Brevet FR2061616A1 — publié le 19710625

La présente invention concerne un système de commande à résolution élevée pour le pas d'un rotor de queue d'un hélicoptère. Jusqu'ici, les systèmes de commande pour déplacer un organe de sortie, tel que le membre de commande du pas de pales du rotor de queue d'un hélicoptère, comportaient un membre avec mise en action manuelle disposé dans la cabine du pilote, au moyen de câbles et de leviers, un servo-moteur de mise en action hydraulique disposé à proximité du rotor de queue qui met en position le membre de sortie. En particulier, dans les systèmes de commande du rotor de queue d'un hélicoptère il existe une grande quantité de déplacement libre ou un jeu important du à la longueur des leviers mécaniques entre les membres de sortie et d'entrée. En outre, le long cône de queue d"un hélicoptère du type utilisant un rotor de queue anticouple fléchit en vol et il est aussi soumis à la dilatation thermique, tout ceci a pour résultat une correspondance relativement faible entre l'entrée et la sortie dans le système de commande. Un objet principal de l'invention est de fournir un système amélioré de commande à résolution élevée pour compenser la perte de déplacement et autres changements mécanique et thermique entre un membre d'entrée et un membre de sortie éloigné. Un autre objet de l'invention est de fournir un système de commande à résolution élevée qui soit fondamentalement mécanique utilisant des corrections captées électriquement qui sont appliquées ensemble avec les commandes mécaniques, par un mécanisme différentiel amélioré disposé à proximité du rotor de queue. Un autre objet de l'invention est de fournir un mécanisme perfectionné pour introduire des signaux d'entrée correcteurs au servo-moteur de commande du pas des pales comprenant une articulation différentielle. D'autres caractéristiques et avantages" de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: La Figure 1 est une vue schématique du système amélioré de commande à résolution élevée tel qu'appliqué à la commande du lacet d'un hélicoptère. La Figure 2 est une coupe longitudinale d'un dispositif de centrage chargé par ressort utilisé dans le système. Se référant aux dessins, on voit que les pédales 10 70 32162 2 2061616 misent en action par le pilote entraînent l'entrée d'un servo hydraulique secondaire 12. Le système de commande de vol automatique 13 entraîne aussi l'entrée du servo-hydraulique secondaire 12. L' arbre de sortie du servo 12 est couplé à une unité 14 de mélange 5 dont la construction est décrite en détail.dans le brevet des E.U.A. N° 3.199.601. Tel que connu dans l'art de la technique de l'hélicoptère, des changements de la position du levier 15 de commande de pas général porduisent des changements du pas du rotor principal ce qui nécessite un changement de la sortie de puissance du 10 moteur afin de maintenir la vitesse.du rotor constante. Des changements résultants du couple du moteur sont compensés par l'introduction d'un mouvement du levier de commande collectif dans le canal du lacet pour produire un changement correspondant du pas du rotor de queue. Cette unité de mélange 14 est essentiellement un 15 dispositif mécanique d'addition. La sortie de l'unité 14 est couplée par une articulation mécanique,16, qui s'étend de l'unité 14 à proximité du rotor principal sur toute la longueur du cône de queue, à une articulation différentielle, généralement indiquée par A, disposée à proximité 20 du rotor de queue. L'articulation différentielle A comporte un balancier 18 ayant des tourillons 20 qui sont montés.pivotants dans les bras 22 d'un levier 24 d'entrée- secondaire, fournissant ainsi un support pivotant pour le balancier autour de l'axe A-A. Le levier 24 est monté pivotant en 25 à la structure fixe de l'aéronef 25 aux extrémités des bras 22 pour fournir un mouvement, pivotant au levier 24 autour de l'axe B-B. L'articulation mécanique 16 a un levier arrière 26 qui est relié pivotant en 28 à la partie bifurquëe inférieure du balancier 18, fournissant ainsi une. entrée mécanique des pédales du pilote 30 à l'articulation différentielle. Le balancier est aussi bifurqué à son extrémité supérieure pour rëcevoir la tige de commande 30 qui se prolonge en. avant et en arrière au delà du balancier et à un moyeu intermédiaire 31 qui peut-pivoter en 32 dans 1'étrier supérieur du balancier 18. 35 La partie arrière 34. de la tige-30 est réliée directement au servo 35 du rotor de queue. La partie avant 36 est reliée au bras de fonctionnement 38 d'un capteur 40 de déplacement de sortie du système de commande électrique du lacet. A l'autre extrémité de l'articulation mécanique un capteur 42 d'entrée du système de 40 commande électrique du lacet est relié à l'articulation 16 à 70 32162 3 2061616 proximité de et à la sortie du mélangeur mécanique 14. Les sorties 44 et 46 des deux capteurs électriques sont reliées à un comparateur électrique 48-(amplificateur différentiel), le signal de sortie 50 qui commande une soupape 52 d'un servomoteur 54 électro-hy-5 draulique qui est attaché par une extrémité à la structure de 1' aéronef. Le piston 56 de ce servomoteur électro-hydraulique 54 est relié pivotant en 58 à l'étrier de l'articulation d'entrée secondaire 24. Un ressort 59 de centrage, Fig.2, est prévu dans un cy-10 lindre 60 qui est relié pivotant par une tige 62 à la structure fixe de l'aéronef en 64. Une tige 66 de mise en action, chargée par le ressort 59, est pivotée en 68 à l'extrémité inférieure du balancier 18 en ion point tout juste au-dessus du pivot 28 pour la tige d'entrée 26. Le ressort à l'intérieur du cylindre 60 est pré-15 réglé pour avoir une charge nulle à une position de la tige 66 qui correspond à un réglage de pas positif choisi des pales du rotor de queue pour régler automatiquement le pas des pales et fournir un contrôle directionnel de l'hélicoptère dans le cas ou le levier entre les commandes après le capteur d'entrée 42 et le balancier 20 18 est coupé en un point quelconque. Ce ressort de centrage et son fonctionnement sont divulgués et revendiqués par la demande de brevet des E.U.A N° 819.578 déposée le 28 avril 1969. Lorsque l'invention est en fonctionnement, les mouvements des pédales 10 du pilote sont couplées par le servo secondaire 12 25 le mélangeur mécanique 14, l'articulation 16 et le balancier 18 à l'arbre 34 qui est relié directement à l'entrée du servo principal du rotor de queue. Lorsque la tige 26, qui est le membre terminal de l'articulation 16, déplace le balancier autour de son axe A-A la tige 66 chargée par ressort est aussi déplacée pour changer la 30 compression du ressort dans le cylindre 60. Cependant, ce mouvement de la tige 66 n'a pas d'effet sur le fonctionnement normal du système de commande par l'articulation 16 excepté que le ressort élimine le jeu dans l'articulation jeu du aux paliers et pivots de l'articulation. Cependant, le ressort ne compense pas le 35 jeu dans la position neutre du ressort ou aucune force n'est disponible pour pousser le jeu dans le système d'un côté ou de 1' autre. De même en passant par la position neutre la position d'élimination -du jeu change d'une position extrême du jeu à une autre, produisant ainsi une erreur de commande. De même le ressort ne * 40 compense pas les erreurs de commandes induites dûes à un fléchis- 70 32162 4 2061616 sement du fuselage ou à la dilatation thermique du fuselage. Donc le ressort de centrage n'est pas capable à lui seul de produire un système de commande à résolution élevée. Le capteur 42 d'entrée du système de commande du lacet produit une tension de sortie qui 5 est proportionnelle au déplacement de la sortie du mélangeur mécanique. De même, le capteur 40 de sortie du servo du rotor de queue produit une sortie de tension qui est proportionnelle au mouvement réel mécanique de la tige 34 de commande d'entrée du servo du rotor de queue. En comparant ces tensions dans le compa-10 rateur 48 un signal de tension résultante est obtenue qui, iors-qu'appliqué au servo moteur de commande 54 du levier d'entrée secondaire, forcera le levier 24 d'entrée secondaire d'appliquer le mouvement de correction nécessaire au balancier 18 et la tige 34 pour produire une résolution parfaite dans le système de commande 15 sous toutes les conditions de vol. Si l'articulation 16 de commande devait être coupée en un point quelconque de sa longueur, le ressort de centrage 59 déplacera le pas du rotor de queue à une position fixe de compensation et le pivot pour le balancier 18 à son extrémité inférieure 20 devient un pivot fixe autour de l'axe C-C. Les mouvements d'entrée du levier 24 pivotent alors le balancier 18 autour de l'axe C-C et mettent en position le servo principal, fournissant ainsi une commande du lacet de l'hélicoptère. Le déplacement du servo principal du rotor de queue résultant d'un déplacement donné du levier 25 24 d'entrée secondaire est accru au-dessus du fonctionnement normal du système par le déplacement du pivot 68 plus proche du point de pivot 20 pour le balancier que du pivot 28 du levier 26. Ceci s'élève à une augmentation d'environ 20% de la capacité du levier d'entrée 24, dans le mécanisme illustré, ce qui donne au pilote 30 une ample gamme de commandes lui permettant de retourner avec sécurité l'aéronef à sa base. Il est évident qu'avec cette invention il soit possible de réduire l'erreur de commande entre le mélangeur mécanique et le servo principal de commande et ainsi améliorer matériellement la 35 performance de 'l'aéronef. L'invention permet aussi de compenser les entrées de commande induites causées par le fléchissement du fuselage et la dilatation thermique du fuselage. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d' 40 être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans 70 32162 5 2061616 sortir du cadre de 1'invention. 70 32162 2061616 REVENDICATIONS 1. Système de commande à résolution élevée du pas du rotor de queue comprenant un membre mis en action par le pilote, un servomoteur de commande du pas du rotor de queue, une connexion mé-5 canique entre le membre de commande et le servomoteur, le système étant caractérisé par un balancier pivoté à proximité du servomoteur et ayant une connexion de fonctionnement avec ledit servomoteur d'un côté et une connexion de fonctionnement avec ledit membre de commande de 11autre côté de son pivot, un capteur d'en-10 tréè électrique sensible aux déplacements dudit membre de commande ayant une sortie électrique, un capteur de sortie électrique sensible aux déplacements dudit balancier quant une sortie électrique moyens pour comparer les sorties électriques des capteurs pour obtenir un signal d'errëur, un bras secondaire d'entrée pivoté à la 15 structure fixe de l'aéronef ayant une connexion opérationnelle avec le balancier, et un moyen de mise en action pour ledit bras d'entrée secondaire excité par le signal d'erreur fournissant un déplacement de correction du balancier, pour produire un haut degré de résolution entre les déplacements dudit membre et du ser-20 vomoteur. 2. Système de commande selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le balancier est monté pivotant â mi-chemin entre ses extrémités et le bras d'entrée secondaire. 3. Système de commande selon la revendication 1 ou 2, carac-25 térisë par le fait que la connexion mécanique comporte un mécanisme de centrage chargé par ressort comprenant un cylindre supporté pivotant sur la structure fixe de l'aéronef et une tige de cylindre chargée par ressort et connecté pivotante au balancier en un point un peu plus proche du pivot du balancier que la con- 30 nexion opérationnelle du membre de commande l'est du balancier.