Brevet FR2316580A1 — publié le 19770128

L'invention as pour jet un procédé et une installation d'introduction d'informations de roulis et de tangage dans un instrument de pilotage. Urne inrlication fondamentale pour la corduite en vol des a avions, notan.-Lent dans les conditions de mauvaise visibilité extérieure, est celle de l'attitude qui est indiquée au pilote par un instr-went appelé horizon artificiel. La position de lEavion en tangage et en roulis est représentée classiquement dans cet instrument par une maquette fixe symbolisant schéma- tiquement les ailes de l'avion, derrière laquelle une ligne se déplace en roulis en restant parallèle à l'horizon et ver- ticalement pour traduire les mouvements de tangage.Pour faciliter le pilotage aux grands angles de tangage il y a le plus souvent, de part et d'autre de la ligne principale qui figure horizon, d'autres lignes parallèles à celle-ci qui peuvent être graduées en angles de tangage. le plus souvent également, un réglage manuel, permet, pour la commodité de l'utilisation, un déplacement de la maquette vers le haut ou vers le bas. les horizons artificiels ont été constitués d'abord par des instruments autonomes contenant un gyroscope asservi à la verticale par un système de surveillance sensible à la pesanteur, appelé érecteur. Ces instruments très précieux et très fiables sont cependant sujets à des erreurs en raison nieme de leur principe. L'apparition de centrales gyroscopiques plus sophistiquées, en particulier des centrales dites inertielles, a permis plus récemment d'obtenir la verticale à bord des avions avec une précision beaucoup plus grande. On a vu ainsi apparaître sur la planche de bord des horizons artificiels ayant la figuration traditionnelle, mais constitués par des servomécanismes reproduisant les angles de tangage et de roulis qui leur sont adressés sous forme électrique par des transmetteurs appropriés de la centrale gyroscopique. Ces horizons artificiels répétiteurs sont le plus souvent complétés par d'autres indications utiles pour la conduite de l'avion et constituent ainsi des instruments complexes confis maintenant sous l'appellation générique de "directeurs de vol".Ces instruments ont habituellement des dimensions assez grandes qui permettent d'augmenter la sensibilité des indications et facilitent leur lecture. Ils occupent devant le pilote la place privilégiée, au milieu de la planche de bord. En contrepartie et en raison de la complexité même de l'ensemble constitué par la centrale gyroscopique, les servomécanismes de l'indicateur et les liaisons électriques entre les deux équipements, les risques de pannes sont beaucoup plus grands que ceux d'un horizon artificiel à gyroscope intégré. Il arrive aussi qu'une panne électrique survienne pour des raisons diverses (la foudre par exemple) mettant instantanément hors de service l'installation donnant la verticale. Pour ces raisons on est conduit-à compléter l'installation par un horizon artificiel de secours du type ancien à gyroscope intégré de grande fiabilité, d'un prix-modéré et dont les types les plus perfectionnés donnent une indication exploitable encore plusieurs minutes après la coupure de l'alimentation électrique, le gyroscope continuant à tourner sur son erre. Il est prouvé, par des exemples nombreux, qu'un tel horizon peut permettre de sauver un avion en difficulté. La place étant généralement très mesurée sur les planches de bord, l'horizon de secours est d'un format réduit et placé un peu à l'écart. Pour ces deux raisons son utilisation, quand elle s'avère nécessaire, n'est pas toujours très commode. L'invention permet de doter un instrument principal de pilotage, en principe de grandes dimensions et de grande sensibilité, de la précision domlée par ]-a centrale gyroscopique pour les informations de tangage et de roulis, dans les conditions normales d'utilisation et de lui donner, en outre, la possibilité de fonctionner en secours comme un horizon à gyroscope à érecteur intégré. D'autre caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés sur lesquels la 4 figure 1 est une vue en perspective, schématique, d'une instaLlation selon l'invention ; et la figure 2 est une vué en perspective également, montrant des ser-vo-mécani.smes et leur relation avec des éléments de l'instrurï?nt de pilotage. l'instrument entrant dans une installation selon l'invention peut etre constitué essentiellement par un horizon à gyroscope à érecteur intégré d'un type connu. le gyroscope est muni sur chacun de ses axes de susper- sion - tangage et roulis - d'un transmetteur électrique (1) et (2) d'un type quelconque, par exemple un synchro-transmetteur. les indications de ces transmetteurs sont comparées avec les indications de transmetteurs correspondants (3) et (4) d'une centrale gyroscopique, dans deux organes appropriés (5) et (6) d'où sortent des signaux électriques (S et traduisant les écarts angulaires de tangage et de roulis du gyroscope de l'instrument par rapport à la centrale gyroscopique.Ces signaux amplifiés sont utilisés pour déplacer, à l'aide de servo-mécanismes (7) et (8) 7a maquette (9), en tangage et en roulis. le déplacement en roulis est également communiqué à la graduation circulaire de roulis (10) de l'ins- triment. On apporte ainsi aux indications donnes par l'instrument les corrections qui lui confèrent la meme précision que la centrale gyroscopique. Il convient de remarquer que les erreurs du gyroscope de verticale à érecteur qui résultent des accélérations diverses dues au déplacement de l'avion se manifestent lentement et sont d'une amplitude faible. les déplacements qui sont communiqués aux éléments, habituellement fixes, du cadran de l'instrlment, sont donc peu apparents pour le pilote qui n'en ressent aucune gene. les servo-mécanismes d tangage et de roulis travaillent en permanence contre un système mécanique à ressort qui les rappelle automatiquement à leur position zéro en cas de suppression de l'alimentation électrique Celle-ci peut être involontaire et due à une panne électrique, ou commandée volontairement, par exemple si les écarts angulaires dc- tanga- ge stade roulis entre l'instrument et la centrale g-r os copi- que dépassent une valeur que l'on s'est fixée. CeE-- disposi- tifs électriques peuvent etre d'un type connu quelconque. Enfin, il est possible d'introduire le réglage manuel mécanique de la maquette par un bouton, comme il est montré à la figure 2. La maquette (9) est montée sur une couronne qui porte la graduatioll des roulis (io) devant laquelle se déplace l'index de lecture habituel (11) lié à l'anneau de suspension du gyroscope. La couronne (10) peut tourner sur elle-meme grâce à un guidage constitué par exemple par des galets non repré sentés. La maquette (9) comporte un pied (9a) qui peut se déplacer verticalement par rapport à la couronne (10) dans des glissières (12). Une deuxième couronne rotative (13) se trouve placée derrière la couronne (10). Elle porte un doigt (14) engagé dans une fourchette (15) solidaire du pied de la maquette (9). le servo-mécanisme de roulis est constitué par un moteur (16) qui entraîne, par des engrenages (18), un capteur électrique (17) délivrant le signal de retour d'asservissement, et la couronne (10), dentée sur sa périphérie, par un pignon denté (19). La même rotatlon est communiquée à la couronne (13), dentée sur sa périphérie, par des roues dentées (20) et (21), le planétaire (22) d'un différentiel mécanique dont le satellite (23) entrante le pl anétaire (24) qui engrè ne avec la couronne (13). Une came en coeur (25) sur laquelle appuie en permanence un galet (26) grave à un ressort (27), constitue le rappel automatique à zéro indiqué plus haut. lo servo-mécanisme de tangage est constitué par un moteur (28), qui entraîne, parades engrenages (30), un capteur électrique (29) délivrant le signal de retour d'asservissement, et la couronne dentée (1, ), par la chalande d'engrenages suivante pigilon (31), planétaire (32), satellite (33) réuni par son arbre support à une roue dentée (34) qui entrain une roue (35) fixée à ltarbre portant le satellite (23) qui, par le planétaire (24), entrain la couronne (1 3). Une came en coeur (36) sur laquelle appuie en permanence un galet (37) grace à un ressort (38), constitue le rappel automatique à zéro indiqué plus haut. le fonctionnement peut etre résumé ainsi : la correction de roulis introduite par le moteur (16) fait tourner simultanément et du même angle les deux couronnes (10) et (13). La correction de tangage introduite par le moteur (28) fait tourner la couronne (13) seule qui, par le jeu du doigt (14) et de la fourchette (15) fait mouvoir verticalement la maquette (9) dans ses glissières (12). Un bouton (39) placé sur la face avant de l'instrument, par le pignon (40) et le planétaire (41), permet d'introduire le réglage de maquette manuel, habituel dans les horizons artificiels. Bien entendu, comme il a été dit précédemment, l'instrument ainsi décrit peut être complété par tous les organes qu'on trouve habituellement dans les directeurs de vol. De plus, les transmetteurs de tangage et de roulis peuvent autre utilisés pour distribuer ces informations à d'autres équipements de l'avion. Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter des équivalences dans ses éléments constitutifs sans, pour autant, sortir du cadre de ladite invention qui est défini dans les revendications qui suivent. RENTEl4DICATIOITS 1. Procédé dtintroduction d'informations de roulis et de tangage dans un horizon artificiel, de préférence un horizon à gyroscope de verticale à érecteur mécanique intégré, caractérisé en ce qu'il consiste - à associer l'instrument à une centrale gyroscopique, en tant, à la fois, qu'instrument principal de pilotage et instrument de secours en cas de panne de la centrale gyroscopique, - à comparer les signaux émis par des transmetteurs électrique s placés sur les axes de suspension - tangage et roulis - de l'instrument, à ceux émis par les transmetteurs électriques tangage et roulis de- la centrale, - à obtenir des signaux traduisant les écarts angulaires de tangage et de roulis du gyroscope de l'instrument par rapport à la centrale gyroscopique, - à utiliser ces signaux pour pbtenir, pour l'instrument, en lui conférant la précision de la centrale, des corrections aux indications de roulis et de tangage qu'il donne. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les corrections sont introduites par déplacements communiqués aux éléments habituellement fixes du cadran de l'instrument, ces déplacements n'occasionnant aucune gêne au pilote, parce que lents et peu apparents. 3. Installation comportant un instrument de pilotage, de préférence un horizon artificiel à gyroscope de verticale à érecteur mécanique intégré, maquette de symbolisation et graduation circulaire de roulis, mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comprend des transmetteurs électriques sur les axes de suspension - tangage et roulis - du gyroscope de l'instrument, un organe comparateur du signal de roulis de la centrale gyroscopique et du signal du transmetteur roulis du gyroscope, un autre organe comparateur du signal de tangage de la centrale et du signal du transmetteur tangage du gyroscope, les Ei- gnaux de sortie de ces organes comparwLe-ui-s étant utilisés pour obtenir des déplacements de la maquette en roulis et en tangage. ç. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les signaux de sortie des organes comparateurs sont utilisés pour obtenir, d'une part, un déplacement rotatif d'une couronne portant la graduation circulaire de roulis ce qui permet d'introduire une correction de roulis à la maquette laquelle est montée sur ladite couronne de roulis et, d'autre part, un déplacerent vertical de la maquette par rappot à la couronne de roulis ce qui permet d'introduire une correction de tangage. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'un serve-mécanisme commandé par le signal de sortie du comparateur roulis effectue le déplacement rotatif de la couronne de roulis, ainsi que le déplacement rotatif d'une deuxième couronne selon un même angle et simlStanément avec la couronne de roulis. 6. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'un servo-mécanisme commandé par le-signal de sortie du comparateur tangage intervient dans le déplacement rotatif de la deuxième couronne laquelle est reliée à la maquette, ce qui permet, ainsi, d'obtenir le déplacement de la maquette par rapport à la couronne de roulis et d'introduire la correction de tangage. 7. Installation selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que la maquette est montée dans une glissière fixée sur la couronne de roulis et en ce liaison mécanique est établie entre la deuxième couronne et la maquette. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'un doigt prévu sur la deuxième couronne coopère avec une fourchette constituant un prolongement de la maquette. 9. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le servo-mécanisme de roulis comprend, outre un moteur à boucle d'asservissement, une attaque de la couronne de roulis et une attaque de la deuxième couronne par l'un des planétaires d'un différentiel, lequel planétaire est également en prise a-çec l'attaque de la couronne de roulis. 10 Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que le servo-mécanisme de tangage comprend, outre un moteur à boucle d'asservissement, une attaque de la deuxième couronne par l'un des planétaires d'un différentiel, l'axe portant le satellite de ce différentiel étant en prise avec l'axe portant le satellite du différentiel du servo-mécanlsme de roulis. 11. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisée en ce que chaque servo-mécanisme comprend un dispositif de rappel à zéro en cas de suppression de l'alimentation électrique, ou de la panne de la centrale gyroscopique, ou d'écarts angulaires de tangage et/ou de roulis, entre l'instrument et la centrale gyroscopique, dépassant une valeur que l'on s' est fixée. -12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que le dispositif de rappel à zéro est une came en coeur sur laquelle appuie, en permanence, un galet presseur. 13. Installation selon l'une quelconque des revendications 1, 6 et 10, caractérisée en ce qu'un bouton de commande manuel attaque l'autre planétaire du différentiel du servomécanisme de tangage, pour permettre le réglage manuel habituel dans les horizons artificiels, vers le haut et vers le bas de la maquette.