Brevet FR2450198A1 — publié le 19800926

La présente invention est relative aux dispositifs de commande des gaz pour aéronefs, et elle s'applique plus particulièrement aux dispositifs de coinmandc des gaz comportant une détection et une compensation du cisaillement du vent. I1 existe dans la technique antérieure des dispositifs de commande des gaz assurant une détection et une compensation du cisaillement du vent. Toutefois, ces dispositifs de la technique antérieure comportent des circuits de détection et de compensation du cisaillement du vent qui rejettent des informations dont la présente Demanderesse a découvert qu'elles sont utiles à exploiter pour réduire les fluctuations ou sautes erratiques de vitesse de l'aéro- nef sous turbulence moyenne et forte. Le but fondamental de la présente invention est par conséquent de réaliser un circuit pour la détection du cisaillement du vent et d'élaborer un signal de compensation de cisaillement du vent dans lequel des informations contenues dans des portions de ce signal qui sont rejetées par un limiteur du circuit se trouvent conservées pour être traitées d'une façon permettant de réduire les fluctuations ou sautes erratiques de vitesse de l'aéronef sous turbulence moyenne et forte. A cet effet, la pressente invention propose un circuit de détection et de compensation de cisaillement du vent comprenant en combinaison: un circuit détecteur de cisaillement propre à réagir à des signaux représentatifs de la vitesse de l'air et de l'accélération longitudinale pour fournir un premier signal de sortie; et un circuit de compensation comportant une borne d'entrée adaptée à recevoir ledit premier signal de sortie et une borne de sortie propre à fournir un signal de compensation de cisaillement du vent, ledit circuit de compensation comprenant un circuit limiteur monté entre ladite borne d'entrée et ladite borne de sortie, un circuit soustracteur monté entre l'entrée et la sortie dudit circuit limiteur de façon à fournir un signal additionnel, un circuit de fil trage. propre à réagir audit signal additionnel en fournissant un signal de sortie filtré et un circuit additionneur relié à ladite borne de sortie de façon à additionner ledit signal de sortie filtre pour délivrer ledit signal de compensation de cisaillement du vent a ladite borne de sortie. Les buts, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront pulsa mplemcnt de la description donnée ci-après à titre d'exemple non limitati f en réféi ence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est un schéma d'un dispositif de la technique antérieure (figure 5 du brevet des EtaLs-Unis n 3840200); et la figure 2 est un schéma d'une forme de réalisation d'un dispositif de commande des gaz à compensation de turbulence selon la présente invention. En se reportant à la figure 1 (qui correspond à la figure 5 du brevet des Etats-Unis n 3 840 200 précité) , on pourra noter que ce schéma complet d'un dispositif de commande des gaz de la technique antérieure comportant une compensation des turbulences met en oeuvre une détection et une détection de cisaillement réalisée pa-r des circuits 58 et 60 pour fournir la composante de signal de correction de cisaillement du vent AV. On peut se reporter aux figures 3, 4 et 5 du brevet des Etats-Unis n0 3 840 200 précité et à la description qui les y accompagne pour comprcndre plus clairement l'agencement du dispositif, et e particulier l'idée qui est à la base des circuits de détection et de compensation de cisaillement 58 et 60.On pourra ainsi comprendre plus clairement la façon dont le signal de sortie AV du circuit d'élimination et de retard 58 est engendré, et par conséquent la façon dont il peut être exploité sur la ligne 701 (figure 2) et traité pour former, comme on le verra dans ce qui suit, le signal de seuil de rafales 729. Cette compréhension facilitera davantage la comparaison et l'estimation des caractéristiques et avantages du circuit 600 de la figure 2 par rapport à ceux du circuit de retard à vitesse limitée 60 de la figure 1. On va à présent considérer brièvement l'agencement du circuit détecteur de cisaillement à faible sensibilité aux turbulences comprenant les circuits 58 (des figures 1 et 2) et 60 (de la figure 1), destiné à fournir le terme de correction tV devant être retranché au signal Vb, le signal Vb étant fourni par une centrale à inertie 22a comportant un accéléromètre 22b et un gyroscope de mesure de tangage 22c. Sous ce rapport, un filtre simple du type à élimination et retard complémentaires présentant une constante de temps de 10 secondes fournissait des performances convenables à l'égard du cisaillement du vent. Ceci permet de faire croître AV avec une vitesse de 0,1 noeud par seconde2 pour une excitation échelon de 1 noeud par seconde.La limite de vitesse du circuit limiteur 50 du circuit de retard à vitesse limitée 60 de la figure 1 peut par con séquent être réglée 0,1 noeud par seconde pour un gain de boucle K5 dc 0,1. Une autre coisidértion j n tervion dalls la sélection des valeurs des gains respectifs K4 et K5 des circuits amplificateurs 46 et 52 et de la limite de vitesse du circuit limiteur 50 du dispositif de la figure 1.Plus basse la limite de vitesse sélectionée, et plus grande la valeur adoptée pour le gain N4, plues est grande la partie du temps pendant laquelle le circuit limiteur de vitesse 50 se trouve saturé par les turbulences, en empêchant ainsi la génération par les circuits 58 et 60 d'un signal AV à retrancher au signal Vb pour former un signal V représentatif de l'accélération longitudinale qui est corrigé en fonction du cisaillement du vent. La détection et la compensation de cisaillement réalisées par les circuits 58 et 60 monts entre le canal du signal VE et les canaux du signal V seraient dans un tel cas nuisiblement affectées par le b niveau de turbulence. Cet effet nuisible est réduit au minimum dans l'ayencement de la figure 1 en adoptant respectivement pour K et 2 4 pour K5 les valeurs 5 et 0,2 noeuds par seconde . Ces valeurs atté- nuent suffisamment la réponse aux turbulences du circuit détecteur de cisaillement sans déteriorer l'immunité aux turbulences du dispositif de commande automanette.Le détecteur de cisaillement utilise en tant que grandeur d'entrée le signal d'erreur de vitesse de l'air VE sans affecter les performances de réponse du dispositif de commande automanette aux variations transitoires de la vitesse de l'air. Pour une apparition brusque d'un cisaillement de vent de 1,0 noeud par seconde en air calme, la valeur de crête de l'erreur de vitesse de l'air reste limitée à environ 4 noeuds. Sur les figures 1 et 2, une autre caractéristique avantageuse des dispositifs de commande automanette du type à ordre de vitesse est à relever en ce qui concerne le mode de fonctionnement ayant lieu lorsque l'une ou l'autre des positions limites d'avancement et de retrait de la commande des gaz se trouve atteinte. Lorsque l'une ou l'autre de ces positions d'automanette est détectée par fermeture de l'un des interrupteurs de fin de course de commande des gaz 70 et 72, il apparaît à la sortie 74a d'un circuit logique de limite de course d'automanette 74 un signal de désenclenchement de boucle d'asservissement qui fait fermer à un moyen de commutation 76 un trajet de signal qui part de la sortie d'un additionneur 26 et traverse un amplificateur de synchronisation 78 pour revenir aboutir à l'entrée d'un additionneur 19, en assurant ainsi la synchronisation à zéro du signal d'entrée de commande total du servomoteur JO. Les dispositifs de commande automanette sont réenclen chues ultérieurement lorsque la somme R1VE+Il2V change de signe (polarité par rapport à zéro).L'un ou l'autre des circuits détecteurs de signe 80 ct 82 détecte le passage à la i,l;iit positive ou à la polarité négative, respectivement, dE cclte somme, qui apparaît à la sortie d'un circuit additionneur 18. Ces circuits destinés à fournir une anticipation de l'ordre de commande des gaz pour faire quitter à la commande des gaz la position limite agissent par conséquent proportionnellement à V, comme il en est besoin pour assurer asymptotiquement la capture de la vitesse de consigne VSEL sélectionnée au moyen d'un sélecteur manuel 24a.L'erreur totale dTcrlD-s T de positionnement du servo-moteur est synchronisée à zéro lorsque le circuit de commutation 76 est dans la position désenclenchée pour permettre au servo-moteur 10 de quitter sa position limite sans transition brusque. Une telle transition brusque pourrait se produire sous l'effet de la présence du signal de commande de positionnement proportionnel à l'accélération qui est transmis à travers l'amplificateur 28 et est présent en tant que signal d'entrée de l'additionneur 26 si ce signal n'était pas annulé par la boucle de synchronisation.Sous la commande d'un circuit d'attaque de relais 92a, le moyen de commutation 76 nasse dans la position d'enclenchement (qui est sa position représentée sur les figures 1 et 2) lorsque la circuit d'un circuit ET 92 est à l'état haut, ce qui nécessite qu'un interrupteur d'enclenchement 90 soit fermé (position représentée sur les figures 1 et 2) et que la sortie de chacun des deux circuits NON-ET 300 et 301 soit à l'état haut. La sortie du circuit NON-ET 300 est normalement à l'état haut, excepté lorsque le circuit 70 est à l'état haut, ce qui signifie que la limite d'avancement de la commande des gaz est atteinte, et que la sortie du circuit détecteur de signe 82 est à l'état bas, ce qui signifie en outre qu'aucun ordre de rappel de la commande des gaz vers l'arrière n'est présent, si bien que dans ce cas, les deux entrées du circuit NON-ET 300 sont à l'état haut et que la sortie de ce même circuit est à l'état bas.La sortie du circuit NON-ET 301 est normalement à l'état haut, excepté lorsque le circuit 72 est à l'état haut, ce qui signifie que la limite de retrait de la commande des gaz est atteinte, et que la sortie du circuit détecteur de signe 80 est à l'état bas, ce qui signifie en outre qu'aucun ordre d'avancement de la commande des gaz n'est présent, si bien que dans ce cas, les deux entrées du circuit NON-ET 301 sont à l'état haut et que la sortie de ce même circuit est à l'état bas. La valeur du gain de l'amnlificateur de synchronisation de K 78 détermine la rapidité avec laquelle l'erreur de position est annulée. Pour un facteur de gain de 10, l'erreur de position s 'an- nule en moins de 1 seconde. La boucle d'asservissement associée au servo-moteurdeposition- nement 10 comprend un moyen tachymétrique 84 faisant rétro-agir la sortie du servo-moteur 10 sur une entrée du circuit additionneur 19. Si le moteur du servo-moteur f0 tourne à une vitesse donnée, la position T de la commande des gaz est une fonction en rampe.Mathé- matiquement, le déplacement ##T de la commande des gaz est l'intégrale de la vitesse du servo-moteur ou de la commande des gaz, de sorte que NdT =';T/S Le tachymètre 84 est en fait une génératrice qui fournit un signal proportionnel à la vitesse angulaire du moteur du servo-moteur 10 ou proportionnel à la dérivée de la position de la conunande des gaz, et on a donc FT = Sf6T.Le signal de retour d'asservissement représentatir de la position de la commande des gaz est obtenu en utilisant le signal tachymétrique KTS##T = KTFT, qui est ensuite intégré par le circuit intégrateur 16 en donnant (KT/S)#T = SThdTt ce qui fournit un signal de sortie proportionnel au déplacement effectif ##T effectué pour annuler le signal d'ordre de positionnement de commande des gazZ6T CMD dans le circuit additionneur 26.Le servo-moteur 10 se voit donc appliquer par la sortie de l'additionneur 26 un signal qui est proportionnel à la dif lérence entre l'ordre de positionnement de commande des gaz élaboré dans les dispositifs des figures 1 et 2 conformément à la loi de régulation d'automanette de ces dispositifs et le signal représentatif du déplacement effectif Adm de la commande des gaz. Le servomoteur 10 de commande des gaz tournera par conséquent avec une vitesse angulaire proportionnelle à l'erreur de position de la commande des gaz 94, et il ne s'arrêtera que lorsque l'erreur de position vraie aura atteint la valeur zéro. Le servo-moteur 10 est accouplé à l'organe de commande des gaz ou doseur 94 par l'intermédiaire d'un embrayage 96 qui est normalement en prise. Les leviers de commande des gaz 98 qui indiquent la position de l'organe de commande des gaz règlent le débit de com bustiblc alimentant le moteur 99 de l'aéronef 22, en donnant lieu à l'application d'un Poussée AT à ce dernier. Lorsque le pilote applique aux leviers de commande des gaz une force désignée par "AdT PILOTE', l'embrayage 96 se désaccouple, de sorte que le servo-moteur de commande des gaz 10 cesse d'entraîner les leviers. Ceci permet au pilote de reprendre manuellement la commande des gaz à tout moment. Comme on l'a indiqué plus haut, le dispositif perfectionné de la figure 2 comporte des circuits de détection ct de compensation du cisaillement du vent 58 et 600 qui fournissent le signal de compensation de cisaillement du vent AV. Dans le circuit de détection de cisaillement 58 de la figure 2, il est à noter que la deuxième entrée du circuit combinateur 44 reçoit un signal qui est représentatif de la vitesse de l'air et non pas, comme c'est le cas dans le circuit 58 du dispositif de la figure 1, de l'erreur de vitesse de l'air.Dans le circuit de compensation 60 du dispositif de la figure 1, le circuit limiteur 50 rejette l'information contenue dans les signaux dépassant les limites, ce qui donne lieu a des sautes de vitesse sous tourbulence moyenne et forte, ces sautes étant en rapport direct avec l'asymétrie entre les crêtes positives et les crêtes négatives du signal à l'extérieur des limites.Par contre, le circuit de compensation 600 du dispositif selon l'invention (figure 2) conserve l'information dépassant la limite (signal 631 moins signal 636) en assurant une amplification de celle-ci avec un gain K7 par un circuit amplificateur 616 et une intégration ultérieure par un circuit intégrateur 618, cependant que le signal limité apparaissant en 633 est lui aussi traité d'une façon similaire par amplification avec un gain K5 par un circuit amplificateur 606 et intégration ultérieure par un circuit intégrateur 608. Le trajet qu'emprunte le signal 640 en subissant une amplification à faible gain 5 à travers un circuit amplificateur 614 po,ur être appliqué au circuit combinateur 612 assure une égalisation sans conséquence dynamique. On voit donc que le circuit 600 réalise un dédoublement de trajet des signaux grâce auquel le signal intérieur aux limites du circuit limiteur 604 se trouve filtré légèrement pour donner au dispositif une réponse rapide, cependant que le trajet du signal dépassant les limites procure un flitrage plus énergique pour assurer la réjection du bruit. Sous turbulence moyenne ou forte, le signal 643 contient beaucoup de bruit, et il est atténué par le circuit a filtre passe-bas 620 avant d'être introduit pour addition en 627 dans le circuit combinateur 610 afin de fournir le signal 623 représentatif de AV. Plus précisément, dans le circuit de commande des gaz à compensation des turbulences selon l'invention représenté sur la figure 2, la détection et la compensation du cisaillement du vent sont réalisées par le circuit d'élimination et de retard 58 et par le circuit de com)ensation 600, où le signal d'entrée 621 représentatif de AV qui est délivré a la borne de sortie 601 du circuit d'élimination et de retard 58 est appliqué à une première entrée d'un premier circuit combinateur 602. Le signal de sortie 628 disponible à la borne de sortie 632 du circuit combinateur 602 est transmis suivant un premier trajet de signal 629 à un circuit limiteur 604 et suivant un autre trajet de signal 636 à une première entrée d'un deuxième circuit combinateur 612.Le signal-de sortie 633 du circuit limiteur 604 est transmis suivant un trajet de signal 631 pour attaquer une deuxième entrée du deuxième circuit combinateur 612, ainsi que suivant un trajet de signal 635 pour attaquer le circuit amplificateur 606. La sortie du circuit amplificateur GOG est reliée par un trajet de signal 638 au circuit intégrateur 608, la sortie 639 du circuit intégrateur 608 étant reliée par l'intermédiaire de la borne 641 de façon a appliquer un premier signal d'entrée 626 à un troi sieme circuit combinateur 610. Un trajet de signal 640 partant de la borne 641 et traversant le circuit amplificateur 614 aboutit à une troisième entrée du deuxième circuit combinateur 612 en constituant le trajet d'égalisation considéré plus haut dans le traitement de signaux de type particulier qu'effectue le circuit 600.Le trajet de signal de sortie 636 du deuxième circuit combinateur 612 traverse en série le circuit amplificateur 616 et le circuit intégrateur 618 pour aboutir à une borne commune 644, cette borne commune 544 étant reliée d'une part à une troisième borne d'entrée du premier circuit combinateur 602 et d'autre part au circuit à filtre passe-bas 620 pour fournir un signal 627 contenant de l'information utile d'origine extérieure aux limites du limiteur 604, ce signal 627 étant appliqué en tant que deuxième signal d'entrée au troisième circuit combinateur 610. Le signal de sortie 623 (représentatif de AV) du troisième circuit combinateur 610 est appliqué à l'une des entrées d'un circuit combinateur 56 du dispositif de la figure 2 pour fournir un signal qui est corrigé vis-à-vis du cisaillement comme l'est le signal AV dans le dispositif de la figure 1. Une autre caractéristique qui a été mentionnée plus haut en ce qui concerne le dispositif de la figure 2 fait intervenir un trajet de circuit qui est inséré entre la borne de sortie 601 du circuit d'élimination et de retard 58 et l'une des entrées du circuit additionneur 18 à l'effet de fournir un signal de seuil de rafales 729 destiné à assurer une augmentation de la vitesse lorsque le niveau de turbulence croît. Le signal AV représentatif du mouvement de la masse d'air par rapport au sol varie rapidement en cas de turbulence, et il est transmis de la borne de sortie 601 à un redresseur 705 à travers un filtre passe-haut 703 de sorte que les composantes à fréquence élevée du signal précité se trouvent redressées pour traverser ensuite le circuit combinateur 711.Ainsi, les valeurs dépassant le niveau de seuil 709 apparaissent à la borne 713 et à une première borne d'entrée d'un circuit combinateur 715, et elles se trouvent appliquées en tant que signaux d'entrée 721 à un circuit à filtre passe-bas et à limiteur 723 dont les limites sont de zéro et d'environ dix noeuds, ce qui assure une limitation de l'amplitu- de de l'ordre "vol rapide" appliqué au circuit combinateur 18 du dispositif de commande des gaz de la figure 2. Le signal de sortie 725 du circuit à filtre passe-bas et à limiteur 723 est ensuite transmis à un circuit amplificateur 727 dont le signal de sortie 729 ou signal de seuil de rafales attaque l'une des entrées du circuit additionneur 18. Un moyen de commutation normalement ouvert 717 qui est monté entre la borne 713 et un trajet de circuit 719 aboutissant à une deuxième entrée du circuit combinateur 715 se ferme lors de l'extension des volets d'atterrissage dans la configuration d'atterrissage de l'aéronef, ce qui provoque un doublement de l'amplitude du signal de seuil de rafales 729 afin de procurer une marge de vitesse accrue en cas de turbulences à l'atterrissage. REVENDICATION Circuit de détection et de compensation de cisaillement du vent, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison: un circuit détecteur de cisaillement propre à réagir à des signaux représentatifs de la vitesse de l'air et de l'accélération longitudinale pour fournir un premier signal de sortie; et un circuit de compensation comportant une borne d'entrée adaptée à recevoir ledit premier signal de sortie et une borne de sortie propre à fournir un signal de compensation de cisaillement du vent, ledit circuit de compensation comprenant un circuit limiteur monté entre ladite bbrne d'entrée et ladite borne de sortie, un circuit soustracteur monté entre l'entrée et la sortie dudit circuit limiteur de façon à fournir un signal additionnel, un circuit de filtrage propre à réagir audit signal additionnel en fournissant un signal de sortie filtré et.un circuit additionneur relié à ladite borne de sortie de façon à additionner ledit signal de sortie filtré pour délivrer ledit signal de compensation de cisaillement du vent à ladite borne de sortie.