Brevet FR2516046A1 — publié le 19830513

La présente invention concerne les hélicoptères et plus précisément les appareils de réglage de l'orienta- tion du plateau cyclique d'un hélicoptère. Le réglage du plateau articulé ou cyclique d'un hélicoptère est en fait le réglage de l'orientation du plateau de commande du rotor principal Ce plateau articulé a un degré de liberté en translation, appelé "collectif" et deux degrés de liberté en rotation, appelés "roulis" et "tangage" En général, le réglage de l'orien- tation du plateau articulé nécessite la spécification de l'orientation d'un plan dans l'espace Comme trois points non-colinéaires déterminent un plan, le procédé classique de réglage du plateau articulé a mis en oeuvre trois vérins hydrauliques non-colinéaire commandés indépen- damment afin qu'ils donnent les positions qui déterminent l'orientation voulue du plateau articulé ou cyclique. On a mis au point des appareil redondants de manoeuvre pour le réglage des plateaux articulés des hélicoptères La redondance est utilisée afin qu'elle augmente la fiabilité et les possibilités de survie Dans les appareils connus, la redondance a été obtenue soit par utilisation de plusieurs pistons hydrauliques pour la commande de chacun des trois arbres de réglage (addi- tion de forces) ou par utilisation de plusieurs distribu- teurs pour le réglage d'un seul piston de vérin commandant chaque arbre (étage secondaire redondant) Ces deux techni- ques se concentrent sur des éléments de manoeuvre à trois emplacements du plateau articulé si bien que les possibi- lités de l'appareil de réglage du plateau à supporter des d 6 tériorations-physiques-et certains défauts de fonc- tionnement des éléments,-par exemple pouvant être dus à la fatigue, la défaillance d'un arbre de réglage ou un piston grippé, sont limitées. On a récemment suggéré de remédier à ces incon- vénients apparents par utilisation d'un mode quelque peu différent de réglage du plateau articulé, comme décrit par-la communication de Corlock, G, et al, "STAR Flight Control System", the Helicopter Flight Control Meeting of the American Helicopter Society, octobre 1978 Cet appareil comprend cinq organes de manoeuvre couplés symé- triquement autour du plateau articulé afin qu'ils forment un dessin en "étoile" permettant la commande de l'orien- tation du plateau par les organes restants de manoeuvre lorsque deux au plus de ces organes sont inopérants La loi suggérée de réglage met hors circuit tous les organes de manoeuvre sauf trois, à un moment quelconque Un schéma logique de sélection détecte les organes de manoeuvre inopérants qui sont ensuite toujours laissés en dérivation. L'appareil de réglage commande alors les trois organes restants de manoeuvre afin qu'ils donnent les positions voulues, d'une manière analogue à celle d'un appareil classique de réglage. Bien qu'un tel appareil remédie à de nombreux inconvénients des appareils antérieurs, il est possible que le diagramme d'application des forces des trois organes commandés de manoeuvre présente une asymétrie importante dans certaines conditions (par exemple lorsque deux organes adjacents de commande sont en panne) Dans ces conditions, des organes individuels de manoeuvre subissent des forces relativement élevées qui ont tendance à augmenter les risques de panne supplémentaires En outre, le défaut d'uniformité de l'appareil de commande des organes de manoeuvre empêche l'utilisation de stratégies puissantes de vérification par comparaison permettant la détection de défauts et rend nécessaire l'utilisation des techniques moins fiables de vérification automatique à cet effet. En outre, les organes de manoeuvre montés en dérivation peuvent être soumis à des charges transitoires indésirables lors de la mise en route, lorsqu'ils sont utilisés pour le remplacement de l'un des organes actifs de manoeuvre choisi à l'origine, dans le circuit logique de commande. L'invention concerne un appareil perfectionné de réglage redondant d'un plateau articulé ou cyclique d'hélicoptère. Elle concerne aussi un appareil perfectionné de réglage du plateau articulé d'un hélicoptère assurant une répar- tition optimale de la charge parmi les différents organes de manoeuvre. Elle concerne aussi un appareil perfectionné de réglage du plateau articulé d'un hélicoptère, réduisant au minimum les charges transitoires appliquées aux organes de manoeuvre. En résumé, l'invention concerne un appareil de réglage redondant d'un plateau articulé d'hélicoptère, comprenant au moins cinq organes hydrauliques de manoeuvre non-colinéaires et couplés au plateau articulé Tous les organes de manoeuvre, tant qu'ils fonctionnent sont com- mandés activement de manière que le réglage du plateau articulé soit assuré avec une dépense minimale d'énergie hydraulique. Chacun des organes de commande a un vérin hydraulique qui est commandé par un signal de commande de ce vérin Chaque organe de commande a aussi un premier transducteur associé destiné à créer un signal de posi- tion de vérin représentatif de la position de son vérin et en outre, il comprend un second transducteur destiné à créer un signal de pression différentielle de vérin qui est représentatif d'une pression différentielle de part et d'autre du vérin. Un organe de commande reçoit les signaux de pression différentielle de tous les organes de commande et crée un signal de pression différentielle de référence pour chacun des organes de commande, ce signal étant une combinaison linéaire des signaux de pression différentielle des vérins respectifs. Le signal de commande ainsi créé pour chaque vérin est de façon générale la somme de deux parties qui dépendent ( 1) de la différence entre le signal de posi- tion du vérin correspondant et un signal représentatif d'une position de référence de ce vérin et ( 2) de la dif- férence entre le signal de pression différentielle de ce vérin et le signal de pression différentielle de réfé- rence correspondant. Dans un mode de réalisation avantageux, les signaux de pression différentielle de référence des dif- férents vérins sont des transformations à norme minimale des signaux détectés de pression différentielle de vérin. Dans certains modes de réalisation, l'appareil comporte des détecteurs d'un défaut de fonctionnement des organes hydrauliques de manoeuvre, destinés à mettre hors circuit les organes défaillants Dans certains modes de réalisation, un organe de manoeuvre est considéré comme défaillant lorsque la différence entre la pression diffé- rentielle de référence et la pression différentielle de cet organe de manoeuvre dépasse une valeur prédéterminée de seuil. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur les- quels la figure 1 représente un exemple d'appareil selon l'invention; et la figure 2 est un diagramme synoptique d'une partie de l'organe de commande de l'appareil de la figure 1. La figure 1 représente un mode de réalisation de l'invention destiné au réglage de l'orientation spatiale de l'anneau fixe 12 d'un plateau articulé de réglage de l'orientation du rotor La figure 1 représente l'anneau- fixe 12 du plateau articulé qui est couplé au périmètre du bottier supérieur de transmission 14 par des ensembles 21, 22, 23, 24 et 25 de manoeuvre Par exemple, ces en- sembles 21 à 25 peuvent être du type général décrit dans la communication précitée de Carlock et al. Chaque ensemble de manoeuvre comprend des transducteurs associés qui transmettent des signaux repré- sentatifs de la position détectée de l'organe correspon- dant de manoeuvre et de la pression différentielle de part et d'autre du vérin de cet organe de manoeuvre Un organe 30 de commande reçoit les signaux de position et de pression différentielle des divers ensembles et crée des signaux de commande de ces ensembles L'organe 30 a une partie associée à chaque organe de manoeuvre et qui est sensible aux signaux de position détectés et de référence de cet organe ainsi qu'aux signaux de pression différentielle de tous les organes de manoeuvre. La figure 2 représente, sous forme d'un dia- gramme synoptique, la partie de l'organe de commande qui est associée au ième organe de manoeuvre (repéré par la référence 38) L'organe 30 a une partie de configuration analogue pour chaque organe supplémentaire de manoeuvre de l'appareil Sur la figure 2, le ième organe 38 de ma- noeuvre est couplé à un transducteur associé 40 de posi- tion et un transducteur associé 42 de pression différen- tielle Le transducteur 40 transmet par la ligne 40 a un signal représentatif de la position détectée pour l'organe 38 de manoeuvre Ce signal est transmis à un circuit ad- ditionneur 44 Une position de référence du ieme organe de manoeuvre est transmise par la ligne 46 à l'autre entrée du circuit 44 d'addition Celui-ci crée un signal diffé- rence qui est transmis par un circuit 48 de compensation et un circuit 50 d'addition de commande à l'entrée de l'organe 38 de manoeuvre. Le transducteur 42 de pression différentielle transmet un signal A Pl par la ligne 42 a, ce signal étant représentatif de la pression différentielle de part et d'autre du vérin de l'organe 38 de manoeuvre Le signal détecté de pression différentielle du ième organe de ma- noeuvre, transmis par le transducteur 42, parvient aussi à un circuit 56 de combinaison linéaire du i organe de manoeuvre ainsi qu'à un circuit correspondant de combi- naison linéaire des organes restants de manoeuvre de l'appa- reil Des signaux LP analogues des transducteurs des organes restants de manoeuvre parviennent aussi au circuit 56 de combinaison linéaire destiné au i organe de manoeuvre. Le circuit 56 transmet un signal de pression différentielle de référence par une ligne 56 a Les signaux des lignes 42 a et 56 a parviennent aux entrées différentielles d'un circuit 52 d'addition Le signal différence résultant est transmis par un circuit 58 de compensation et un cir- cuit 50 d'addition de commande à l'entrée de commande de l'organe 38 de manoeuvre. Le signal différence représentatif de la dif- férence entre les signaux des lignes 42 a et 56 a, c'est- à-dire l'écart de pression différentielle, parvient aussi à un circuit logique 60 de détection de défaut Ce circuit transmet par la ligne 60 a un signal de sortie qui est représentatif du fonctionnement défaillant de l'organe 38 de commande lorsque ce signal différence dépasse un seuil prédéterminé. Le circuit 56 de combinaison linéaire utilise une combinaison linéaire des signaux détectés de pression différentielle de tous les organes de manoeuvre et trans- ème met un signal de pression de référence pour le i organe de manoeuvre La détermination des coefficients de la combinaison dépend uniquement de la configuration géomé- trique des organes de manoeuvre Les coefficients sont déterminés de la manière suivante Lorsque le nombre d'or- ganes spatialement séparés de manoeuvre de l'appareil, égal à N, est supérieur ou égal à cinq, une matrice C du type 3 x N peut être formée en ayant une première ligne formée entièrement de 1, le reste de chaque colonne étant formé des deux cosinus directeurs spécifiant l'orientation de l'organe de manoeuvre par rapport à une paire d'axes fixes de référence se trouvant dans un plan normal à la direction nominale de translation collective Si l'on appelle AP le vecteur des pressions différentielles dé- tectées et AP le vecteur des pressions de référence, la transformation à la norme minimale est donnée sous forme CP = CT = CCCT 1 C AP ainsi, e Pi, pour l'organe 38, est calculé avec les coeffi- cients de la ième ligne de la matrice C TlCCT-1 C Le jeu des pressions de référence AP a alors une propriété telle que les forces et couples résultants appliqués au plateau articulé sont identiques à la résultante de AP En outre, AP a une "norme minimale", c'est-à-dire que AP est la valeur de AP qui rend minimale la quantité N J= z -2 i i-l AP représentant un jeu quelconque de pressions différen- tielles donnant les mêmes forces et couples résultants que AP Comme la norme de AP est directement reliée à l'énergie hydraulique totale qui est dépensée, le réglage des organes de commande donnant AP rend minimale cette dépense d'énergie. En conséquence, le réglage du plateau articulé de l'appareil selon l'invention réduit au minimum la dé- pense d'énergie hydraulique et présente en outre la carac- téristique souhaitable de toujours mettre en action tous les organes disponibles de manoeuvre En conséquence, le jeu de différences de pressions ou "résidus" de pression lAài AP 1 lpeut être utilisé dans un schéma de détection de défaut par comparaison Par exemple, la comparaison directe de l'amplitude de chaque résidu à une valeur de seuil peut être utilisée pour la déclaration de la panne d'un organe de manoeuvre chaque fois que ce seuil est dépassé En outre, comme tous les organes de manoeuvre sont actifs, les problèmes de mise en route hydraulique qui peuvent se présenter lorsqu'un organe de manoeuvre n'est plus utilisé à la suite d'une panne détectée, sont éliminés. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 Appareil de réglage du plateau articulé d'un hélicoptère, caractérisé en ce qu'il comprend: A au moins cinq organes hydrauliques de ma- noeuvre ( 21-25) non-colinéaires, couplés au plateau arti- culé, chaque organe de manoeuvre ayant un vérin commandé par un signal correspondant, et un premier transducteur associé ( 40) destiné à former un signal représentatif de la position du vérin et un second transducteur ( 42) destiné à former un signal -représentatif de la pression différentielle de part et d'autre du vérin, et un généra- teur de signaux de commande, et B un dispositif de commande ( 30) comprenant un dispositif commandé par les signaux de pression diffé- rentielle de tous les organes de manoeuvre ( 21-25) et destiné à créer un signal de pression différentielle de référence pour chacun des organes de manoeuvre, les signaux de pression différentielle de r éférence étant des combinai- sons linéaires des signaux de pression différentielle des vérins, le générateur de signaux de commande comprenant un disposi- tif destiné à former le signal de commande destiné à chaque vérin de manière que le signal de commande soit représenta- tif de la somme ( 1) de la différence entre le signal de position du vérin correspondant et d'un signal représentatif d'une position de référence de ce vérin, et ( 2) de la différence entre le signal de pression différentielle de ce vérin et le signal de pression différentielle de référence de ce vérin. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux de pression différentielle de référence sont des transformations à norme minimale des signaux- de pression différentielle des vérins. 3 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que: - C lCC 1 C AP e P étant un vecteur représentatif des pressions différen- tielles de référence, AP étant un vecteur représentatif des pressions différentielles des vérins et C étant une matrice 3 x N ayant des l dans sa première ligne, le reste de ses colonnes étant composé des deux cosinus directeurs déterminant l'orientation de l'organe correspondant de manoeuvre par rapport à deux axes fixes de référence qui se trouvent dans le plan normal à la direction nominale de la translation collective du plateau articulé 4 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif ( 60) de dé- tection des organes hydrauliques de manoeuvre défaillants ( 21-25) et de mise en dérivation de ces organes. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de détection identifie la défail- lance d'un organe de manoeuvre lorsque la différence entre la pression différentielle de référence et la pression différentielle du vérin correspondant à cet organe de manoeuvre dépasse une valeur prédéterminée de seuil.