Brevet FR2450202A1 — publié le 19800926

La présente invention est relative aux dispositifs de commande des gaz pour aéronefs, et plus particulièrement aux dispositifs de commande 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. Cependant, ces dispositifs de la technique anterieure comportent des circuits de détection et de compensation du cisaillement du vent qui rejettent des informations dont la presente Demanderesse a découvert qu'elles sont utiles à exploiter pour rduirc les fluctuations ou sautes erratiques de vitesse de l'aéro- nef sous turbulence moyenne et forte. Le but fondamental de la présente invention est de réaliser un dispositif couplé à un circuit détecteur de cisaillement du vent à l'effet de redresser les composan es à fréquence élevée du signal de sortie et de filtrer l'excédent par rapport à une valeur de seuil pour former un signal de seuil de rafales destiné à porter la vitesse de l'aéronef à une valeur supérieure à celle sélection- née par l'équipaqe. La présente invention repose a cet effet un dispositif de régulation automarette pour aerenef qui comprend en combinaison: un moyen comportant un premier canal de commande de signal destiné traiter un signal représentatif de terreur de vitesse de l'air; un moyen comportant un deuxième canal de commande de signal destiné à traiter un signal représentatif de l'accélération longitudinale inerticlle;; un moyen propre a combiner les signaux de sortie desdits premier et deuxième canaux ae commande de signal pour former un signal d'ordre de commande des gaz; un moyen propre à fournir un signai représentatif de la vitesse de l'air; un moyen à circuit d'élimination t de retard monté entre ledit deuxième canal de commande de signal et ledit moyen propre à fournir un signal représentatif de la vitesse de l'air; un circuit de traitement de signal monté en série entre la sortie dudit moyen à circuit d'élimination et de retard et ledit deuxieme canal de commande de signal, ledit circuit de traitement de signal comportant un circuit limiteur et un moyen soustracteur propre à retrancher le signal limité au signal d'entrée disponible en amont dudit circuit limiteur pour former un signal de reste, ledit circuit de traitement de signal comportant en outre un circuit de filtrage propre à traiter ledit signal de reste et un moyen à circuit combinateur propre à additionner ledit signal limité et le signal de reste traIté; et un moyen générateur de signal de seuil de rafales monté entre ladite sortie dudit moyen à circuit d'élimIntion ct de retard et ledit premier canal de commande de signal. Les buts, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus amplement de la description détaillée qui est donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif en réfé- rence aux dessins annexes, sur lesquels: la figure 1 est un schéma d'un dispositif de la technique antérieure (figure 5 du brevet des Etats-Unis n" 3 840 200); et la figure 2 est un schéma d'une forme de nlisation d'un dispositif de commande des gaz à compensatIon de turbulence selon la présente invention. En se reportant a la figure 1 ( qui correspond à la figure 5 du brevet des Etats-Unis nO 3 840 200 cité plus haut), on pourra noter que ce schéma complet d'un dispositif de commande des gaz de l'art antérieur comportant une compensation des turbulences met en oeuvre une détection et une compensation de cisaillement réalisée par 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 nO 3 840 200 précité et à la description qui les y accompagne pour çomprendre plus clairement l'agencement du dispositif, et en particulier l'idée qui est à la base de l'évolution 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 donc 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 AV devant être retranché au signal Vbf 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 60 a vitesse limitée de la figure 1 peut par conséquent être réglée à 0,1 noeud par seconde2 pour un gain de boucle K5 de 0,1. Une autre considération intervient dans 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 est la limite de vitesse sélectionnée, et plus grande la valeur adoptée pour le gain K4, plus 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 montés entre le canal du signal VE et les canaux du signal Vb seraient dans un tel cas nuisiblement affectées par le niveau de turbulence. Cet effet nuisible est réduit au minimum dans l'agencement de la figure 1 en adoptant respectivement pour K4 et 5 les valeurs 5 et 0,2 noeuds par seconde2. Ces valeurs atténuent suffisamment la réponse aux turbulences du circuit détecteur de cisaillement, et ne détériorent pas 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 vitesse de l'air. Pour une apparition brusque d'un cisaillement de vent de 1,0 noeud par seconde dans de l'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 10. Lcs dispositifs de commande automancttc sont réenclenchés ultérieurement lorsque la somme KîVE + K2V change de signe tpo- larité par rapport à zéro) . L'un ou l'autre des circuits détecteurs de signe 80 et 82 détecte le passage à la polarité positive ou négative, respectivement, de cette 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 FTCMD-AFT 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'en trée 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 passe dans la position d'enclenchemement (qui est sa position représentée sur les figures 1 et 2) lorsque la sortie 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 de 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, excepte 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 cc cas, les deux entrées du circuit NON-ET 300 sont à l'état haut ct 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 dressent, si bien que dans ce cas, les deux entres du circuit NON ET 301 sont à l'étant haut et que la sortie d ce même circuit est à l'état bas. La valeur du gain de l'amplificateur 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'annulle en moins de 1 seconde. La boucle d'asservissement associez au servo-moteur de positionnement 10 comprend un moyen tachymetriquc 84 faisant rétroagir la sortie du servo-moteur 10 sur une entrée du circuit additionneur 19. Si le moteur du servo-moteur 10 tourne à une vitesse donnée, la position de la commande des gaz T est une fonction en rampe.Mathématiquement, le déplacement AST de la commande des gaz est l'intégrale de la vitesse du servo-moteur ou de la commande des gaz, de sorte quei;ST = eT/S. Le tachymètre 84 est en fait un générateur qui fournit un signal proportionnel à la vitesse angu laire du moteur du servo-moteur 10 ou proportionnel à la dérivée de la position de la commande des gaz, et on a donc 5T = SAS T Le signal de retour d'asservissement représentatif de la position de la commande des gaz est obtenu en utilisant le signal tachymétrique KTStET = IsTST , lequel est ensuite intégré par le circuit intégrateur 16 en donnant (KT/S),RT=NTaN3T, ce qui fournit un signal de sortie proportionnel au déplacement effectif AST utilisé pour annuler le signal d'ordre de positionnement de commande des gaz ##T 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 différence 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 AS T de la commande des gaz.Le servo-moteur 10 de commande des gaz tournera par conséquent avec une vitesse angulaire proportionnelle à l'er reur ce 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. Lcs leviers de commande des gaz 98 qui indiquent la position de l'organe de commande des gaz relent la quantité de combustible alimentant le moteur 99 de l'aéronef 22, en donnant lieu à l'application d'une poussée AT à ce dernier. Lorsque le pilote applique aux leviers de commande des gaz une force désignée par "##T 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 perfectionne de la figure 2 comporte des circuits de détection et de compensation du cisaillement du vent 58 et 600 qui fournissent le signal de corpensation de cisaillement du vent ,tV. 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 à des sautes de vitesse sous turbulence moyenne et forte, ces sautes étant en rapport direct avec l'asymétrie entre les crêtes positives et 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 iui 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 K5 à travers un circuit amplificateur 614 pour 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 assure un filtrage plus énergique pour assurer la éjection du bruit. Sous turbulence moyenne ou forte, le signal 643 contient beaucoup de bruit, et il est atténué par le circuit à filtre passebas 620 avant d'être introduit pour addition en 627 dans le circuit combinateur 610 pour donner le signal 623 représentatif de aV. Plus précisément, dans le dispositif 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 compensation 600, où le signal d'entrée 621 représentatif de AV qui est délivré à 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 également que suivant un trajet de signal 635 pour attaquer le circuit amplificateur 606. La sortie du circuit amplificateur 606 est reliée par un trajet de signal 638 au circuit intégrateur 608, la sortie 639 du circuit intégrateur 608 étant reliée par l'intérmédiaire de la borne 641 de façon à appliquer un premier signal d'entrée 626 à un troisième 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 644 étant reliée d'une part à une troisième borne d'entrée du premier circuit combinateur 602 et étant reliée d'autre part au circuit à filtre passe-basv620 pour fournir un signal 627 contenant de l'information utile d'origine extérieure aux limites du limiteur 604, ce signal 627 étant appliqué cn 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-àdis 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 trouvvent redresses 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 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'amplitude 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 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. R E V E N D I C A T I O N Dispositif de régulation automanette pour aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen comportant un premier canal de commande de signal destin à traiter un signal représentatif de l'erreur de vitesse de l'air; un moyen comportant un deuxième canal de commande de signal destine à traiter un signal représentatif de l'accélération longitudinale inertielle; un moyen propre à combiner les signaux de sortie desdits premier et deuxième canaux de commande de signal pour former un signal d'ordre de commande des gaz; un moyen propre à fournir un signal représentatif de la vitesse de l'air; un moyen à circuit d'élimination et de retard monté entre ledit deuxième canal de commande de signal et ledit moyen propre à fournir un signal représentatif de la vitesse de l'air; un circuit de traitement de signal monté en série entre la sortie dudit moyen à circuit d'élimination et de retard et ledit deuxième canal de commande de signal, ledit circuit de traitement de signal comportant un circuit limiteur et un moyen soustracteur propre à retrancher le signal limité au signal d'entrée disponible en amont dudit circuit limiteur pour former un signal de reste, ledit circuit de traitement de signal comportant en outre un circuit de filtrage propre à traiter ledit signal de reste et un moyen à circuit combinateur propre à additionner ledit signal limité et ledit signal de reste traité; et un moyen générateur de signal de seuil de rafales monté entre ladite sortie dudit moyen à circuit d'élimination et de retard et ledit premier canal de commande de signal.