Brevet FR2213870A1 — publié le 19740809

La présente invention a pour objet un appareil qui simule. les effets des forces aérodynamiques qui s-texercent sur les gouvernes d'un avion. L'appareil de l'invention qui permet de simuler sur un élément manoeuvré à la main deune commande assistée d'un avion les effets des forces aérodynamiques qui s'exercent sur les surfaces des gouvernes de l'avion comprend - une première et une deuxième sections qui fournissent respectivement une première et une deuxième pressions de fluide qui sont respectivement fonction de la pression dynamique et de la pression statique de l'air qui s' exercent sur l'avion - un premier et un deuxième piston entre lesquels ladite première pression est appliquée - une butée portée par l'un de ces pistons et pouvant venir en contact avec l'autre piston - un élément de poussée qui coopère avec le premier piston et qui constitue l'élément de sortie de l'appareil - un troisième piston repoussé vers le deuxième par ladite deuxième pression - un conduit par lequel une troisième pression est appliquée sur les faces du premier et du deuxième piston opposées à celles qui reçoivent ladite première pression - un deuxième conduit par lequel une quatrième pression est appliquée sur la face du troisième piston opposée à celle qui reçoit ladite deuxième pression, cette troisième et cette quatrième pressions étant respectivement inférieures à la première et à la deuxième ; et - des éléments opérant avec le deuxième et le troisième piston de façon que tout mouvement de ce troisième piston dû à une différence entre ladite deuxième et ladite quatrième pressions s'oppose à tout mouvement du deuxième piston du à une différence entre ladite première et ladite troisième pression ce par quoi, lorsque la pression de fluide nette qui s'exerce sur le deuxième piston est égale ou supérieure à la pression de fluide nette qui s'exerce sur le troisième piston, la poussée fournie par l'élément de sortie de l'appareil est dérivée de celle fournie par le premier piston et, dans toutes les autres conditions de vol, est dérivée de celle fournie par le troisième piston. la description qui va suivre, et les dessins annexés don es surtout à titre d'exemples non limitatifs, feront mieux comprendre comment la présente invention peut entre réalisée. Sur les dessins annexés - la fig. 1 est une vue schématique d'un appareil fournissant des signaux de pression qui dépendent de la pression d'air dynamique et de la pression d'air statique qui s'exercent sur un avion - la fig. 2 représente un dispositif d'actionnement agissant en réponse aux pressions fournies par l'appareil de la figure 1 ; et - la fig. 3 est une coupe partielle faite suivant le plan 3-3 de la figure 2. 1 L'appareil représenté sur la figure e 1 comprend deux sections identiques dont l'une seulement sera décrite en détail. Une première enveloppe 10 est divisée en trois chambres 11, 12 et 13 par deux diaphragmes 14 et 15. Bes chambres 11 et 13 reçoivent lorsque l'appareil est en cours d'utilisation la pression fournie par un tube de Pitot monté sur l'avion qui porte l'appareil et la chambre 12 reçoit la pression statique de l'air qui existe autour de cet avion. Un levier pivotant 17 traverse en y faisant joint étanche l'une des parois d'une deuxième enveloppe 16. Le levier 17 traverse un joint d'étanchéité 18 situé dans la chambre 12. Un levier 19 qui pivote dans la chambre 12 est constamment repoussé vers le levier 17 par un ressort 20. La position d'un sabot 21 qui coulisse sur le levier 19 est réglable au moyeu d'une vis 22. Un galet 23 porté par le sabot 21 est interposé entre les leviers 17 et 19. Une première tige de poussée 24 est placée entre le plateau central 27 du diaphragme 14 et le levier 17, et une deuxième tige de poussée 54 est placée entre le plateau central 27 du diaphragme 15 et le levier 19. Une capsule sous vide 26 logée dans la chambre 13 est solidaire du plateau 27 et de l'enveloppe 10. Un ressort 28 repousse constamment le diaphragme 14 dans le sens opposé S celui ue la pression qui existe dans la chambre 11. Un troisième levier 29 pivote dans l'enveloppe 16. Un galet 30 est interposé entre ce levier 29 et l'extremité du levier 17 la plus -éloignée du galet 23. Le galet 30 peut se dépla- cer par rapport aux leviers 17 et 29 par l'action d'un bras de levier 31. Ce bras de levier 31 porte un galet de carie 32. Le galet de came 32 est engagé dans une rainure de came 33 dont la position angulaire dépend de la flèche donne aux ailes de l'avion, lequel est du type à flèche variable. Une valve désignée dans son ensemble par la référence 34 comporte un orifice d'entrée 25 en communication :vec un réser- voir 36 et avec une source 47 de fluide sous pression. Ia valve 34 comporte aussi un orifice de sortie 37 et un tiroir cylindrique 38 dont les déplacements commandent l'écoulement du fluide entre les orifices 35 et 37. Le tiroir 38 forme un conduit 39 qui part de l'une de ses extrémités et qui est en communication avec l'orifice 37.Le conduit 59 est normalement fermé par une bille 40 interposée entre le tiroir 38 et une tige 41. Cette tige 41, qui s'appuie sur le levier 29, est constamment repoussée par un ressort 42 dans le sens qui met la bille 40 sur sa position de fermeture et le tiroir 78 sur sa position d'ouverture de la valve 34. La pression qui s'exerce dans l'orifice de sortie 37 de la valve s'applique aussi par un conduit 43 sur l'extrémité du tiroir 38 la plus éloignée de la bille 40 et tend à repousser ce tiroir en sens inverse de la force qu'exerce sur lui le ressort 42. la valve 34 comporte aussi deux orifices 44 et 45 qui sont constamment en communication mutuelle. Les mouvements dans un sens et dans l'autre du tiroir 38, qui s'effectuent par l'action n ressort 42 et par celle de la pression qui existe dans le conduit 432 mettent alternativement l'orifice 37 en communication avec l'orifice 75 et en communication avec les orifices 44 et 45. La pression PI qui s'exerce dans l'orifice 37 a ainsi une valeur intermédiaire entre celle fournie par la source 47 et celle P3 qui existe dans une tuyauterie de retour de pression 46. Un solénoide de valve 48, lorsqu'il est excité, permet à une valve de mise en pression 49 d'établir la communication entre la source de pression 47 et l'orifice 35, et, lorsqu'il èt désexcité, fait isoler pEr cette valve la source 47. Une section de construction identique comporte des orifices 50 et 51 dans lesquels circulaient respectivement un signal de pression P2 et un signal de retour 54, ces orifice corresDon- dant aux orifices 37 et 45 de la section qui viet d'etre décrite, de sorte que la différence entre les pressions P1 et P3 est norrna- liment égale w celle des pressions P2 et P4. Un bras de levier 52 correspondant au bras de levier 51 pivote sous l'action du g@let de came 32 par l'intermédiaire d'une biellette 53. ne dispositif d'actionnement représenté sur les figures 2 et 3 comporte une enveloppe 60 dans laquelle pivote un levier coudé 61. Ce levier 61 est relié par son extraité 62 à un élément 63 à commande manuelle qui fait partie d'un dispositif 71 de commande assistée d'une gouverne de l'avion (figure 1). L'enve loppe 60 forme intérieurement deux cylindres 64 et 65 alignés l'un sur l'autre et-de diamètres égaux. Deux pistons 66 et 67 coulissent dans le cylindre 64. Le piston 67 porte un bossage axial 68 qui peut venir s'appliquer contre une surface de butée du piston 66 et qui maintient ainsi un écartement axial minimum entre les pistons 66 et 67.Le piston 66 peut venir en contact avec une tige de poussée 69 qui traverse en y faisant joint étanche la paroi d'extrémité 70 du cylindre 64 et qui est reliée or l'intermédiaire d'un axe de texte de bielle 72 et par deux biellettes 73 à l'extrémité du levier coudé 21 opposée à son extrmité 62. il est prévu une autre tige de poussée 74 qui traverse par un joint d'étanchéité la cloison 75 qui sépare l'un de l'autre les cylindres 64 et 65 et avec laquelle peuvent venir en contact le piston 67 et un troisième 76 ciui coulisse dans le cylindre 65. Un orifice 77 qui débouche dans le cylindre 64 entre les pistons 66 et 67 est en communication avec l'orifice 37 de la section de l'appareil représentée sur la figure 1 et dans lequel s'exerce la pression P1. La-pression P3 qui existe dans l'orifice 45 de la section de la figure t s'applique par des conduits 78, 79 et 80 sur les faces des pistons 66 et 67 les plus éloignées de l'orifice 77. Les pressions P2 et P4 présentes respectivement dans les orifices 50 et 51 de la section de l'appareil représentée sur la figure 1 s'appliquent, respectivement par un conduit 81 et un conduit 82, sur l'une et l'autre face du piston 76, la pression P2 présente dans orifice 50 tendant constamment à repousser ce piston 76 vers le piston 67. il est prévu dans l'enveloppe 60 deux ressorts de compression 83 et 84, coaxiaux et mutuellement opposés qui sont respectivement guidés par un tube 85 et un tube 86 et qui s'appuient respectivement sur une butée 87 et sur une butée 88. Entre les deux ressorts 83 et 84 est logée une tête de bielle 89 accouplée au levier coudé 61 par une biellette 90. Be levier 61 est ainsi constamment rappelé sur sa position moyenne par les ressorts 83 et 84 qui stéquilibrent, la force nécessaire à l'origine du mouvement pour déplacer le levier 61 hors de sa position moyenne étant normalement très faible. IVIais, il est prévu un troisième ressort 91 à l'intérieur du tube de guidage 85.Une tige 92 logée dans ce ressort 91 est accouplée à la tête de bielle 89, de sorte que tout mouvement de cette tige 92 dans l'un ou l'autre sens comprime le ressort 91. La force qui s'exerce sur le levier 61 lorsque, par exemple, il pivote dans le sens de rotation des aiguilles d'une montre tel qu'il est vu sur la figure 2, est égale à la somme des forces exercées par les ressorts 94 et 91 diminuée de celle exercée par le ressort 83. la longueur des ressorts 83 et 84 est choisie telle qu'ils sont complètement détendus lorsque le levier 61 a effectué le tiers de sa-course angulaire maximale. Par conséquent, à partir de ce point, les variations de la force qui s1 exerce sur le levier 61 diminuent. Des mêmes considerations s'appliquent, évidemment, lorsque le levier 61 pivote en sens inverse de la rotation des aiguilles d'une montre. Un piston amortisseur 93 qui coulisse dans un cylindre 94 logé à l'intérieur du tube de guidage 86 est aussi rattaché à la t8te de bielle 89. Bes deux faces du piston 93 sont en communi cation mutuelle par r l'intermédiaire d'un dispositif 95 de restric- tion du débit passant et par des sot papes de décharge 95 et 97 dont les clapets s'écartent respectivement de leur siège lorsque le piston 94 effectue un mouvement dans un sens et un mouvement des l'autre. Le fluide pénètre dans le cylindre amortisseur 94 par un clapet de retenue 98 monté sur une tuyauterie 99 oui relie l'orifice 78 (figv.re 3) et l'orifice 45 (figure 1). Un clapet de décharge 100 permet l'échappement du fluide lorsque celui-ci se dilate par échauffeaent dans le cylir- dre 94. Lorsque l'appareil est en cours d'utilisation, le oia- phragme 14 reçoit respectivement sur l'une et l'autre de ses faces la pression d'air dynamicue et la pression d'air statique qui s'exercent sur l'avion. La force qui én résulte est transmise par la tige de poussée 24, le levier 17, le galet 30, le levier 29, la tige 41 et la bille 40 au tiroir 38, et toute augmentation de cette force agit sur ce tiroir de façon à lui faire ouvrir l'ori- fice 75 et, par suite, à provoquer une augmentation:de -la différence des pressions qui s'exercent sur les pistons 66 et 67. L'autre section.de l'appareil représentée sur la figure 1 fonctionne de façon identique et provoque l'augmentation de la différence des pressions qui s'-exercent sur le piston 76 et repousse ce piston en direction du piston 67. Dans ces conditions, les pistons 66 et 67 et la tige de poussée .74 sont en équilibre et il s'ensuit que le piston 66 applique sur la tige de poussée 69 une force qui est fonction de la différence des pressions qui s'appli- quent sur lui. En cas de disparition de la pression P1 dans l'orifice 77, le piston 67 est repoussé par le piston 76 et vient buter contre le piston 66. Le piston 76 applique alors sur la tige de pous- sée 69 une force qui est fonction de la pression qui s'exerce sur lui. Cette force est la mme que celle qu'exerçait le piston 66 avant disparition de la pression P1 puisque la pression qui s'exerce sur les pistons 66, 67 et 76 sont normalement égales. Si, en cours normal d'opérations, la pression P2 disparate dans l'orifice 81, ceci n'a aucun effet sur la tige de poussée 69 puisque cette tige n'est normalement actionnée que par le piston 66.Toute augmentation des pression P3 et P4 qui s'appliquent respectivement dans orifice 78 et dans le conduit 82 a le êe effet que la disparition des ;t.ressions P1 et 22 respectivement dans 'orifice 77 et dans orifice 81. La valve 34 (figure 1) répond en fait non seulement aux forces exercées par le diaphragme 14 mais aussi à celles exer- cées par le diaphragme 15 et la capsule 26. Les dimensions du diaphragme 15 et de la capsule 26 sont celles que, pour les fai- bles vleurs de la pression d'air dynamique, la force exercée ner la capsule 26 est supérieure à la différence des pressions qui s'exercent contre l'une et l'autre faces du diaphragme 15. Dan ces conditions, le diaphragme 15 ne peut appliquer sur la tige de poussée 54 une force supérieure à celle qui exerce sur la tige de poussée 24 Mais, pour une valeur prédéteminée du rapport de la pression dynamique de l'air a sa pression statique, la pression qui s'exerce sur la capsule 26 est surpassée et le diaphragme 15 se soulève. Du fait que la force exercée par le diaphragme 15 est multipliée par un bras de levier, une augmentation du rapport pression dynamique / pression statique de l'air au-delà d'une valeur prédéterminée a pour effet d'inverser les positions des élé- eents de la valve 34 et, par suite, d'inverser la pression cui s'applique sur les pistons 66, 67 et 760 Le nombre de Mach de l'avion est proportionnel au rapport pression dynamique / pression statique de l'air et l'appareil peut être réglé pour que ladite inversion se produise pour un nombre de Mach prédéterminé. La réponse de la valve 34 à la pression dynamique et à la pression statique de l'air est aussi modifiée par la flèche des ailes de l'avion par l'intermédiaire de la came 33 à la façon décrite précédemment. Il est sous-entendu que la description qui précède du fonctionnement de l'une des sections de l'appareil qui fournit une pression de fluide commande s'applique aussi à sa deuxième section qui est de construction identique. Tout pivotement de l'élément de comande à main 63 de l'un ou l'autre c8té de sa position médiane fait pivoter le levier coudé 61 qui fait alors déplacer la tête de bielle 72 malgré la résistance opposée p?r le tige de poussée 69. La force nécessaire pour faire vivoter cet élément de commande à main 63 détend par conséquent de l'altitude de 'avion et de la lèche de ses ailes, et le pilote peut ainsi "sentir" les forces aérodynamiques qui s'exercent sur son avion. REVENDICATION lo appareil permettant de simuler sur un élément manoeu vré à la main dune commande assistée d'un avion les effets des forces aérodynamiques qui s'exercent sur les surfaces des gouvernes de l'avion, cet appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend - une première et une deuxième sections qui fournis sent respectivement une première-et une deuxième pressions de fluide qui sont respectivement fonction de la pression dynami que et due la pression statique de l'air qui s'exercent sur l'avion ; un premier et un deuxième pistons entre lesquels ladite première pression est appliquée - une butée portée par l'un de ces pistons et pouvant venir en contact avec l'autre piston - un élément de poussée qui coopère avec le premier piston et qui constitue l'élément de sortie de l'appareil ; - un troisième piston repoussé vers le deuxième par ladite deuxième pression - un conduit par lequel une troisième pression est appliquée sur les faces du premier et du deuxième piston opposées à celles qui reçoivent ladite première pression - un deuxième conduit par lequel une quatrième pres sion est appliquée sur la face du troisième piston opposée à celle qui reçoit ladite deuxième pression, cette troisième et cette quatrième pressions étant respectivement inférieures à la première et à la deuxième ; et - des éléments opérant avec le deuxième et le troisiè me pistons de façon que tout mouvement de ce troisième piston du à une différence entre ladite deuxième et ladite quatrième pressions s'oppose à tout mouvement du deuxième piston dû à une différence entre ladite première et ladite troisième pres sions ce par quoi, lorsque la pression de fluide nette qui s'exerce sur le deuxième piston est égale. ou supérieure à la pression de fluide natte qui s'exerce sur le troisième piston, lapous- sée fournie par l'élément de sortie de l'appareil est dérivée de celle fournie par le premier piston et, dans toutes les au tres conditions de vol, est dérivée de celle fournie par le troisième piston. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier et ledit troisième piston ont des surfaces efficaces très sensiblement égales. 3. Appareil selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ladite troisième et ladite quatrième pressions sont des pressions de retour en provenancerespec- tivement de ladite première et de ladite deuxième sections qui fournissent lesdites pressions. 4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que sa première et sa deuxième sections qui fournissent lesdi tes pressions de fluide sont agencées de façon à fournir des pressions de fluide telles que la différence entre la première et la troisième pressions soit sensiblement égale à la diffé rence entre la deuxième et la quatrième. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une transmission qui relie son élément de poussée à un élément manoeuvré à la main d'une commande assistée de l'avion et deux organes de rappel agissant sur ladite transmission et ayant constamment tendance à la maintenir sur une position centrale d'équilibre. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits organes de rappel sont constitués par deux res sorts de compression développant des forces sensiblement égales. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il y est prévu un troisième ressort qui agit sur ladite transmission et tend toujours à la ramener sur sa position centrale. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisz en ce que lesdits ressorts ae compression ont à l'état détendu une longueur telle Gue., lorsque ladite transmission s'est déplacée sur une certaine distance à partir de sa position centrale, ledit élément Se poussée n'est actionné que par la force d3ve- loppée par l'un desdits ressorts de cpmpression et par celle développée par le troisième ressort. 9. Appareil sein l'une des revendications 5 à 8, carac térisé en ce ou'il comporte un dispositif amortisseur accou plé avec l'élément de poussée par l'intermédiaire de ladite transmission et qui freine les mouvements de cet élément de poussée dans l'un et l'autre sens. lOo Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce aue son dispositif amortisseur est constitué par un ensemble piston-cylindre, les chambres. de ce cylindre situées respec tivement de l'un et l'autre côtés du piston étant en communi cation par l'intermédiaire d'un dispositif de restriction du débit passant. 11. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section qui fournit ladite première pression comporte une source de fluide sous pression, une tuyauterie de retour et une valve qui agit en réponse à la différence qui existe entre ladite pression d'air dynamique et ladite pression dtair statique et qui fournit une pression intermédiaire entre celle fournie par la source de pression et celle qui existe dans ladite tuyauterie de retour. 12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que la section qui fournit ladite première pression comprend une enveloppe, un premier diaphragme recevant respectivement sur l'une et l'autre de ses faces ladite pression d'air dyna mique et ladite pression d'air statique, un premier levier pivotant dans l'enveloppe par l'action de ce premier diaperag- me, et un élément de commande de ladite valve, cet élément de commande se déplaçant par l'action dudit levier. 13. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que sa section qui fournit ladite première pression comporte un deuxième levier qui pivote dans ladite enveloppe et aui est accouplé à l'élément de commande de la valve, et un élé ment d'accouplement interposé entre ledit premier et ledit deuxième levier, cet élément d'accouplement étant obile et' faisant varier l'amplitude du mouvement du deuxième levier en réponse à un mouvement prédéterminé du premier. t40 Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce au'il comporte un mécanisme cui fait mouvoir ledit él'aent d'accouplement en réponse à la flèche du moment des ailes d'un avion à flèche variable. 15. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit mécanisme comporte une came qui pivote en fonction de la variation de la flèche des ailes de l'avion et un galet de came rattaché audit élément d'accouplement. 16. Appareil selon l'une des revendications 12 à 15, carac- térisé en ce que sa section qui fournit ladite première pression comprend - un deuxième diaphragme qui reçoit respectivement sur l'une et l'autre d-ses faces ladite pression d'air dynamique et ladite pression d'air statique - un dispositif sensible aux pressions, agissant en fonction de ladite pression dynamique et accouplé au deuxième diaphragme de façon ou'il s'oppose aux mouvements de celui-ci lorsque ladite pression dynamique augmente - un troisième levier pivotant dans l'enveloppe et actionné par le deuxième diaphragme, et - un autre élément d'accouplement pouvant agir sur le dit troisième et ledit premier levier de façon à s'opposer aux mouvement de ce dernier commandés par le premier dia- phragme, cet autre élément d'accouplement étant disposé de façon à appliquer sur le troisième levier un moment de rota tion supérieur à celui cui lui est aptlioue pr le premier diaphragme la disposition de l'ensemble étant telle que, au-dessous d'une valeur prédéterminée du rapport de la pression d'air dynamique à la pression d'air statique, la force appliquée par ledit élément sensible aux pressions est supérieure à celle oui lui est appliquée par le deuxième diaphragme, le premier levier n'étant plus alors actionné que par le pre mier diaphragme. 17. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite première et la dite deuxième sections qui fournissent des pressions de fluide sont de construction identique.