Brevet FR2031465A1 — publié le 19701120

La présente invention est relative aux systèmes automatiques de réglage et plus particulièrement à un système automatique de réglage ayant la caractéristique d'être proportionnel. Pendant le vol, l'attitude d'un avion doit être continuellement 5 corrigée pour maintenir une attitude correcte. Ceci est vrai que l'avion soit dans la période de décollage, d'atterrissage ou durant le vol normal. Ce réglage continuel de l'attitude de l'avion est fréquemment assuré manuellement par le pilote de l'avion. En vol normal, on peut admettre ce réglage manuel parce que le pilote est relativement 10 libéré d'autres servitudes. Il en va autrement dans les pliase de décollage, d'approche, d'atterrissage durant lesquelles le pilote est complètement occupé à d'autres tâches et doit par conséquent être libéré de celle du réglage de l'attitude. Par conséquent, un système de réglage automatique est hautement souhaitable quand un avion dé— 15 pend de la commande manuelle du pilote. Un tel système est également souhaitable quand l'avion est placé sous le contrôle d'un pilote automatique. Si l'avion n'est pas correctement réglé en attitude le pilote automatique est continuellement sollicité de modifier le réglage. Ceci ajouté aux corrections 20 demandées pour des modifications d'attitude désirées se traduit fréquemment par une sollicitation excessive du pilote automatique. Non seulement il peut en résulter une détérioration du pilote automatique mais cela peut conduire à des situations de 1'avion pour le moins hasardeuses. 25 On a déjà proposé des systèmes automatiques de réglage . Ces systèmes corrigent ordinairement l'avion en tangage parce que les variations de cette caractéristique de vol sont les plus prononcées et les plus fréquentes. Les dispositifs de correction automatique disponibles actuellement-sur le march.é sont avantageux comparés aux 30 système de correction entièrement manuels. Ils souffrent toutefois d'un inconvénient majeur par le fait que ce ne sont pas des systèmes proportionnels. Ils sont du type à commutation et par conséquent ne modifient pas le signal de correction en accord avec l'amplitude de la correction requise. 35 La présente invention permet d'éviter ces inconvénients. La présente invention concerne un système de correction automatique de réglage qui applique uniquement la correction requise et qui utilise les caractéristiques mécaniques du système de réglage mécanique. Le système de réglage manuel est ordinairement commandé par une paire de câbles de tension qui s'étendent en général sensiblement en 70 05185 2 2031465 parallèle du poste de pilotage jusqu'aux gouvernes d'attitude. Dans un dispositif de correction en tangage les surfaces de commande sont les élévateurs de l'avion. Une correction est effectuée lorsque le pilote exerce une pression sur l'un des câbles par l'intermédiaire 5 d'un volant de commande ou de la barre de gouvernail, ce qui amène les élévatuers à se déplacer soit vers le baut soit vers le bas. L'attitude en roulis ou en lacet de l'avion peut évidemment être également corrigée par l'utilisation d'un dispositif analogue et le système de l'invention est utile pour commander ces caractéristiques 10 aussi bien que celle en tangage. Suivant l'invention le dispositif de réglage automatique et proportionnel qui utilise des câbles de commande et des poulies mécanfqûe-ment reliées aux câbles dont la position suit les variations de tension dans les câbles, est caractérisé par la présence d'un détec— 15 teur qui apprécie la différence de tension entre les câbles, et d'un générateur de signal de sortie disposé au moins partiellement au voisinage immédiat du détecteur, ce générateur fournissant un signal de sortie qui par sa polarité et son amplitude indique la direction et l'intensité du déplacement des poulies en réponse à la tension 2) différentielle• Suivant unpremier mode de réalisation, le détecteur de l'invention comporte une multiplicité de sources lumineuses stationnai-res et un filtre de lumière de densité variable solidaire des poulies mobiles et le générateur comporte une multiplicité d'éléments pboto— 25 sensibles disposés pour recevoir la lumière de ces sources lumineuses au travers du filtre. Suivant un second mode de réalisation le détecteur de l'invention est constitué par un potentiomètre dont la résistance est fixe, dont le point milieu est soit à la masse soit à un potentiel de ré-33 férence et dont la prise mobile est solidaire des poulies, ce potentiomètre permettant de prélever une tension variable pour le générateur de signal de sortie. Suivant un troisième mode de réalisation, le détecteur de l'invention est constitué par l'assemblage en série de deux jauges d'ef-35 fort dont le point comnun est fixe et les extrémités extérieures sont solidaires respectivement d'une des poulies mobiles, ces jauges d'effort intervenant dans un pont qui se trouve déséquilibré sous l'effet des variations de tension et permet d'engendrer un signal de sortie. lG Un autre avantage du dispositif de réglage automatique propor 70 05185 3 2031465 tionnel suivant l'invention réside dans le fait qu'il est possible à partir de ce dispositif d'afficher des conditions de réglage sur un appareil de mesure. Cet appareil de mesure appelé indicateur de réglage» par exemple en tangage, devient très important quand une panne 5 survient au dispositif de réglage automatique ou lorsque lé pilote automatique n'est pas équipé d'un dispositif de réglage automatique, comme c'est le cas pour de nombreux dispositifs peu coûteux. On réalise la valeur et l'utilité d'un indicateur de réglage si une situation se produit dans laquelle une forte variation des conditions aé-10 rodynamiques survient brusquement et dans ce cas le servo primaire retient une tension considérable. Le désengagement du pilote automatique dans de telles conditions a pour conséquence une variation subite de l'attitude de l'avion parce que le volet de centrage n'a pas une orientation correcte. 15 Un dispositif de réglage proportionnel élimine ce danger parce que son signal de sortie peut être continuellement affiché sur l'indicateur de réglage et présenter visuellement une évidence de conditions hasardeuses* Un dispositif non proportionnel, ou à commutation, est désavantageux car des conditions faiblement en dehors du domaine Z> d*s contraintes normales ne peuvent pas être affichées. Seules des conditions de contrainte nulle ou maximum peuvent être affichées selon que les contacts du commutateur sont fexmés ou ouverts. Ceci rend difficile sinon impossible de régler manuellement la tension des câbles en utilisant 1 ' indicateur de réglage comme appareil de référence. 25 La présente invention utilise la tension différentielle entre les câbles de commande pour maintenir l'attitude désirée. Lorsque l'attitude de l'avion change du fait de modifications dans les réglages de puissance, de variations de pressions entraînées par des variations d'altitude, de modifications du poids de l'avion du fait de J) la consommation de fuel, du mouvement des passagers, du fonctionnement des clapets, des engrenages etc..., la tension dans les deux câbles devient inégale. Le dispositif suivant l'invention détecte le déséquilibre des tensions et engendre un signal de correction qui est proportionnel à la tension différentielle en amplitude et en di-35 rection. Le signal de correction est appliqué à une surface de commande et égalise les tensions dans les câbles ce qui amène les surfaces de commande à l'orientation désirée. L'invention sera mieux comprise de la description qui va suivre et qui n'est donnéd qu'à titre d'exemple. A cet effet on se reportera ko aux dessins joints dans lesquels les mêmes références numériques 70 05185 k 2031465 désignent les mêmes éléments dans les différentes figures. - la figure 1 représente les câbles de commande ainsi, que le principe du détecteur capabLe d'apprécier la tension différentielle entre les deux câbles ; - la figure 2 représente une vue en section de l'appareil de 5 la figure 1 prise suivant le plan de trace 2-2 sur la figure 1; - la figure 3 est une représentation semblable à celle de la figure 2 montrant un premier mode de réalisation de l'appareil suivant l'invention; - la figure h est line représentation semblable à celle de la 10 figure 2 montrant un second mode de réalisation de l'appareil suivant 1'invent i on; - la figure 5 est un schéma électrique simplifié facilitant la compréhension du fonctionnement de l'appareil de la figure 4; - la figure 6 est une représentation semblable à celle de la 15 figure 2 montrant un troisième mode de réalisation de l'appareil suivant l'invention, et - la figure 7 est un schéma électrique simplifié facilitant la compréhension du fonctionnement de l'appareil de la figure 6, Suivant le mode de réalisation de la figure 1 le dispositif de réglage 20 comporte une plaque de base 11 supportant une première paire de poulies 12 et 13 tournant folles sur leur axe et une première poulie de détection 1 4. Un câble de commande 15 passe dans la gorge des poulies folles 12 et 13 et autour de la poulie de détection 14. Une seconde paire de pou- 16& 17, , lies folles^/coopéré avec une seconde poulie de détection 18 pour repondre 25 aux variations de tension dans un câble 19. Une extrémité des câbles 15 et 19 est ordinairement connectée à l'instrument de cooœande tel qu'une barre de gouvernail ou un volant que le pilote utilise pour agir manuellement sur les câbles de commande 15 et 19 pour modifier la position des surfaces de commande. Les extrémités opposées des 30 câbles 15 et 19 sont reliées aux surfaces de commande par l'intermédiaire d'un dispositif mécanique tel qu'une équerre de renvoi. La nature exacte du couplage des deux extrémités des câbles 15 et 19 aux mécanismes est bien connue et par conséquent ne nécessite pas de précisions supplémentaires. Les poulies 12, 13, 14, 16, 17 et 18 35 sont montées de façon à pouvoir tourner librement par rapport à la plaque de base 11 et par conséquent les câbles 15 et 19 sont libres de se déplacer par rapport à la plaque de base 11. Comme on le voit mieux à la figure 2, les poulies de détection 14 et 18 sont respectivement montées sur des axes passant dans des fentes 21 et 22 à l'intérieur desquelles ils sont capables de se dé- 70 05185 5 2031465 placer latéralement» Les poulies de détection 1 4 et 18 sont couplées mécaniquement au moyen d'une tige rigide 23 et se déplacent par conséquent en synchronisme vers le haut ou vers le bas suivant la valeur de la tension différentielle dans les câbles 15 et 19» 5 Se reportant à nouveau à la figure 1, lorsque la tension dans les câbles 15 et 19 est égale, les poulies de détection 14 et 18 prennent une position symétrique par rapport aux deux paires de poulies folles» Le détecteur 10 prend une position analogue du fait de sa connexioij&écanique avec les poulies de détection 1 4 et 18, repré-10 sentée schématiqueraent par les connexions 24 et 26 de la figure 2. Mais si les élévateurs se déplacent, par exemple vers le haut, la tension dans le câble 19 croît tandis que celle dans le câble 15 décroît* Par conséquent le câble 19 tire le détecteur 10 vers le bas à cause de la force additionnelle qui s*exerce sur la poulie 18. Comme 15 la poulie 14 est solidaire de la poulie 18, elle se déplace également vers le bas. Le mouvement vers le bas des poulies de détection 14 et 18 et du détecteur 10 se traduit par l'émission d'un signal de sortie comme on l'expliquera ci-après. Comme le signal de correction est utilisé pour appliquer une force correctrice aux surfaces élévatrices, 20 la tension dans les câbles 15 et 19 s'égalise graduellement jusqu'à ce que la position des surfaces soit totalement corrigée. A ce moment le détecteur 10 est retourné à la position de neutralité et aucun signal de sortie n'est plus émis. Suivant le prenœr mode de réalisation de la figure 3 deux lampes 25 électriques 27 et 28 de longue durée et un filtre de lumière 29 de densité variable constituent le détecteur. La lumière des lampes 27 et 28 traverse le filtre 29 et tombe respectivement sur deux éléments photo-sensibles 31 et 32. Le filtre 29 est étudié et réalisé de façon telle que les éléments photo-sensibles 31 et 32 reçoivent 30 line égale quantité de lumière des lampes 27 et 28 respectivement lorsque le détecteur est dans sa position indifférente. Par contre lorsque les tensions dans les câbles 15 et 19 deviennent inégales, le filtre 29 se déplace vers le haut ou vers le bas suivant le sens de déplacement des poulies 14 et 18. Supposant que le filnre 29 se dé-35 place vers le bas, la quantité de lumière reçue par l'élément photosensible 31 de la lampe 27 diminue tandis que celle reçue par l'élément photo-sensible 32 de la lampe 28 reste la même. Il en résulte un signal de sortie qui parvient au moteur 33 et lui est appliqué par l'intermédiaire d'une résistance 34 et d'un circuit de commande 40 36, Le moteur 33 est relié à la surface de commande de l'avion par 70 05185 6 2031465 l'intermédiaire de câbles de réglage et de connexions mécaniques tels que ceux connus du technicien. Lors de la réception du signal de sortie, le moteur 33 tourne par exemple en, sens inverse des aiguilles d'une montre amenant la surface de l'élévateur à se rapprocher de sa 5 position normale jusqu'à ce que les quantités de lumière qui tombent sur les éléments photosensibles 31 et 32 soient à nouveau égales» A ce moment, le moteur 33 s'arrête et la fonction de correction est terminée. Supposant un mouvement vers le haut des poulies 14 et 18 et par conséquent du filtre 29, le signal de commande est appliqué au 10 moteur 33 par l'intermédiaire d'une résistance 37 et d'un circuit de commande 38. Le moteur 33 tourne cette fois dans le sens des aiguilles d'une montre et il en résulte une force de correction appliquée en sens opposé. Le circuit de commande illustré aux figures 3 et 5 est très simplifié et représenté scliématiquernent à titre d'exemple. 15 Le calcul du filtre 29 n'est pas critique. Par exemple son dé placement peut avoir pour conséquence un accroissement de la quantité de lumière transmise à un élément photo-sensible et une diminution de celle transmise à l'autre élément. Alternativement lune peut être nulle tandis que l'autre croît. Comme autre alternative la quantité 20 de lumière transmise à l'un des éléments photo-sensibles peut croître ou décroître tandis que celle transmise à l'autre élément reste constante. Suivant le mode de réalisation de la figure 4 un élément isolant 39 solidaire de la plaque de base 11 supporte une résistance 41 dont 25 le centre 46 est à la masse ou à un potentiel de référence. Une tringle d'accouplement 42 est connectée aux poulies détectrices 14 et 18 de façon à se déplacer avec elles. Un contact glissant 43 est fixé à la tringle d'accouplement 42 par l'intermédiaire d'un patin isolant 44. Lorsque les tensions dans les câbles 15 et 19 sont égales, le 30 contact 43 reste sur le centre de référence 46 de la résistance 41 et aucun signal de sortie ne parvient au circuit de commande 47 de la figure 5 en supposant que la résistance 41 soit insérée dans un circuit électrique comportant une source de tension continue telle qu'une batterie. Lorsque les tensions dans les câbles 15 et 19 sont 35 en déséquilibre, le contact 43 glisse vers le haut ou vers le bas le long de la résistance 41 et dans ce cas un signal de sortie est reçu par le circuit de commande 47. Ce signal de sortie est soit une tension positive soit une tension négative et il en résulte par le circuit de commande 47 l'application d'une tension de correction au mo-40 teur 48 et la rotation de ce dèrnier dans un sens ou dans l'autre. 70 05185 7 2031465 L'amplitude du signal dépend de la distance dont le contact 43 s'est déplacé le long de la résistance 41 . point milieu 46 n'est pas à la masse, un déplacement vers le haut du contact 46 se traduit pair exemple par une diminution de la tension appliquée au circuit 47. 5 C'est une variation négative et par conséquent un signal de commande négatif. Un déplacement vers le bas du contact 43 augmente la tensim d'entrée pour le circuit de commande 47 et peut être considéré comme un signal de c0n3man.de positif. Le détecteur est par conséquent sensible à la polarité des signaux même si la prise centrale 46 10 n'existe pas. Toutefois si la prise médiane 46 est maintenue à un potentiel de référence supérieur à la masse, ce dernier doit être annulé à l'intérieur du circuit de commande 47 pour éviter la rotation permanente du moteur 48. Dans le mode de réalisation de la figure 6 la plaque de base 11, 15 les poulies de détection 14 et 18 et la connexion rigide 23 restent les mêmes. Une paire de jauges d'efforts 52 et 53 identiques entre elles sont attachées par une de leurs extrémités respectivement aux poulies de détection 14 et 18. Les jauges d'efforts 52 et 53 sont attachées à la plaque de base 11 à leur autre extrémité par un coupleur 20 51 qui est donc un point fixe stationnaire malgré le déplacement des poulies 14 et 18. Quand ces dernières se déplacent vers le haut ou vers le bas, il en résulte que l'une des jauges est comprimée tandis que l'autre travaille à l'extension. Suivant la figure 7» les jauges d'efforts 52 et 53 forment un 25 réseau en pont avec des résistances 54 et 55* Les valeurs des résistances 54 et 55 sont égales si bien que le pont est en équilibre lorsque les poulies 14 et 18 sont au repos. Des courants égaux s'écoulent dans les bras du pont en supposant qu'une tension d'excitation soit, appliquée à l'une dès diagonales de ce dernier à partir 30 des points 57 et 58. La tension d'excitation est appliquée sitôt que le système est placé en fonctionnement et est par conséquent normalement présente lorsque l'avion est sous le contrôle du dispositif autorne.tique suivant l'invention. Les courants étant égaux dans les deux côtés latéraux du pont, les deux extrémités du primaire 61 du 35 transformateur 59 sont à la même tension et il n^fcircule aucun courant dans le secondaire 62. Le moteur 56 est au repos. Lorsque les poulies 14 et 18 se déplacent sous l'effet de tensions appliquées différentes, la résistance d'une des jauges d'effort croit tandis que celle de l'autre décroît. Le pont est déséquilibré et le moteur kD 56 tourne. L'amplitude de la tension au travers du moteur 56 est 70 05185 8 2031465 proportionnelle au déplacement des poulies 1k et 18 car la variation de résistance des jauges d'effort est fonction de ce déplacement. La polarité et l'amplitude de la tension au travers du moteur 56 sont par conséquent indicatrices respectivement de la direction et de 5 1*amplitude du déplacement des poulies 1 h et 18. On a représenté le circuit en pont avec une jauge d'effort dans chaque bras. Ceci permet d'augmenter la tension au travers du moteur 56. Le circuit peut comporter une seule jauge et produire encore un signal de sortie utile. On peut aussi remplacer le circuit en pont 10 par tout autre type de circuit équilibré. On notera que dans tous les modes de réalisation représentés et décrits, le signal de conœiande qui est appliqué au moteur est proportionnel au déplacement linéaire des poulies 1 h et 18 par rapport à leur position d'indifférence. Ce déplacement est directement pro— 15 portionnel à la différence des tensions sur les câbles 15 et 19. Par conséquent le signal de commande est directement proportionnel à la différence entre les tensions et 1* amplitude du signal de commande décroît par conséquent au fur et à mesure que l'on se rapproche de la position d'indifférence. Ceci est encore un avantage appréciable 23 du dispositif de l'invention parce que les oscillations parasites y sont réduites de façon appréciable lorsque le détecteur atteint la position de zéro et le contrôle de forces se présentant d'une manière abrupte comme c'est le cas dans un système de type à commutation n'a plus lieu d'être. 25 Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation représentés et décrits qui ne l'ont été qu'à titre d'exemples. Il appartiendrait au technicien d'y apporter de nombreuses modifications sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. 70 0518^ 9 ' 2031465 Revendications 1) Dispositif de réglage automatique et proportionnel utilisant des câbles de commande et des poulies mécaniquement reliées aux câbles dont la position suit les variations de tension dans les câbles, 5 caractérisé par la présence d'un détecteur appréciant la différence de tension entre les câbles, et d'un générateur de signal de sortie disposé au moins partiellement au voisinage immédiat du détecteur, ce générateur fournissant un signal de sortie qui par sa polarité et son amplitude indique la direction et 1*intensité du déplacement des 10 poulies en réponse à la tension différentielle. 2) Dispositif suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit détecteur comporte une multiplicité de sources lumineuses sta— tioxmaires et un filtre de Itnnière de densité variable solidaire des poulies mobiles et en ce que le générateur comporte une multiplicité 15 d'éléments photosensibles disposés pour recevoir la Itnnière des sources lumineuses au travers du filtre* 3) Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte: deux sources lumineuses disposées symétriquement entre les poulies mobiles lorsque ces dernières sont au. repos en l'ab- 20 sence de tension différentielle, et deux éléments photosensibles recevant chacun la lumière d'une source lumineuse seulement et connectés chacun à un circuit de commande. k) Dispositif suivant la revendication 2 ou 3 dans lequel le filtre est disposé entre les sources lumineuses et les éléments pho- 25 tosensibles, caractérisé en ce que la densité du filtre varie de fa > çon telle que le mouvement du filtre et des poulies associées dans une première direction accroît la quantité de lumière tombant sur l'un des éléments photosensibles tandis que la quantité de lumière tombant sur l'autre élément photosensible décroît ou reste station- 30 naire et que le mouvement du filtre dans la direction opposée provoque le phénomène inverse en ce qui concerne les quantités de lumière reçues 5) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur comporte une résistance statioimaire disposée symétri— 35 quement entre les poulies mobiles lorsque ces dernières sont au repos en l'absence de tension différentielle et un contact glissant solidaire des poulies mobiles. 6) Dispositif suivant la revendication 5» caractérisé en ce que le centre de ladite résistance est une position de référence et en ce ^0 que le dit contact glissant est placé en cette position de référence 70 05185 10 2031465 lorsque les tensions sur les câbles sont égales. 7) Dispositif suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que cette position de référence est à la masse et en ce que cette résistance est disposée dans un circuit électrique comprenant tme 5 source de tension. 8) Dispositif suivant la revendication 1» caractérise en ce que le générateur comprend un circuit normalement équilibré présentant plusieurs chemins dans lesquels s*écoulent des courants identiques en l'absence de différence entre les tensions et au moins une 10 jauge d'effort pour provoquer le déséquilibre du circuit lorsque les poulies se déplacent. 9) Dispositif suivant la revendication 8t caractérisé en ce que ce circuit normalement équilibré est un circuit résistif en pont comportant: au moins une jauge d*effort dans chaque bras; un circuit 15 d'utilisation connecté au travers d'une diagonale et un circuit d'excitation connecté au travers de la seconde diagonale. 10) Dispositif suivant la revendication 8 ou 9» caractérisé en ce que le détecteur comporte une paire de jaugesd'effort identiques reliées par uno&xtrémité commune à une plaque de base stationnaire 20 et par leur autre extrémité respectivement à l'une des poulies mobiles.