FR3013142A1 - Enregistreur d'accident flottant pour aeronef - Google Patents

Abstract

L'invention répond à un besoin d'amélioration de la localisation d'un enregistreur d'accident (16) pour aéronef, en cas d'accident provoqué par un amerrissage forcé. Pour ce faire, l'enregistreur d'accident intègre un flotteur (30) permettant de le maintenir à la surface.

Description

ENREGISTREUR D'ACCIDENT FLOTTANT POUR AERONEF DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte au domaine des enregistreurs d'accident, communément appelés boîtes noires, équipant les aéronefs et qui sont généralement de couleur orange ou rouge pour faciliter leur recherche lorsque l'aéronef est détruit. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les aéronefs existants sont équipés de deux types d'enregistreurs d'accident. Il s'agit tout d'abord d'un enregistreur de paramètres de vol, également connu sous l'appellation enregistreur DFDR (de l'anglais « Digital Flight Data Recorder »). Il s'agit ensuite de l'enregistreur de communications vocales, ou enregistreur CVR (de l'anglais « Cockpit Voice Recorder »), qui permet d'enregistrer les conversations du cockpit. Ces deux enregistreurs, formant les boîtes noires de l'aéronef, sont intégrés à l'arrière de l'aéronef, car c'est la partie qui est généralement la mieux conservée lors d'un impact avec le sol ou avec la mer. Leur couleur orange ou rouge leur permet d'être facilement repérables, en particulier en cas d'accident terrestre. En revanche, en cas d'amerrissage forcé, l'aéronef est souvent amené à couler rapidement. Les enregistreurs d'accident sont alors entraînés sous l'eau avec l'aéronef, et leur localisation peut s'avérer très complexe et coûteuse, spécialement lorsque l'épave gît à une grande profondeur. Les enregistreurs sont habituellement dotés chacun d'un émetteur, dit balise ULB (de l'anglais « Underwater Locator Beacon »), qui se déclenche au contact de l'eau et qui émet une impulsion ultrasonore de 37,5 Khz dans le but de localiser l'aéronef sous l'eau.

Cependant, ce type de balise n'est pas qualifié pour résister autant aux accidents que le sont les enregistreurs qui embarquent ces balises. Aussi, en cas d'accident, il n'est pas certain que la balise fonctionne, ce qui peut notablement complexifier les opérations de recherche. En outre, ce type de balise est équipé d'une batterie qui a une durée de vie limitée, généralement de 30 à 60 jours en moyenne. Cette durée peut s'avérer insuffisante lorsque l'épave de l'aéronef gît à une grande profondeur. Enfin, la propagation de la fréquence ultrasonore se limite à quelques kilomètres. Il existe donc un besoin d'amélioration de la localisation des enregistreurs en cas d'accident provoqué par un amerrissage forcé.

EXPOSÉ DE L'INVENTION Pour répondre à ce besoin, l'invention prévoit un enregistreur d'accident pour aéronef comprenant une mémoire, une batterie, un dispositif pour l'émission d'un signal radiofréquence, ainsi qu'un flotteur permettant de le maintenir à la surface de l'eau. Aussi, en revenant / restant à la surface grâce à son flotteur, l'enregistreur d'accident selon l'invention émet un signal radiofréquence dont la puissance n'est pas diminuée par la profondeur d'eau. Les recherches de l'enregistreur d'accident et de l'appareil s'en trouvent facilitées. L'invention peut également présenter une ou plusieurs caractéristiques optionnelles suivantes.

L'enregistreur comprend un connecteur électrique sans fil pour l'alimentation électrique de ses composants. Ledit dispositif pour l'émission d'un signal radiofréquence est un système de radio-identification de type RFID actif. Alternativement, une solution plus conventionnelle à simple émetteur de localisation reste possible, sans sortir du cadre de l'invention. L'enregistreur comporte une unité de réchauffage prévue pour maintenir la batterie à une température supérieure à une température de consigne. L'enregistreur d'accident est un enregistreur de communications vocales ou un enregistreur de paramètres de vol.

L'invention a également pour objet un empennage vertical d'aéronef, équipé d'un ou plusieurs enregistreurs d'accident tel que celui décrit ci-dessus. L'empennage comprend un logement de réception de l'enregistreur d'accident, fermé par un radôme formant surface aérodynamique et transparent aux ondes susceptibles d'être émises par l'enregistreur, ledit logement étant hermétique et maintenu sous une pression interne supérieure ou égale à 1 bar. Enfin, l'invention a pour objet aéronef comprenant un ou plusieurs enregistreurs d'accident tel que celui décrit ci-dessus, et/ou un empennage vertical tel que décrit ci-dessus.

De préférence, l'enregistreur d'accident comporte un connecteur sans fil pour la réception de données destinées à être stockées dans ladite mémoire. Ce connecteur sans fil est préférentiellement le même que celui servant à l'alimentation électrique des composants de l'enregistreur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1 représente une vue de côté d'un aéronef comprenant un enregistreur d'accident selon un mode de réalisation préféré de l'invention, intégré à l'empennage vertical de l'aéronef ; - la figure 2 représente une vue en perspective de l'enregistreur d'accident embarqué sur l'empennage vertical montré sur la figure précédente, recouverte d'un radôme ; - la figure 2a représente une vue agrandie en coupe transversale, d'une partie du bord d'attaque de l'empennage vertical logeant l'enregistreur d'accident ; - la figure 3 représente, de façon plus détaillée, un exemple de réalisation de l'enregistreur d'accident montré sur les figures précédentes ; - la figure 4 est une vue schématique représentant certains éléments constitutifs de l'enregistreur d'accident montré sur les figures précédentes ; et - la figure 5 est une vue schématique similaire à celle de la figure 3, selon une alternative de réalisation.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS En référence tout d'abord à la figure 1, il est représenté un aéronef 1 comportant un fuselage 2 comportant de manière connue, dans sa partie arrière, un enregistreur d'accident CVR 19 et un enregistreur d'accident FDR 21. L'aéronef comporte également un empennage vertical 6 équipé d'au moins un enregistreur d'accident flottant 16, selon l'invention. Pour rappel, l'empennage 6 est également dénommé dérive verticale ou plan vertical. Il est noté que l'enregistreur d'accident flottant 16 selon l'invention peut indifféremment être un enregistreur d'accident CVR ou un enregistreur d'accident FDR. L'invention pourrait d'ailleurs s'appliquer à plusieurs enregistreurs d'accident, du type CVR et/ou FDR. Néanmoins, dans la description qui suit, il sera fait référence à un enregistreur d'accident CVR 16. L'empennage vertical 6 comprend une partie avant structurale fixe 7 et une gouverne de direction 8 articulée à la partie structurale fixe 7, au niveau du bord de fuite de cette dernière.

La partie fixe 7 de l'empennage vertical 6 loge plusieurs équipements : - une première antenne 12 de radiocommunication HF, de réception et de transmission. Cette antenne passive 12 est logée dans un bord d'attaque 10 de l'empennage vertical 6 ; et - une seconde antenne 14 de radionavigation VOR de réception. Cette antenne passive 14 est située au sommet de la partie fixe 7 de l'empennage vertical 6. Ces deux antennes 12, 14 sont protégées de l'extérieur par des capots en matériau transparent aux ondes électromagnétiques des gammes HF et VOR. La partie fixe 7 de l'empennage vertical 6 loge également l'enregistreur d'accident flottant 16, qui est implanté dans le bord d'attaque 10 de cet empennage, par exemple à proximité de la première antenne 12. L'enregistreur d'accident flottant 16 est reçu dans un logement hermétique de réception 20 arrangé dans l'empennage 6. Ce logement 20 est fermé par un radôme 22 représenté sur la figure 2. Le radôme 22, également dénommé capot, forme avec sa surface extérieure une surface aérodynamique reconstituant la partie manquante du bord d'attaque 10, au niveau du logement 20. Le logement hermétique 20, outre l'enregistreur 16, renferme un volume d'air à une pression prédéfinie, dite pression interne. La pression interne, de l'ordre de 1 bar à plusieurs dizaine de bars, exerce une force radiale, dirigée vers l'extérieur, sur une surface intérieure du radôme. De préférence, la pression interne retenue est de l'ordre de 3 à 7 bars, et encore plus préférentiellement d'environ 4 bars. En référence plus particulièrement à la figure 2a, l'enregistreur 16 est maintenu fixe dans le logement 20 au moyen de fixations 21 solubles dans l'eau, par exemple en matériau plastique soluble dans l'eau. Ces fixations 21 relient par exemple un collier de serrage 25 à la structure fixe 7, le collier entourant l'enregistreur 16.

Dans sa constitution, le radôme 22 est transparent aux ondes susceptibles d'être émises par la balise 16. A titre indicatif, il est utilisé un matériau transparent aux ondes dans la gamme UHF, étant donné que l'enregistreur 16 est préférentiellement conçu pour émettre un signal radiofréquence de 406 Mhz. D'autre part, le radôme 22 est équipé d'une ou plusieurs zones de rupture privilégiée 27, de préférence deux zones de rupture en compression arrangées sur la surface extérieure du radôme ou sur sa surface intérieure, de manière à limiter les perturbations aérodynamiques. Au niveau de chaque zone de rupture 27, la résistance de la structure du radôme à la compression est diminuée. Les zones de rupture peuvent être de différentes sortes, mais il s'agit de préférence de rainures, par exemple en V.

En référence à présent aux figures 3 et 4, il est représenté un exemple détaillé de l'enregistreur d'accident 16. Celui-ci comporte un corps 23 enfermant un connecteur électrique sans fil 34, une mémoire 31, une batterie 28, une unité de réchauffage 26 de la batterie, un flotteur 30, et un circuit d'alimentation et de charge 36. L'enregistreur d'accident flottant 16 comporte en outre un émetteur de localisation 32 connecté à une antenne d'émission 35. La figure 4 illustre plus particulièrement un schéma électrique de l'enregistreur d'accident flottant 16.

Le connecteur électrique sans fil 34, par exemple une alimentation par induction, connecte électriquement le circuit d'alimentation et de charge 36 à un circuit d'alimentation de l'aéronef lorsque l'enregistreur d'accident flottant 16 est arrangé dans le logement hermétique de réception 20. Le circuit d'alimentation et de charge 36 comprend une unité centrale et des capteurs, l'unité centrale activant ou désactivant des éléments de l'enregistreur d'accident flottant 16 en fonction de données reçues par des capteurs. Le circuit d'alimentation et de charge 36 est électriquement connecté à la batterie 28, à la mémoire 35, ainsi qu'à l'unité de réchauffage 26 et reçoit un courant électrique en provenance du circuit d'alimentation de l'aéronef.

Le circuit d'alimentation et de charge 36 permet de maintenir la batterie 28 à un niveau de tension constant et assure ainsi des cycles de charge et de décharge afin de maintenir la batterie à un niveau de fonctionnement optimum. En outre, le circuit d'alimentation et de charge 36 fournit un courant électrique à l'unité de réchauffage 26 de sorte à ce que lors du vol à haute altitude, la batterie 28 soit maintenue à une température supérieure à une température de consigne de manière à ne pas détériorer ses performances. Cette température de consigne peut être de l'ordre de 10°C. A cette fin, le circuit d'alimentation et de charge 36 contient un capteur de température permettant de mesurer la température du milieu dans lequel est placée la batterie, c'est-à-dire l'air contenu à l'intérieur du logement hermétique 20.

Le circuit d'alimentation et de charge 36 comprend en outre des capteurs de courant et de tension permettant de détecter la présence du courant électrique en provenance de l'aéronef. Dans le cas où il n'y a plus de courant en provenance de l'aéronef pendant un temps prédéterminé, par exemple environ 30s, ce qui peut typiquement survenir suite à un accident, le circuit d'alimentation et de charge 36 désactive l'unité de réchauffage 26 et active l'alimentation de l'émetteur de localisation 32, par la batterie 28. L'émetteur de localisation émet alors, via l'antenne 35, un signal radiofréquence détectable par des satellites géostationnaires et des équipes de secours. La mémoire 31, par exemple une mémoire statique, est connectée au circuit d'alimentation et de charge 36 et à la batterie 28. L'unité centrale gère l'alimentation de la mémoire. Dans le cas où il y a un courant électrique en provenance de l'aéronef, la mémoire est alimentée via le réseau électrique de l'aéronef. En revanche, dans le cas ou il n'y a plus de courant en provenance de l'aéronef pendant un temps prédéterminé, par exemple de l'ordre de 30s, le circuit d'alimentation et de charge 36 active l'alimentation de la mémoire 31 par la batterie 28. La mémoire 31, tout comme l'enregistreur d'accident CVR 19 arrangé dans le fuselage de l'aéronef, reçoit des données numériques en fonction de capteurs installés dans le cockpit de l'aéronef. Dans le cas de la mémoire 31, les données numériques transitent via le connecteur électrique sans fil 34.

Le flotteur 30 sert quant à lui à obtenir la flottaison de l'enregistreur d'accident dans le cas où celui-ci serait éjecté hors de l'empennage vertical 6, en cas d'accident. En effet, en cas d'accident de l'avion provoqué par un amerrissage forcé, l'empennage vertical 6 a tendance à couler s'il ne s'est pas désolidarisé du fuselage.

Suite à tel accident, l'enregistreur d'accident flottant 16 est donc entraîné par le fond avec l'empennage 6. Lorsque ce dernier est immergé, l'eau exerce une pression sur le radôme 22. Celui-ci résiste à la compression jusqu'à une profondeur où la pression interne dans le logement 20 n'est plus suffisante pour compenser la pression exercée par la colonne d'eau. Lorsque la force de compression s'exerçant sur le radôme est trop importante, le radôme se brise au niveau des zones de rupture 27 schématisées sur la figure 2a, libérant ainsi l'enregistreur 16, qui remonte à la surface grâce à son flotteur 30. Cette remontée à la surface s'effectue bien entendu après dissolution des fixations 21 de l'enregistreur 16.

Une fois remonté à la surface, l'enregistreur d'accident 16 peut ainsi émettre un signal radiofréquence dont la puissance n'est pas diminuée par la profondeur d'eau à traverser, et la détection de cet enregistreur 16 s'en trouve facilitée. Des logiciels de calculs conventionnels permettent de calculer précisément les caractéristiques du radôme (matériau, épaisseur, profondeur et largeur de la ou des zones de rupture 27) et la pression interne régnant dans le logement 20, afin que le radôme 22 se brise au niveau de ses zones de rupture 27, à la profondeur souhaitée. Il est noté en outre qu'en cas d'accident de l'avion provoqué par un amerrissage forcé, l'empennage vertical 6 peut également se désolidariser du fuselage et flotter durant plusieurs heures à la surface de l'eau. Suite à tel accident, l'enregistreur d'accident flottant 16 selon l'invention reste donc présent à la surface de l'eau grâce à la flottabilité de l'empennage vertical, judicieusement mise à profit dans le cadre de cette invention. Dans ce cas, la présence du logement hermétique 20 contribue à la flottabilité de l'empennage vertical 6. L'enregistreur d'accident flottant 16 émet alors un signal radiofréquence facilement détectable par les équipes de recherche de l'appareil. L'analyse des résultats est rapide et les enquêteurs peuvent ainsi retrouver l'épave de l'avion très vite en analysant les données de vol. Dans une variante de réalisation de l'invention, le dispositif pour l'émission d'un signal radiofréquence du mode de réalisation précédent, formé par l'émetteur 32 et l'antenne 35, est remplacé par un système 40 de radio-identification de type RFID (en anglais « radio-frequency identification ») actif. Ainsi, en référence à la figure 5, l'enregistreur d'accident flottant 16 comporte, en lieu et place de l'émetteur de localisation 32 et de l'antenne 35 tels que décrits précédemment, un système RFID actif du type répondeur radar actif, qui est un microcontrôleur ayant une antenne et qui comprend une unité de réception et d'émission de signaux. Un tel répondeur 40 est conçu pour répondre, par un signal radiofréquence UHF, uniquement à une sollicitation spécifique du type impulsion radar émise par un moyen de recherche, par exemple un bateau ou un avion. L'impulsion radar émise est spécifique car elle contient un code d'identification de l'avion recherché.

La réponse du répondeur 40 est composée d'un code spécifique qui permet une identification de l'avion dans lequel il est installé. Le code utilisé est par exemple l'immatriculation de l'avion. L'avantage de cette variante est de permettre d'entreprendre des phases de recherches plus longtemps. En effet, l'émission de signaux radiofréquence est particulièrement consommatrice d'énergie, hors selon cette variante, l'énergie de la batterie 28 est économisée puisque le répondeur 40 n'émet des signaux radiofréquences que lorsque ce dernier reçoit des sollicitations. En outre, cette variante présente un avantage au sol. En effet, un opérateur au sol pourra, lors d'une phase de maintenance ou lors d'une phase de pré-vol, solliciter le répondeur et vérifier qu'il répond bien par un signal radiofréquence et que le code émis correspond effectivement à celui de l'avion concerné, et ce sans avoir à démonter des pièces de l'avion et à tester l'enregistreur de vol flottant en laboratoire. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs. En particulier, il est précisé que l'enregistreur d'accident selon l'invention pourrait se situer ailleurs que sur l'empennage vertical 6, comme par exemple sur l'aile, sur l'empennage vertical ou encore sur le fuselage de l'aéronef.20

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Enregistreur d'accident (16) pour aéronef comprenant une mémoire (31), une batterie (28), un dispositif (32, 35, 40) pour l'émission d'un signal radiofréquence, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un flotteur (30) permettant de le maintenir à la surface de l'eau.
2. 2. Enregistreur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un connecteur électrique sans fil (34) pour l'alimentation électrique de ses 10 composants.
3. 3. Enregistreur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif pour l'émission d'un signal radiofréquence est un système (40) de radio-identification de type RFID actif. 15
4. 4. Enregistreur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de réchauffage (26) prévue pour maintenir la batterie (28) à une température supérieure à une température de consigne. 20
5. 5. Enregistreur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est un enregistreur de communications vocales ou un enregistreur de paramètres de vol.
6. 6. Empennage vertical (6) d'aéronef, caractérisé en ce qu'il est équipé 25 d'un ou plusieurs enregistreurs d'accident (16) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
7. 7. Empennage selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un logement (20) de réception de l'enregistreur d'accident (16), fermé par un radôme(22) formant surface aérodynamique et transparent aux ondes susceptibles d'être émises par l'enregistreur, ledit logement (20) étant hermétique et maintenu sous une pression interne supérieure ou égale à 1 bar.
8. 8. Aéronef (1) comprenant un ou plusieurs enregistreurs d'accident (16) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, et/ou un empennage vertical (6) selon la revendication 6 ou la revendication 7.
9. 9. Aéronef selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'enregistreur d'accident (16) comporte un connecteur sans fil (34) pour la réception de données destinées à être stockées dans ladite mémoire (31).15