Brevet FR2552907A1 — publié le 19850405

La présente invention concerne un appareil permettant d'appliquer une force variable pour s'opposer au déplacement d'un élément mobile Plus spécialement, bien que non exclusivement, elle s'applique particulière5 ment aux simulateurs de vol, o un élément de commande doit avoir de la raideur, c'est-à-dire présenter de la résistance au mouvement,laquelle est fournie de manière à simuler des forces de commande Dans un mode de réalisation de simulateur de vol, l'invention fournit ainsi 10 cette sensation de raideur. Dans l'art antérieur, s'agissant des simulateurs de vol, un tel appareil est réalisé avec des agencements relativement simples constitués d'un ressort et d'un levier, ou avec un ordinateur relativement compli15 qué, commandé par des agencements électro-hydrauliques. Dans le premier cas, bien que le coût soit relativement faible, il s'est avéré difficile ou impossible de faire varier la raideur de commande en conformité avec les conditions de vol de l'avion simulé Dans le second cas, 20 en dehors du fait qu'on obtient une raideur de commande 2. variable, il est possible de représenter une vaste gamme de caractéristiques de commande telles que la friction et autres nonlinéarités Bien que les forces statiques puissent être correctement représentées,il est 5 difficile de représenter les forces dynamiques En outre, ce dernier agencement est coûteux. Par conséquent, un objet de la présente invention est un appareil qui permette de faire varier la raideur de commande,par exemple par un moyen d'ordina10 teur, mais qui est aussi relativement peu coûteux L'objet ne nécessite pas forcément la représentation des nonlinéarités. Selon un aspect de la présente invention, un appareil permettant d'appliquer une force variable de ma15 nière à s'opposer au mouvement d'un élément comprend, en combinaison,une structure fixe, un élément allongé soumis à une force de tension qui est porté par la structure fixe et a des parties extrêmes espacées et une zone intermédiaire entre celles- ci, la zone intermédiaire étant 20 capable de s'éloigner d'un plan comprenant les deux parties extrêmes, un moyen pour fournir une tension variable à l'intérieur de l'élément en sollicitant les parties extrêmes pour les écarter relativement, et un moyen d'engagement mobile par rapport à la structure fixe en répon25 se au déplacement de l'élément et venant en contact avec l'élément entre ses extrémités de manière à l'éloigner dudit plan. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les des30 sins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est une représentation schématique d'un agencement pour la simulation de la colonne de commande d'une gouverne de profondeur d'un avion; La figure 2 est une représentation schématique d'un agencement pour la simulation d'une barre de commande 255290 ? de gouverne de direction d'un avion; et La figure 3 est un diagramme servant à expliquer la théorie à la base de la présente invention. En liaison avec la figure 1, un simulateur de vol comprend une colonne 1 de commande d'une gouverne de profondeur qui est en saillie sur une structure fixe 2 sur laquelle elle est montée de manière à être animé d'un mouvement de pivotement dans les directions avant et arrière autour d'un axe horizontal 3 S'étendant au10 dessous de la structure fixe se trouve un bras de levier 4 qui est en une pièce avec la colonne 1 et par consequent se déplace avecelle Au bras de levier 4 est reliée l'extrémité 5 d'une tige de poussée-traction 6, dont l'autre extrémité 7 est fixée à un câble 8 Le câble 8 15 est situé dans une direction généralement transversale au sens de déplacement de la tige de poussée-traction, et l'extrémité 7 de la tige de poussée-traction est fixée à la hauteur du point médian du câble ou à proximité de ce point Une extrémité 9 du câble est fixée à un sup20 port de nmontage LO en 11 Les extrémités 9 et 11 se trouvent généralement dans un plan imaginaire désigné par P-P La tension exercée sur le câble 8 est régulée au moyen d'un vérin pneumatique 14 porté par le support et agissant de manière à exercer une poussée sur une partie 25 intermédiaire 15 d'un levier 12. Le vérin 14 est choisi de manière à être du type à membrane à faible friction qui comporte peu, voir aucun,joints de frottement entre parties mobiles. Un régulateur de pression à commande numérique30 ment est prévu en 16 dans la conduite pneumatique reliée au vérin 14 Ce régulateur est commandé par ordinateur de façon qu'une pression variable désirée soit transmise au vérin et,par conséquent, le câble 8 est soumis à une tension variable. Un autre mode de la réalisation de la présente 4. invention est représenté en figure 2. Dans ce mode de réalisation, une harre de gouvernail 20 pivote autour d'un axe vertical 21 sur un élément de hase 22 A ses extrémités latérales, la barre de gouvernail comporte des pédales 23 L'élément de base 22 est monté en coulissement d'une manière connue sur des rails 24 s'étendant longitudinalement, ce qui permet un réglage adapté aux pilotes Naturellement, les rails 24 sont ancrés à une structure fixe Un câble 25 s'étend 10 longitudinalement aux rails et est fixé à l'une de ses extrémités 26 à la structure fixe et à son autre extrémité 27 à un point intermédiaire d'un levier 28 Les extrémités 26 et 27 se trouvent dans un plan imaginaire désigné par P'-P' Le levier pivote sur la structure fixe 15 en un point 29 de sorte que la mise sous tension variable du câble 25 peut être effectuée par un vérin pneumatique 30 et un contrôleur de pression 31 semblable aux éléments ayant respectivement pour référence 14 et 16 en figure 1. A la barre 20 est fixé un élément transversal 32 dont les extrémités comportent des guides ayant la forme de paires de rouleaux 33 et 34 Le câble 25 passe entre les rouleaux de chaque paire de sorte que le mouvement de pivotement de la barre de gouvernail se tra25 duit par une déviation du câble sous l'effet des guides respectifs dans des directions opposées. Dans chaque mode de réalisation, le câble 8, peut être remplacé par tout autre élément flexible,par exemple, par une série de maillons sous forme de chaîne; 30 ou même par une bande de matériau Dans le mode de réalisation de la figure 1, le câble 8 peut être remplacé par des maillons jumelés comme on le discutera ultérieurement en liaison avec la figure 3. Dans chaque mode de réalisation;des ressorts 35 séparés ayant des taux de fléchissement relativement 5. faibles peuvent être prévus pour représenter des effets d'éclatement. En liaison maintenant avec la figure 3; une force de tension F es t appliquée à une extrémité d'un élément flexible ABC (c'est-à-dire au câble 8 de la figure 1 ou au câble 25 de la figure 2) au moyen d'un appareil approprié de mise en tension (c'est-a- dire les articles 12, 14 et 16 de la figure 1 et les articles 28, 30 et 31 de la figure 2) L'élément peut comprendre et est 10 commodément représenté par une paire de maillons tour- nant librement AB forces montre que: 1 T cos O = F 2 f = 2 T sin O 3 x = y sin O et BC, respectivement L'analyse des o T = tension du câble (ou du maillon) F = force appliquée 0 = angle de déviation o f = force de commande d'entrée o x = déformation d'entrée y = longueur du maillon, c'est-àdire demi- longueur du câble. Lnt ces équations, on obtient: f = 2 F tg e 2 F f/x=yc F y cos e En combina 4 Charge d'entrée 5 Raideur d'entréE Par conséquent, la raideur d'entrée de commande est directement proportionnelle à la force appliquée F. 25 Dans la mesure o l'angle est limité à environ , on obtient un niveau acceptable pour la linéarité. L'appareil décrit offre un moyen simple et économique qui permet de faire varier la raideur de commande dans des simulateurs de vol Des tests ont montré qu'on pouvait obtenir un niveau satisfaisant de la linéarité en même temps qu'une inertie minimale et de très faibles valeurs de friction. De plus, l'utilisation d'un élément soumis à une tension,comme cela a été décrit, peut présenter des 35 applications dans l'essai des vérins hydrauliques, en 6. particulier, des, petits vérins rapides, o les charges appliquées en essai par un système hydraulique peuvent ne pas avoir une fréquence de réponse assez élevée. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 7. REVENDICATIONS 1 Appareil pour appliquer une force variable afin de s'opposer au déplacement d'un élément, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison, une structure fixe ( 2), un élément allongé ( 8, 25) soumis à une tension qui est porté par la structure fixe et comporte des parties extrêmes ( 9, 11; 26, 27) espacées et une zone intermédiaire entre ses extrémités, la zone intermédiaire étant capable de s'écarter d'un plan (P, P; P', P') 10 comportant les deux parties extrêmes, un moyen pour fournir une tension variable à l'intérieur de l'élément en sollicitant les parties extrêmes pour les écarter d'une manière relative, et un moyen d'engagement mobile par rapport à la structure fixe en réponse au déplacement de 15 l'élément et venant en contact avec l'élément entre ses parties extrêmes afin d'effectuer son écartement par rapport au plan. 2 Appareil selon la revendication 1, o le moyen fournissant la tension variable comprend un bras de 20 levier ( 12, 28) qui pivote sur la structure fixe, une partie extrême de l'élément soumis à une tension étant portée par le bras de levier et l'autre partie extrême par la structure fixe, et un moyen de mise sous tension sollicitant le bras de levier de façon qu'il y ait appli25 cation d'une tension à l'intérieur de l'élément. 3 Appareil selon la revendication 2, o le moyen de mise sous tension comprend un vérin pneumatique ( 14) du type à membrane à faible friction qui est porté par la structure fixe. 4 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, o l'élément sous tension ( 8,25) est du type flexible. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, o l'élément mobile comprend une 35 colonne de commande ( 1) pivotant sur la structure fixe 8. autour d'un axe ( 3) situé parallèlement au plan comportant les deux parties extrêmes ( 9,11) de l'élément mis sous tension ( 8) et le moyen d'engagement comprend une tige de poussée-traction ( 6)située généralement perpen5 diculairement à ce plan et s'étendant entre la colonne de commande et l'élément mis sous tension. 6 Appareil selon la revendication 4, o l'élément mobile comprend une barre de commande ( 20) pivotant sur la structure fixe autour d'un axe ( 21) situé 10 dans le plan comprenant les deux parties extrêmes ( 27, 26) de l'élément mis sous tension et le moyen d'engagement comprend un moyen de guidage ( 33, 34) pour l'élément mis sous tension qui est disposé à distance de l'axe porté par la barre de commande. 7 Appareil selon la revendication 6, o le moyen de guidage comprend deux paires de rouleaux ( 33, 34), l'élément sous tension s'étendant entre les rouleaux de chaque paire. 8 Appareil selon la revendication 6 ou la re20 vendication 7, o la structure fixe comprend un moyen de rails ( 24) s'étendant parallèlement au plan sur lequel la barre de commande peut coulisser à des fins de réglage, l'élément sous-tension glissant lui-même à la hauteur du moyen de guidage pendant le réglage.