Brevet FR2565198A1 — publié le 19851206

Système de commande pour appareils volants h propulsion par réaction L'invention concerne un système de commande pour appareils vo- lants, avec un dispositif de déviation du jet de propulsion constitué de gouvernes de jet disposées en croix orientables sur la tuyère du propulseur. De tels systèmes de commande sont employés pour la commande d'ap- pareils volants à propulsion par réaction, tels qu'avions ou missiles, o la déviation du jet de propulsion permet de produire des moments de commande des appareils volants. Un dispositif de commande de ce type est connu du brevet DE 19 64 205. Ce brevet prévoit dans un premier temps que, en déviant le jet de propulsion, des tuyères de propulsion orientables modifient la po- sition de vol par l'intermédiaire d'une centrale d'orientation, puis qu'on oriente dans le même but les gouvernes aérodynamiques, tandis que les tuyères du propulseur sont ramenées à leur position d'origine. Toutefois, la configuration des tuyères de propulsion orientables rend ce système de commande très coûteux; d'autre part, il n'a pas pour objectif d'améliorer la sécurité aérienne des appareils, et n'y convient d'ailleurs pas. L'invention a pour objectif de proposer un système de commande du type mentionné en introduction qui puisse ramener automatiquement un appareil volant d'une attitude de vol apparaissant soudainement et qui ne peut absolument pas ou ne peut que partiellement être réglée aérodynamiquement, à une attitude de vol stable ou encore à une posi- tion de consigne par rapport aux axes de tangage, de lacet et de rou- lis, et qui augmente ainsi la sécurité aérienne des appareils volants tout en éliminant les inconvénients exposés ci-dessus. Cet objectif est atteint à l'aide d'un système de commande remar- quable en ce que, pour les mouvements de tangage, de lacet et de rou- lis de l'appareil volant, les gouvernes de jet sont réglées automati- quement à l'aide d'une unité de commande de sorte qu'elles renforcent les moments de commande des gouvernes aérodynamiques de l'appareil - 2 - 1 volant, ou les remplacent si les gouvernes aérodynamiques sont défail- lantes. Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, les gou- vernes de jet sont réglées de sorte que, pour les mouvements de tan- gage, de lacet et de roulis de l'appareil volant, la somme des moments de commande des gouvernes de jet et des moments de commande des gouvernes aérodynamiques suit à chaque fois une allure allouée, fonc- tion de la pression dynamique de l'appareil volant Selon une nouvelle caractéristique de l'invention, l'unité de com- mande présente, afin d'augmenter l'efficacité de la commande des gou- vernes de jet, un dispositif de réglage assurant une régulation auto- matique de la poussée du propulseur. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, trois gou- vernes de jet sont disposées en étoile sur la tuyère du propulseur, lesquelles sont réglées de sorte que l'appareil volant puisse effec- tuer individuellement ou en combinaison des mouvements-de tangage, de lacet et de roulis. Selon une nouvelle configuration avantageuse de l'invention, les gouvernes de jet, afin d'augmenter leur longévité, présentent une lon- gueur ne dépassant pas 1/2 à 2/3 du rayon de la tuyère du propulseur, et sont disposées à partir de la périphérie de la tuyère, ce qui les met à l'écart du noyau très chaud du jet de propulsion. La description qui suit présente en détail un exemple de réalisa- tion de l'invention illustré sur le dessin annexé. Ce dessin montre: à la figure 1 une vue d'un appareil volant doté de gouvernes aéro- dynamiques sur les ailes et sur l'arrière, ainsi que de gouvernes de jet disposées en croix sur la tuyère du propulseur; et à la figure 2 un schéma-bloc de l'unité de commande. L'appareil volant 1 présenté à la figure 1 est doté sur les ailes 2 ainsi que sur l'arrière 3 de gouvernes aérodynamiques 4, 5, 6, 7, 8.- L'arrière 3 est pourvu d'une tuyère 9 de propulsion munie d'un système 9a constitué de quatre gouvernes de jet 11, 12, 13, 14 disposées en croix sur la tuyère 9 du propulseur, qui peuvent pivoter autour de leur axe longitudinal 10 et qui sont chacune dotées d'un organe de ré- glage 15, simplement suggéré sur la figure 1. Afin de minimiser le - 3 - 1 coût de réalisation tout en conservant la même efficacité de comman- de, on peut d'une,manière non représentée n'employer que trois gouver- nes de jet 11, 12, 13 disposées en étoile sur la tuyère 9 du propul- seur. Ces gouvernes de jet permettent de dévier le jet de propulsion 16 d'un propulseur non représenté dans les directions axiales néces- saires; d'autre part, en déviant conjointement ces gouvernes de jet dans une même direction -dans le sens des aiguilles d'une montre par exemple-, le jet 16 du propulseur peut également être déplacé dans un mouvement de rotation, ce qui permet de produire des moments de commande du roulis de l'appareil volant 1 - se produisant dans ce même exemple dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. Les gouvernes de jet 11, 12, 13, 14 présentent en longueur, c'est-à-dire parallèlement à leur axe longitudinal 10, une taille ne dépassant pas 1/2 à 2/3 du rayon de la tuyère 9 du propulseur, ce afin, pour des raisons de longévité, de les mettre à l'écart du noyau très chaud 17 du jet de propulsion 16, o elles subiraient des dété- riorations. On a en effet constaté que le jet de propulsion 16 pré- sente une température beaucoup plus basse au niveau de la périphérie de la tuyère 9 du propulseur que dans son noyau très chaud 17. Ne font l'objet de l'invention ni le mode d'installation des gouvernes de jet 11, 12, 13, 14, ni la configuration de leurs organes de réglage 15, lesquels sont en relation avec une unité de commande 18. La figure 2 présente un schéma-bloc de l'unité de commande élec- tronique 18 qui, pour régler et commander l'attitude de vol de l'appa- reil volant, est constituée d'une centrale d'orientation 19 reliée d'une manière connue, au moyen d'un autre organe de réglage 24, à un transmetteur de valeur de position effective 20, un transmetteur de valeur de position de consigne 21, un transmetteur de valeur de pres- sion dynamique 22 et un transmetteur de valeur de réglage 23, afin de traiter des signaux pour asservir les gouvernes aérodynamiques 4, 5, 6, 7, 8. Le transmetteur de valeur de réglage 23 sert ici à déterminer la position de l'angle d'incidence et les limites d'incidence des gouvernes aérodynamiques 4, 5, 6, 7, 8. Ce transmetteur 23 permet éga- lement de mesurer les forces de commande instantanées par rapport aux forces de commande autorisées, afin de transmettre ces informations à -4 - 1 la centrale d'orientation 19. En outre, la centrale d'orientation 19 est reliée aux organes de réglage 15 commandant les gouvernes de jet 11, 12, 13, 14, ainsi qu'à un dispositif de réglage 25 assurant la régulation de la poussée du propulseur. Le mode de fonctionnement du système de commande est le suivant: Lorsque, par la comparaison permanente des signaux fournis par le transmetteur de valeur de position de consigne 21 et par le transmet- teur de valeur de position effective 20, la centrale d'orientation 19 de l'unité de commande 18 établit que les moments de commande que peu- vent produire les gouvernes aérodynamiques 4, 5, 6, 7,-8 ne suffisent plus à commander ou régler le passage de l'appareil volant 1 de la po- sition effective à la position de consigne, la centrale d'orientation 19 compense automatiquement ces moments de commande en réglant les gouvernes de jet 11, 12, 13, 14 à un angle d'incidence adéquat, et pour ce faire produit de manière connue les moments de commande man- quants en déviant le jet 16 du propulseur. En cas de défaillance totale de l'efficacité des gouvernes, comme par exemple lors de la panne de composants ou de décrochage de l'ap- pareil volant, etc..., la commande de l'appareil volant 1 peut être prise en charge dans sa totalité par les gouvernes de jet 11, 12, 13, 14. De même, les gouvernes de jet 11, 12, 13, 14 peuvent être uti- lisées en complément des gouvernes aérodynamiques 4, 5, 6, 7, 8 pour effectuer des manoeuvres de vol rapides. Afin de commander l'appareil volant 1 à l'aide du système de com- mande 18, le transmetteur de valeur de réglage 23 de l'unité de com- mande 18 transmet en permanence à la centrale d'orientation 19 la position instantanée de l'angle d'incidence et/ou les forces de com- mande des gouvernes aérodynamiques 4, 5, 6, 7, 8, ainsi que la valeur de la pression dynamique. En se référant à une allure de moments de commande allouée, fonction de la pression dynamique, la centrale d'orientation 19 détermine l'action de commande à mettre en oeuvre pour pouvoir ramener l'appareil volant de la position effective à la position de consigne. En cas d'efficacité insuffisante ou défaillante des gouvernes aérodynamiques 4, 5, 6, 7, 8, la position des gouvernes - 5 - 1 de jet 11, 12, 13, 14 par rapport au jet 16 du propulseur est réglée automatiquement, par l'intermédiaire des organes de réglage 15, de sorte que la déviation du jet qui en résulte soit telle que la somme des moments de commande nécessaires corresponde à l'allure allouée pour la position de consigne à atteindre par l'appareil volant 1. A l'aide du dispositif de réglage 25, la centrale d'orientation 19 peut également, en cas d'efficacité insuffisante des gouvernes de jet 11, 12, 13, 14, augmenter automatiquement la poussée du propulseur de l'appareil volant 1 sélectionnée par le pilote ou le pilote automatique, afin d'adapter l'action de commande qu'elles exercent seules ou conjointement avec les gouvernes aérodynamiques 4, 5, 6, 7, 8 à l'allure de moments de commande allouée dans la centrale d'orien- tation 19, conformément à la position de consigne de l'appareil volant. La présente invention est notamment avantageuse en ce que l'on peut, d'une manière simple et fiable, ramener automatiquement les appareils de commande d'une attitude de vol qui ne peut ou ne peut plus que partiellement être commandée aérodynamiquement à une atti- tude de vol à tout moment commandable et réglable, ce en faisant appel à un excédent de capacité de commande considérable. La marge de sécurité qu'on peut ainsi obtenir apporte une contribution importante à la sécurité aérienne. Ceci signifie que, dans des situations d'urgence, comme par exem- ple au cours de l'approche d'atterrissage d'un avion, laquelle pré- sente souvent des problèmes, on dispose de réserves de commande et de réglage importantes, et dont l'action est rapide et automatique. En outre, l'excédent de poussée du propulseur consécutif au faible besoin de poussée de l'avion pendant le processus d'atterrissage peut être employé à d'autres fins de commande, tant en vol qu'au sol, lorsque l'avion roule sur la piste d'atterrissage. -6- 1 REVENDICATIONS 1. Système de commande pour appareils volants à propulsion par ré- action avec un dispositif de déviation du jet de propulsion constitué de gouvernes de jet disposées en croix sur la tuyère du propulseur et pouvant pivoter autour de leur axe longitudinal, caractérisé en ce que, pour les mouvements de tangage, de lacet et de roulis de l'appa- reil volant (1), les gouvernes de jet (11, 12, 13, 14) sont réglées automatiquement à l'aide d'une unité de commande (18) de sorte qu'elles renforcent les moments de commande des gouvernes aérodyna- miques (4, 5, 6, 7, 8) de l'appareil volant (1), ou les remplacent si les gouvernes aérodynamiques sont défaillantes. 2. Système de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gouvernes de jet (11, 12, 13, 14) sont réglées de sorte que, pour les mouvements de tangage, de lacet et de roulis de l'appareil volant (1), la somme des moments de commande des gouvernes de jet (11, 12, 13, 14) et des moments de commande des gouvernes aérodynamiques (4, 5, 6, 7, 8) suit à chaque fois une allure prédéterminée, fonction de la pression dynamique de l'appareil volant (1). 3. Système de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'unité de commande (18) présente, afin d'augmenter l'effi- cacité de la commande des gouvernes de jet (11, 12, 13, 14), un dispo- sitif de réglage (25) assurant une régulation automatique de la pous- sée du propulseur. 4. Système de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que trois gouvernes de jet (11, 12, 13) sont disposées en étoile sur la tuyère (9) du propulseur, lesquelles sont réglées de sorte que l'appareil volant (1) puisse effectuer individuellement ou en combinaison des mouvements de tangage, de lacet et de roulis. 5. Système de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les gouvernes de jet (11, 12, 13, 14), afin d'augmenter leur longévité, présentent une longueur ne dé- passant pas 1/2 à 2/3 du rayon de la tuyère (9) du propulseur, et sont disposées à partir de la périphérie de la tuyère (9), ce qui les met à l'écart du noyau très chaud (17) du jet de propulsion (16).