Brevet FR2006052A1 — publié le 19691219

La présente invention concerne les systèmes de commande pour avions ou engins aériens analogues. Elle est matérialisée dans un système de commande pour engins aériens comprenant un générateur de signaux de tangage des-5 tiné à produire un signal de tangage permettant de commander le canal directeur de tangage d'un engin aérien, le générateur de signaux de tangage comprenant un circuit permettant d'obtenir un signal d'erreur indicateur d'écart représentant une mesure du départ ou de l'écart vertical de l'engin aérien par rapport à 10 une ligne ou trajectoire de vol prédéterminée, un circuit destiné à produire un signal de vitesse verticale représentant la vitesse verticale de l'engin aérien, un circuit logique aux entrées duquel sont appliqués le signal d'erreur indicateur d'écart ét le signal de vitesse verticale et qui est destiné à pro-15 duire un signal de début d'interception ou de prise de faisceau lorsque ces signaux ont des amplitudes égales, le signal de début de prise de faisceau indiquant que l'engin aérien occupe une position pour laquelle la sortie du générateur de signaux de tangage peut être connectée au canal directeur de tangage de l'en-20 gin aérien de façon à l'obliger à effectuer la prise de faisceau et à suivre la trajectoire de vol définie par lui, et un circuit destiné à donner la certitude que le signal de tangage apparaissant à la sortie du générateur de signaux de tangage lorsque se produit le signal de début de prise de faisceau est sensiblement 25 le même que le signal existant dans le canal directeur de tangqfp. Le circuit logique peut être connecté à 1'accéléromètre par l'intermédiaire d'un filtre à retard, de sorte que la position pour laquelle on obtient le signal de début de prise de faisceau est influencée par le mouvement transitoire que l'engin 30 aérien peut subir. Dans un mode de réalisation de l'invention, le circuit de filtrage comprend un filtre complémentaire recevant les signaux provenant de 1'accéléromètre et d'un détecteur fournissant des données relativement à l'air ambiant, et un premier filtre à 35 retard. Lorsque le signal de début de prise de faisceau est produit, la liaison est interrompue entre le filtre complémentaire et le filtre à retard dont l'entrée est mise à la masse, le signal emmagasiné dans le filtre à retard étant appliqué comme un signal à boucle ouverte au canal directeur de tangage. Le 40 signal emmagasiné dans le filtre à retard au moment de l'inter 69 11038 2006052 ruption de la liaison avèc le filtre complémentaire est la moyenne du signal de sortie du filtre complémentaire sur une période d'environ cinq secondes précédant cette interruption et, après l'interruption de la liaison avec le filtre complémentaire, 5 le signal emmagasiné dans le filtre à retard décroît pour atteindre sensiblement la valeur zéro avec une vitesse telle que le signal emmagasiné fournisse une contribution importante pour donner l'assurance qu'à partir de la position déterminée par le signal nul, l'engin aérien rejoigne très progressivement ou sans 10 à-coups la ligne de vol. La sortie de 1'accéléromètre peut être connectée à un second filtre à retard, le signal retardé provenant de 1*accéléromètre étant utilisé comme un terme d'amortissement à période courte dans le signal de tangage. 15 Le générateur de signaux de tangage peut comprendre un cir cuit destiné à produire un signal d'attitude de tangage utilisé comme un terme d'amortissement à longue période dans le «ignal de tangage. L'ensemble des circuits peut fonctionner de façon à produi-20 re un signal d'erreur représentant une mesure de l'écart vertical de l'engin aérien par rapport à l'axe d'un faisceau définissant la pente de la trajectoire d'atterrissage radio-guidé, et le signal indiquant la vitesse verticale et provenant du circuit de filtrage est mesuré par rapport à un niveau de signal indiquait 25 une vitesse prédéterminée par rapport à l'altitude, qui est la vitesse nominale de descente assignée à l'engin aérien pour suivre la pente de la trajectoire d'atterrissage radio-guidé. La sensibilité du circuit dont le fonctionnement produit le signal d'erreur indicateur d'écart peut être modifiée suivant 30 11 altitude. Un système permettant d'intercepter et de suivre la trajectoire d'atterrissage radio-guidé, réalisé suivant la présente invention, est décrit ci-après en se référant au dessin annexé, donné à titre d'exemple et dans lequel la figure unique est une 35 représentation schématique d'un mode de réalisation de l'invention. Le système comprend un générateur de signaux de tangage 11 qui, dans le présent mode de réalisation, est conçu pour produire un signal de vitesse qD, et qui comprend un circuit 13 40 dont le fonctionnement fournit un signal d'erreur GÂ/3, 69 11038 2006052 représentant une mesure de l'écart vertical de l'engin aérien par rapport à une trajectoire de vol prédéterminée, qui est par exemple l'axe d'un faisceau définissant une trajectoire d'atterrissage radio-guidé, un accéléromètre 15 dont le fonctionnement; 5 produit un signal Ïl* représentant une mesure de l'accélération verticale de l'engin aérien, un détecteur 17 fournissant des données relativement à l'air ambiant dont le fonctionnement pro-duit un signal correspondant à une mesure de la vitesse verticale de l'engin aérien, un circuit de filtragà 19 dont le 10 fonctionnement fournit, à partir des signaux*h. et h.Aprovenant respectivement de 1'accéléromètre et du détecteur fournissant des données relativement à l'air un signal G-^(ê. + k) qui représente la vitesse verticale de l'engin aérien par rapport à une référence quelconque prédéterminée k et qui présente un rapport 15 signal-bruit bien meilleur que celui du détecteur 17 fournissant des données relativement à l'air et un circuit logique C qui reçoit respectivement le signal G^(h + k) provenant du circuit de filtrage et le signal d'erreur Gjg $ et qui, lorsque ces signaux sont égaux, produit un signal de sortie CQ indiquant que 20 l'engin aérien occupe une position pour laquelle le générateur de signaux 11 concernant le taux de tangage peut être connecté au canal directeur de tangage de façon à obliger l'engin aérien à prendre et à suivre l'axe du faisceau définissant la trajectoire d'atterrissage radio-guidé, et cela sans introduire de si-25 gnal d'entrée à variationYbirasque dans le canal directeur de tangage. Le circuit logique 0 peut également recevoir le signal de sortie*& provenant de 1'accéléromètre 15 par l'intermédiaire d'un filtre à retard. Par exemple, un filtre à retard est repré-30 senté et désigné par 21 sur la figure et, bien qu'il soit utilisé dans un autre but dans le mode de réalisation illustré, ce filtre peut être utilisé, à titre de variante ou de façon complémentaire, de la façon représentée en traits interrompus en A. Le filtre 21 remplit une fonction d'intégration, de sorte que 35 la position pour laquelle le signal de début de prise de faisceau CQ est produit par le circuit logique C est influencée par les mouvements transitoires que l'engin aérien peut subir. Cependant, dans le système représenté en traits pleins, on suppose que le début de la prise de faisceau s'effectue en tenant compte 40 d'une vitesse constante. 69 11038 2006052 Le circuit de filtrage représenté 19 comprend un filtre complémentaire 23 et un filtre à retard 25. Le filtre complémentaire 23 comprend lui-même un filtre à retard 27 qui reçoit le signal de sortie provenant du détecteur 17 four-5 nissant des données relativement à l'air ambiant et un filtre 29 qui reçoit le signal*Ê provenant de 1'accéléromètre, et il produit un signal de sortie indiquant le filtrage total du si- • • gnal n, qui est l'intégrale du signal de sortie h. provenant de 11accéléromètre. 10 Le filtre à retard 25 est connecté à une entrée du cir cuit logique 0, dont l'autre entrée reçoit le signal d'erreur verticale par rapport au faisceau Qtfe , L'entrée du filtre à retard 25 est connectée à un point de sommation 30 qui reçoit le signal provenant du filtre complémentaire 23 et égale-15 ment, comme signal d'entrée à boucle ouverte, un signal k représentant une valeur optimale prédéterminée de la vitesse de variation d'altitude pour l'engin aérien particulier considéré. Le signal de début de prise de faisceau C0 qui est produit par le circuit logique 0 lorsque le signal + k) provenant 20 du circuit de filtrage et le signal d'erreur G£jQ sont égaux permet par l'intermédiaire d'un relais R, de fermer un contact de façon à connecter la sortie du générateur de signaux 11 concernant le taux de tangage au canal directeur de tangage, et également d'actionner un contact basculeur SgTPoiir interrompre 25 la liaison entre l'entrée du filtre à retard 25 et la sortie du filtre complémentaire 23 et pour mettre cetfce entrée à la masse. Avant l'interruption de ladite liaison, c'est-à-dire avant que l'interception de la trajectoire inclinée d'atterrissage 30 radio-guidé ne soit déclenchée par le fonctionnement des contacts Sx] et S2 et avant la connexion résultante du générateur de signaux 11 concernant le taux de tangage au canal directeur, la constante de temps du filtre à retard 25 est d'environ cinq secondes.- Après la mise à la masse de son entrée, sa constante 35 de temps est de l'ordre de vingt secondes. Gomme on peut le constater, après 1'actionnement des contacts et S2, le signal emmagasiné dans le filtre 25 au moment de la mise à la masse de son entrée est appliqué comme tin signal à boucle ouverte au canal directeur de tangage de l'engin 40 aérien. Du fait que le générateur de signaux de tangage 11 69 11038 5 2006052 n'c^r peu connecté an canal directeur de tangage jusqu'à ce qu'il e;:.i f!tc un'* par il é entre le signal d * er-reur verticale • par rapport an faisceau G£ fc et îc- signal provenant du circuit' de" filtrage Gy (£ i 1r), lorsque la liaison entre le générateur'dé signaux do 5 i ancrage et le o«na1 directeur h s état lit effectivement, aucun signal d'entrée-. L vrx-iatien "brusque nf est i«traduit dans le canal directeur de tangage. Bans 1g cas où aucun signal à "boucle ouverte n! est fourni par le filtre 25} la route de 1 ' engin aérien à la suite du début 10 de la prise de faisceau est déterminée essentiellement par le signal d'erreur verticale G^et l'engin aérien coupe, au cours de l'annulation de ce signai, l'axe du faisceau définissant la trajectoire d'atterrissage radio-guidé sous un certain angle, en dépassant par conséquent, le faisceau. En utilisant le signal 15 emmagasine dans le filtre à retard 25 conjointement au signal d'erreur verticale GfO. , l'engin aérien est contraint, du point de vue du tangage à rejoindre doucement ou sans-à-coups l'axe du faisceau. c c Gomme le montre la ligure, le signal de sortie li prove-20 naut de 1.' accéléromètre est appliqué au filtre 21# Celui-ci présente une constante de temps de l'ordre de vingt secondes et • • produit, à sa sortie, un signal li totalement filtré qui est utilisé dans le signal d'ordre de taux de tangage q^ comme un terme d'amortissement à courte période. 25 Le générateur de signaux de tangage 11 comprend également un filtre de filtrage total 31 qui reçoit un signal d'attitude de tanrrsje © provenant d'un gyroscope vertical 33 et qui fournit un signal d'attitude de tangage totalement filtré qui erat utilité coair.6 un terme d ' amortissement à longue période dans 30 le signal d'ordre de taux de tangage q^. la eensibilité du gain du système est réduite en fonction de la dd stance au peint de contact des roues avec la piste par un eignal de commaaie de gain provenant- d'un radio-altimètre 55» 1g sir liai $ à partir duquel est produit le signal 35 est fourni par un récepteur d'atterrissage sans visibilité (I.L.S.) 37. Les équations du système se résument comme suit : -qD - G| .F(h),/3 + G92.F10(S).6 + G£. L ) + (lis + k)(^-7-ST-) BAD ORIGINAL 69 11038 6 2006052 Il " IlA7>q + -10 T' G/âP "HO s - -t fi itii / ' Dans les équations précédentes % eut exprimé en dfcgrés/secondo par- degré Gç est; expri mé en d egré s/a e c onde par degré G." est exprimé en. degrés/seconde par mètres/seconde h r(li) = u pour h s h F(li) = v pour h = zéro F10(S) = (20S/1+ 20S) T'-; = 5 secondes = 20 secondes > = 5 secondes avant le début de la prise de faisceau et 20 secondes après le début de la prise de faisceau Tt; = 50 secondes . Le début de 1 ''interception, a lieu lorsque I JG^Clin 1:)J L ^ « Dans cette expression, L est une limite égale à x mètres seconde et k est une constante prédéterminée. 20 En utilisant le mode de réalisation de l'intention qui est décrit ci-avant en regard du dessin annexé, on ^trouvé que 1'in~ terceptiqn de la trajectoire de voi peut être effectuée à partir d'une très large plage d'angles d'approche. De plus, le délrat de l'interception ou de la prise de faisceau a lieu sans qu'aucun 23 signal brutal soit appliqué au canal directeur de tangage, et il n'est fait aucun usage du détecteur fournissant des données rela tivement à l'air après que le début de la prise de faisceau a eu lieu; c'est un signal emmagasiné avant la prise de faisceau qui est utilisé après le début de celle-ci. Pu fait que. le déten 30 teur fournissant des données relativement à l'air est éliminé du système de commande après le début de la prise de faisceau, le système est indépendant de toute panne qui pourrait se produire ultérieurement dans le détecteur fourni s sent des dcn;*'-crs r-elati« vement à l'air-. 35 Des modifications peuvent être apportées au mode de réali sation décrit, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. 8AD OP'IQjNAL 69 11038 7 2006052 REVENDICATIONS 1• Système de commande pour engins aériens comprenant un générâteur de signaux de tangage destiné à produire un signal de tangage permettant de commander le canal directeur de tangage 5 d'un engin aérien, le générateur de signaux de tangage comprenant un circuit permettant d'obtenir un signal d'erreur indicateur d'écart représentant une mesure du dépairt ou de l'écsirt vertical de l'engin aérien par rapport à une ligne ou trajectoire de vol prédéterminée, un circuit destiné à produire un signal de 10 vitesse verticale représentant la vitesse verticale de l'engin aérien, vin circuit logique aux entrées duquel sont appliqués le signal d'erreur indicateur d'écart et le signal de vitesse verticale et qui est destiné à produire un signal de début d'interception ou de prise de faisceau lorsque ces signaux ont des am-15 plitudes égales, le signal de début de prise de faisceau indiquant que l'engin aérien occupe une position pour laquelle la scr tie du générateur de signaux de tangage peut être connectée au canal directeur de tangage de l'engin aérien de façon à l'obliger à effectuer la prise de faisceau et à suivre la trajectoire 20 de vol définie par lui, et un circuit destiné à donner la certitude que le signal de tangage^paraissant à la sortie du générateur de signaux de tangage lorsque se produit le signal de début de prise de faisceau est sensiblement le même que le signal existant dans le canal directeur de tangage. 25 2. Système de commande pour engins aériens suivant la re vendication 1, caractérisé en ce que le circuit destiné à produire le signal de vitesse verticale comprend un détecteur fournissant des données relativement à l'air, dont le fonctionnement produit tin signal de vitesse relativement à l'air représentant 30 la vitesse verticale de l'engin aérien, un accéléromètre dont le fonctionnement produit un signal représentant une mesure de l'accélération verticale de l'engin aérien et un circuit de filtrage destiné à agir sur le signal provenant de 1'accéléromètre et sur le signal de vitesse relativement à l'air et à les combi-35 ner de façon à fournir le signal de vitesse verticale. 3. Système de commande pour engins aériens suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de filtrage comprend un premier filtre à retard et un filtre complémentaire, le filtre complémentaire étant connecté de façon à recevoir le 40 àignal de vitesse relativement à l'air et le signal provenant 69 11038 2006052 de 1*accéléromètre, et pouvant combiner ces signaux de façon à fournir un signal représentant la vitesse verticale de 1'engin aérien, le premier filtre à retard étant connecté par l'intermê^ diaire d'organes de connexion de façon à recevoir à son entrée 5 le signal de sortie provenant du filtre complémentaire et à appliquer son signal de sortie au circuit logique. 4. Système de commande pour engins aériens suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les organes de connexion comprennent un commutateur grâce auquel, à l'apparition du signal 10 indiquant le début de la prise de faisceau, la liaison entre l'entrée du premier filtre à retard et le filtre complémentaire peut être interrompue, et cette entrée peut être mise à la massso 5. Système de commande pour engins aériens suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le signal de sortie du pre«» mier filtre à retard, qui décroît graduellement jusqu'à atteins dre la valeur zéro après que l'entrée du filtre à retard a été mise à la masse, constitue au moins une partie du signal de tais.^ gage. 6. Système de commande pour engins aériens suivant la re-20 vendication 5» caractérisé en ce qu'un circuit combinateur est prévu pour combiner le signal de sortie provenant du premier filtre à retard avec le signal d'erreur indicateur d'écart, de f&=> çon à constituer au moins une partie du signal de tangage. 7. Système de commande pour engins aériens suivant la re~ 25 vendication 5 ou 6, caractérisé en ce que des circuits sont prévus pour obtenir un signal de sortie à partir de 1*accéléromètre et pour combiner ce signal de sortie obtenu avec le signal de sortie provenant du pfemier filtre à retard, de façon à constituer au moins une partie du signal de tangage. 8. Système de commande pour engins aériens suivant l'une quelconque des revendications 5 à. 7» caractérisé en ce que des circuits sont prévus pour produire un signal d'attitude de tangage et pour le combiner avec les autres signaux de façon qu'il constitue -une partie du signal de tangage. 55 9. Système de commande pour engins aériens suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un circuit intégrateur est connecté de façon à recevoir un signal d'entrée provenant de 1'accéléromètre et à appliquer scu signal de sortie au circuit logique, afin d'influencer ainsi le 40 générateur du signal de début de prise de faisceau selon le mou== BAD ORIQINAW 69 11038 O 2006052 vement transitoire de l'engin aérien. 10. Système de commande pour engins aériens suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des organes de commutation sont prévus qui, en réponse au signal 5 de début de prise de faisceau, commutent la sortie du générateur de signaux de tangage au canal directeur de tangage de l'engin aérien. §AD OBIGU