Brevet FR2088504A1 — publié le 19720107

- 1 - La présente invention concerne un système de commande de répartition de puissance pour commander la vitesse de rotation et d'égaliser les charges de deux ou plusiers moteurs entrainant un même arbre connecté s une charge variable ou constante. 5 Des systèmes de commande de répartition de puissance pour des installations à plusiers moteurs sont connus dans l'art. Un tel système pour la commande d'une installation à plusiers turbines à gaz est décrit dans le brevet US No. 3.174.284. Un autre système de ce genre se référant à un tel système pourun hélicoptè-10 re à deux turbines est décrit dans le brevet US No. 3.174.551. Dans les systèmes connus, tel que par exemple celui décrit dans le brevet US No. 3.174.551, un détecteur pour le déséquilibre » des charges produit un signal pour augmenter le moment du moteur à faible charge et pour diminuer le moment du moteur à charge éle-15 vée, afin de rétablir l'équilibre des moments. Ainsi, sil"un des moteurs subit une perte partielle ou complète de puissance utile, la puissance de l'autre moteur est réduite. Cet effet s'ajoute donc à la défaillance initiale. En plus, le détecteur d'erreurs de vitesse choisitpour 20 l'utilisation dans le système le signal de vitesse du moteur asservi seulement après qu'une erreur significative est développée dans le signal de vitesse du moteur pilote. Si le signal de vitesse n'est plus fourni par le moteur pilote, ou si le circuit palpeur associé ou le circuit générateur d'erreur est dérangé, un 25 grand signal d'erreur de vitesse, normalement de 20 %, doit se développer avant que le signal du moteur asservi ne soit choisi. Naturellement, cette grande erreur de vitesse existera avant la sélection et pour un certain temps après cette sélection. Si le système de mesure du moment subit une défaillance, il 30 est désirable que le pilote de l'aéronef ait la possibilité de couper la réponse du. système de commande de puissance du système de mesure du moment et que le système commande les moteurs uniquement sur la base de leurs vitesses respectives. Le circuit décrit dans le brevet US No. 3.174.551 cité ci-dessus dépend dans son 35 fonctionnement de la présence du circuit répondant au moment, y inclus un détecteur de déséquilibre des charges. Si le circuit du moment est troublé, les moteurs ont tendance à diverger, c'est-à-dire, un moteur passera à sa puissance maximale, tandis que l'au- 71 15893 - 2 - 2088504 tre moteur passera à sa puissance minimale, parce que le circuit de vitesse utilise deux intégrateurs parallèles et qu'il est difficile de contre-balancer deux intégrateurs parallèles avec un signal d'erreur composé à la fois d'un signal désiré et d'un sig-5 nal non-désiré. L'objet de l'invention est de fournir un système de commande ou de répartition de puissance pour une installation à moteurs multiples qui ne présentent pas les désavantages des systèmes connus . 10 Ce but est réalisé par un système dans lequel aucune rela tion moteur principal/moteur asservi existe entre, les deux moteurs. Un sélecteur de vitesse choisit le plus grand des deux signaux de vitesse, le signal de vitesse choisi est additionné par un circuit additionneur a un signal de vitesse ajusté pour obtenir un signal 15 d'erreur, qui est intégré par un intégrateur. Ainsi les deux moteurs sont ajustés vers une puissance plus grande ou plus petite d'une quantité proportionnelle au signal de sortie de l'intégrateur et dans une direction corrigeant l'erreur de vitesse. Les signaux du moment des deux moteurs sont comparés dans un circuit addition-20 neur et l'erreur où la différence entre eux est intégrée dans un intégrateur. Un sélecteur est employé pour appliquer le signal d'erreur intégré des moments à la machine fournissant la plus faible puissance, de sorte que celle-ci est ajustée d'une quantité proportionnelle a l'erreur intégrée. A fur et à mesure que le dés-25 équilibre des moments est réduit, la correction proportionnelle de la machine fournissant la plus faible puissance est réduite. En cas d'un inversement du rapport puissance élevée/puissance faible des moteurs, le circuit de commande enlève toute correction du premier moteur et applique une correction proportionnelle à l'autre 30 moteur. Cette manière d'ajuster les deux moteurs pour commander la vitessede rotation et d'ajuster la machine de faible puissance pour commander le moment fournit l'avantage d'ajuster vers le haut le moteur qui n'$ pas souffert une défaillance partielle ou complète. 35 Ceci compense à l'intérieur des limites de la puissance disponible du moteur restant la perte de l'autre moteur. En plus, un fonctionnement stable peut être réalisé quand le. système de traitement du moment subit*une défaillance. Un intégrateur de l'erreur de vi 71 15893 2088504 - 3- tesse unique est utilisé pour déterminer le signal de correction pour les deux moteurs et pour éliminer la tendance de ceux-ci à diverger qui apparaîtrait, si des intégrateurs parallèles étaient utilisés pour l'erreur de vitesse. En plus, le sélecteur de vitesse choisit le plus grand des deux signaux de vitesse sans erreur de signal de système et élimine la relation moteur principal/moteur asservi. Le système de commande de répartition de puissance pour une installation à moteurs multiples présente ainsi l'avantage de ne pas présenter une relation permanente moteur principal/moteur asservi, de compenser une défaillance du signal de vitesse, de la puissance d'un moteur et/ou du système de mesure du moment, et pour une défaillance partielle ou complète d'un des moteurs, le système ajuste le moteur restant pour compenser la perte de puissance à l'intérieur des capacités du moteur restant. Si un des signaux de vitesse présente une défaillance, le sélecteur de vitesse maximale choisit le meilleur des deux signaux sans erreur de système peut fonctionner comme un système dépendant de la vitesse seulement. Un intégrateur unique pour l'erreur de vitesse est utilisé pour déterminer le signal de correction pour les moteurs et éliminer la tendance des moteurs t divergerqai existerait, si des intégrateurs d'erreur de vitesse parallèles étaient utilisés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris è> la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation préféré et en se référant au dessin annexé qui représente un diagramme schématique de ce mode de réalisation préféré . Le dessin unique annexé à titre d'exemple montre un système de commande de répartition de puissance pour la vitesse et la répartition du moment aux deux moteurs entrainant ensemble une charge variable ou constante par un arbre commun connecté à un élément absorbeur de puissance, tel qu'un rotor d'un hélicoptère. Il est évident pour l'homme de l'art que ce système a d'autres applications que dan3 un hélicoptère, tel que par exemple dans un aéronef à décollage et attérissage vertical (VTOL) ou dans des aéronefs similaires, et en plus, le système peut aussi être employé où plus que deux moteurs sont utilisés. Un diagramme schématique montrant une utilisation d'un sys- 71 15893 2088504 - 4 - tême de commande de puissance sur un hélicoptère ë deux turbines, qui peut être appliqué à la présente invention, est montré et discuté dans le brevet US No. 3.174.551 et référence est faite ici à ce brevet. La puissance de deux ou plusieurs moteurs 5 turbine 5 À et B actionnant un arbre 9 commun est supervisé par le système de commande de puissance. Les vitesses des deux moteurs sont mesurées et sont identifiées par i.\à et Wg (les lettres A et B sont utilisées dans cette description pour identifier les moteurs respectifs) . Un sélecteur de vitesse mesure d'une façon connue et ap-10 propriée les signaux de vitesse des moteurs A et B. Si les signaux et sont identiques, ce qui représente la situation normale quand aucun des détecteurs de vitesse présente une défaillance ou quand le rotor de l'hélicoptère ne se trouve pas dans le mode d'autorotation, le sélecteur de vitesse 1 peut choisir un des deux 15 signaux. Si les signaux de vitesse sont différents, le sélecteur de vitesse choisit la plus grande des vitesse mesurées. Le signal choisi N (choisi) est appliqué au circuit additionneur de vitesse 2. Le circuit additionneur de vitesse 2 reçoit le signal (choisi) et un signal N (ajusté) dont la valeur peut être ajustée 20 par le pilote. L'additionneur de vitesse 2 additionne la valeur du signal N (ajusté) 1 la valeur négative de M (choisi). Cette somme (la différence arithmétique entre N (a jus té) et N (choisi) produit un signal d'erreur de vitesse N (erreur), qui est ensuite appliqué b l'intégrateur de vitesse 3. L'intégrateur de vitesse 3 reçoit le 25 signal d'erreur de vitesse (erreur) et forme l'intégral par rapport au temps, le signal d'erreur de vitesse intégré Jn (erreur).dt est ensuite appliqué aux additionneurs de réglage 4 et 8. L'additionneur des moments 5 reçoit les signaux des moments Q et Q^des moteurs A et B.L'additionneur des moments 5 ajoute à 30 la valeur du signal la valeur négative du signal Qfî. Cette somme (la différence arithmétique entre Q,. et Q_.) produit un signal A o du déséquilibre des moments Q -Q qui est ensuite appliqué a l'in- A D tégrateur des moments 6. L'intégrateur des moments 6 reçoit le signal QA~QB de l'ad-35 ditionneur des moments 5 et forme l'intégral par rapport au temps pour produite un signal du déséquilibre des moments intégré -K - v •dt' qui est ensuite appliqué au sélecteur des moteurs 7. Le sélecteur des moteurs 7 reçoit le signal intégré de dés- r COPY 71 15893 2088504 - 5 - équilibre des moments et transmet celui-ci à l'un des additionneurs ajusteurs 4 ou 8 en fonction du signe du signal du déséquilibre des moments intégré. Cuand le signal du déséquilibre des moments intégré est positif, le sélecteur des moteurs 7 fournira le signal 5 au circuit additionneur ajusteur8 du moteur B. Quand le signal du déséquilibre des moments intégré est négatif, le sélecteur des moteurs 7 change le signal négatif en un signal positif (c'est-e-dire la polarité est inversée) et fournit le signal changé au circuit additionneur ajusteur4 du moteur A. 10 Le circuit additionneur ajusteur 4 du moteur A reçoit le signal d'erreur de vitesse intégré et le signal du déséquilibre des moments intégré à polarité inversée, si celui-ci est fourni par' le sélecteur des moteurs 7. L'additionneur 4. ajoute le signal d'erreur de vitesse intégré au signal du déséquilibre des moments 15 intégré à polarité inversée, si présent, et applique la somme au moteur A. Le moteur A reçoit le sicnal du circuit additionneur ajusteur 4 et est ajusté d'une valeur proportionnelle à la valeur du signal fourni. Le circuit additionneur ajusteur 8 du moteur B reçoit le sig-20 nal d'erreur de vitesse intégre et le signal du déséquilibre ces moments intégré, si celui-ci est fourni par le sélecteur des moteurs 7. L'additionneur 8 ajoute le signal d'erreur de vitesse intégré au signal du déséquilibre des moments intégre, si présent, et applique la somme au moteur B. Le moteur B reçoit le signal du 25 circuit additionneur ajusteur Q et est ajusté d'une valeur proportionnelle c la valeur du signal fourni. Les détails du circuit de commande sont éliminés pour des raisons de simplicité et de clarté. Pour de plus amples détails, référence est faite a la publication No. 332 ayant pour titre 30 "Helicopter Engine jJynamic Analyses", présentée par M. Thomas A. VJarwick au 25ème Annual Forum Proceedings de l'American Helicopter Society et aux brevets cités ci-dessus. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit unique-35 ment £ titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. COPY 71 15893 - 6 - 2088504 REVENDICATIONS 1. Un système de commande de puissance pour ajuster le moment de chaque moteur d'une installation à moteurs multiples de façon à équilibrer la charge prise par chacun des moteurs, comprenant au moins deux moteurs actionnant un arbre commun connectés à un consommateur de puissance, des moyens indépendents coordinateurs pour ajuster le moment de chacun des moteurs et la vitesse de rotation de l'arbre commun, caractérisé en ce qu'un dispositif est prévu pour choisir la vitesse çiesurée la plus élevée des moteurs, un dispositif pour comparer la vitesse élevée choisie avec la vitesse présélectionnée ajustée pour produire un signal d'erreur et ajuster les moteurs de façon è changer la vitesse pour minimiser l'erreur, un dispositif pour comparer les moments des moteurs et pour produire un signal de déséquilibre des moments indiquant la différence des moments produits par les moteurs, et un dispositif pour additionner sélectivement le signal de déséquilibre des moments au signal d'erreur de vitesse pour ajuster le moteur à faible moment pour l'adapter au moment des autres moteurs. 2. Le système selon la revendication 1, caractérisé par un intégrateur répondant au signal d'erreur de vitesse pour produire un signal de sortie indiquant l'intégral de ce signal. 3. Le système de commande selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par un intégrateur répondant au signal déséquilibre des moments pour produire un signal indiquant l'intégral de ce signal. 4. Un système de commande selon la revendication 3, caractérisé par un dispositif sélecteur pour connecter sélectivement l'intégral du signal de déséquilibre des moments à l'un des moteurs. 5. Le système de commande selon l'une quelconque des revendications 1 è 4, caractérisé par un premier et second additionneur associé chacun à un moteur respeetif et répondant au signal d'erreur de vitesse pour ajuster la vitesse d'un des moteurs, afin de minimiser le signal d'erreur de vitesse et en ce que le dispositif sélecteur applique sélectivement le signal de déséquilibre des moments a ou bien le premier ou bien second additionneur pour ajuster additionnellement les moteurs respectifs afin de minimiser le signal de déséquilibre des moments.