Casque comportant un viseur de casque et un dissipateur thermique intégré

Le domaine général de l'invention est celui des casques équipés comportant un viseur de casque. Ce type de dispositif est notamment utilisé sur aéronefs militaires. Le pilote dispose ainsi dans son champ de vision soit d'une image vidéo du paysage extérieur, cette image pouvant provenir, par exemple, de dispositifs à intensificateur de lumière ou de caméra infrarouges ; soit d'informations sur la navigation, le pilotage ou la conduite de tir.

Un viseur de casque comprend deux parties principales qui sont une source d'images et une optique de collimation et de superposition sur le paysage extérieur. Jusqu'à une période récente, les sources d'images étaient généralement des tubes cathodiques. Cependant, ces sources présentent un certain nombre d'inconvénients tels que la dimension importante du tube, l'utilisation de hautes tensions électriques ou la difficulté à réaliser des images en couleur. Les imageurs à cristaux liquides ne comportent pas ces inconvénients. Ils ont un encombrement réduit et ne nécessitent que de basses tensions d'alimentation. Cependant, les écrans à cristaux liquides sont des systèmes passifs qui nécessitent un éclairage pour fonctionner que l'on appelle encore en terminologie anglo-saxonne « backlight ». Aujourd'hui, cet éclairage est assuré par des diodes électroluminescentes de puissance encore appelées « LED » qui présentent de nombreux avantages en termes de performances, de rendements et de durée de vie. Les LEDs sont généralement disposées en matrice de façon à assurer un éclairage important et homogène sur une surface faible. Pour obtenir un éclairage suffisant, exploitable de jour sous fort ensoleillement, les densités de puissance nécessaires sont importantes. Ainsi, un éclairage à LEDs peut consommer de l'ordre de 5 W/cm ² . Il faut alors disposer un système de refroidissement performant du « backlight » à LEDs de façon à conserver les performances des diodes, à ne pas dégrader leur durée de vie et à ne pas provoquer d'échauffements au voisinage de la tête du porteur du casque.

Pour les viseurs de casque, ce système de refroidissement doit donc répondre à plusieurs critères. On citera :

• Une masse la plus faible possible ; • Une position du centre de gravité qui ne doit pas déséquilibrer le casque et gêner le pilote ;

• Un encombrement le plus réduit possible ;

• Un bruit généré qui doit être nul ;

• II ne doit pas exister de points chauds susceptibles de brûler le pilote.

Le premier et le troisième point sont tout particulièrement sensibles pour les casques de pilotes d'avions d'arme qui sont soumis à des accélérations très importantes et dont les casques doivent pouvoir subir une éjection sans danger pour le pilote.

Dans ces conditions, les systèmes de refroidissement habituels, c'est-à-dire des radiateurs à ailettes ou des ventilateurs ne remplissent pas les critères tels qu'ils viennent d'être définis et sont inopérants. A titre d'exemple, la figure 1 représente, sur un casque équipé 1 comprenant une coque 10, un système de refroidissement 3 d'une matrice à LEDs 2 éclairant la matrice active d'un module de visualisation 4. Le système de refroidissement 3 comporte une embase conductrice de la chaleur 30 et des ailettes de refroidissement 31 permettant la dissipation de la chaleur par convection, la convection étant représentée par des flèches ondulées sur la figure 1 et sur les autres figures. Ce système présente plusieurs inconvénients comme on peut le voir sur la figure 1 : II est volumineux et décale le centre de gravité du casque vers l'avant du casque.

Le dispositif de refroidissement selon l'invention ne présente pas les inconvénients précédents. Le principe du dispositif est d'utiliser le casque comme dissipateur thermique.

Plus précisément, l'invention a pour objet un casque comportant au moins une coque et un viseur de casque comprenant une source

d'images refroidie par un dissipateur thermique comprenant différents éléments, caractérisé en ce qu'au moins un des éléments du dissipateur est la coque ou un élément de la coque, ladite coque ou ledit élément étant réalisé en matériau conducteur de la chaleur. Avantageusement, le matériau est du graphite, le dissipateur thermique comporte au moins un système à changement de phase comportant deux extrémités, la première extrémité du système étant en contact thermique avec la source d'images et la seconde extrémité étant en contact avec la coque ou un élément de la coque. Avantageusement, la source d'images comprend un imageur à cristaux liquides et un éclairage à diodes électroluminescentes.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles :

La figure 1 déjà commentée représente un casque comportant un dispositif de refroidissement selon l'art antérieur ;

La figure 2 représente un casque comportant un premier dispositif de refroidissement selon l'invention ; La figure 3 représente un casque comportant un second dispositif de refroidissement selon l'invention.

La figure 2 représente un casque 1 selon l'invention. Il comporte :

• Une coque 10. Généralement, un casque comporte une coque interne reposant sur la tête du pilote et une coque externe ;

• Un viseur de casque comprenant : o Une source d'images comprenant un imageur à écran plat, de type à cristaux liquides et une source d'éclairage à diodes électroluminescentes 2. Les diodes peuvent être soit des diodes dites « blanches », soit des triplets de diodes colorées. o Un module optique 4 comprenant une optique de collimation et de superposition sur le paysage extérieur.

• Un dispositif de refroidissement 3 lié thermiquement à la coque.

Le dispositif de refroidissement 3 peut comprendre différents éléments. Cependant, dans le dispositif selon l'invention, au moins un des éléments du dissipateur est la coque 10 ou un élément de la coque, ladite coque ou ledit élément étant réalisé en matériau conducteur de la chaleur. La réalisation d'une partie de la coque en matériau conducteur de la chaleur ne pose pas de problèmes particuliers. On peut utiliser, à cette fin, le graphite, par exemple. L'évacuation de la chaleur se fait alors par convection thermique. Dans la mesure où il est possible d'utiliser l'intégralité de la surface de la coque du casque, la convection peut être excellente. Les avantages de cette solution sont une meilleure convection, donc une réduction considérable de la densité de puissance moyenne, un centre de gravité conservé, un ajout de masse faible ou nulle, aucun encombrement supplémentaire et un bruit généré nul. On peut estimer que la densité de puissance moyenne ne dépasse pas 0,01 W/cm ² avec le dispositif de refroidissement selon l'invention.

Il est possible de compléter ce premier dispositif au moyen de dispositifs complémentaires d'évacuation de la chaleur comme des systèmes à changement de phase ou caloducs 32 comme indiqué en figure 3. Un système à changement de phase est un système fermé qui permet, en profitant des changements de phase d'un fluide caloporteur, de prélever de la chaleur à un endroit et de la redistribuer à un autre. Plus précisément, un caloduc comprend un tube dans lequel est enfermé un liquide. Le tube est composé de trois parties : l'évaporateur qui assure le prélèvement de la chaleur, le condenseur qui assure sa redistribution et la zone adiabatique qui assure le transfert de la chaleur de l'évaporateur vers le condenseur. La quantité de liquide introduit est telle que le liquide est en équilibre avec sa phase vapeur de façon que des variations thermiques modérées assurent le changement d'état liquide-vapeur. On peut disposer un ou plusieurs systèmes à changement de phase soit sur la coque, soit intégrés à la coque. Les évaporateurs de ces dispositifs sont disposés au plus près des diodes et les condenseurs peuvent être situés à l'arrière ou sur les côtés du casque. On améliore ainsi l'évacuation de la chaleur émise par les diodes.