11 de la sonde par un système d'attache The second plate 29 can be made of a rubber or elastomer sheet, for example a thermoplastic elastomer such as a styrene-ethylene-butylene-modified copolymer like the pieces of flexible tube 21, 22, and fixed to the base 11 of the probe by a fastening system
rigide tel qu'un collier rigide fixé au socle par des vis. rigid such as a rigid collar fixed to the base by screws.
Sur la figure on peut encore apercevoir des fils électriques multibrins 36, 37 placés parallèlement aux morceaux de tube souple 21, 22 dans les intervalles séparant le pied 12 de la palette mobile 10 du plateau mobile 23 et le plateau mobile 23 du deuxième plateau 29. Ces fils électriques 36, 37 sont destinés à un système de réchauffage monté dans la palette mobile 10 de la sonde pour empêcher son givrage. D'autres fils électriques multibrins, toujours placés parallèlement aux morceaux de tube souple 21, 22 peuvent être utilisés, notamment pour la mesure de la valeur d'une thermistance d'un système de mesure de la température totale de l'air monté dans la palette mobile 10. La raideur longitudinale de ces fils électrique est contrée, dans le cas du mouvement de rotation de grande ampleur entre le plateau mobile 23 et le deuxième plateau 29 par la In the figure, we can also see multi-strand electric wires 36, 37 placed parallel to the pieces of flexible tube 21, 22 in the intervals separating the foot 12 of the movable pallet 10 from the movable plate 23 and the movable plate 23 from the second plate 29. These electrical wires 36, 37 are intended for a heating system mounted in the movable pallet 10 of the probe to prevent it from icing. Other multi-strand electrical wires, always placed parallel to the pieces of flexible tube 21, 22 can be used, in particular for measuring the value of a thermistor of a system for measuring the total temperature of the air mounted in the movable pallet 10. The longitudinal stiffness of these electrical wires is countered, in the case of large-scale rotational movement between the movable plate 23 and the second plate 29 by the
souplesse naturelle du deuxième plateau 29 ou de son système d'attache. natural flexibility of the second plate 29 or of its attachment system.
ilhe
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- 2002-11-26 FR FR0214817A patent/FR2847673B1/en not_active Expired - Fee Related
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| WO2021062097A1 (en) | 2019-09-26 | 2021-04-01 | Aerosonic Corporation | Aircraft airflow sensor having a vane with integrated pressure transducers |
| EP4034888A4 (en) * | 2019-09-26 | 2023-11-01 | Aerosonic LLC | Aircraft airflow sensor having a vane with integrated pressure transducers |
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|---|---|
| FR2847673B1 (en) | 2005-02-04 |
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