Brevet FR2569787A1 — publié le 19860307

Dans des aérodynes, comme les hélicoptères, pour la commande du vol, il est nécessaire d'agir sur les pales du rotor afin d'en faire varier le pas, soit pour toutes les pales, afin de régler la portance du rotor, soit cycliquement, à chaque tour, afin de régler l'incli- naison du plan de rotation du rotor et commander l'attitude et la translation en direction horizontale. A cet effet, concentriquement à l'arbre du rotor est habituellement prévu un plateau oscillant relié aux pales du rotor et dont l'inclinaison est commandée par le pilote par l'intermédiaire de trois organes de servo- commande qui en définissent l'attitude spatiale. Ces organes de servocommande servent donc essentiellement au vol et donc, ils sont habituellement constitués, de façon redondante, chacun par deux organes d'actionnement reliés, alimentés par deux circuits hydrauliques séparés, afin de garantir la manoeuvre avec un de ceux-ci au moins, même en cas d'avarie ou de dommage de l'autre ou de son circuit d'alimentation. A cet effet, il y a diverses réalisations possibles qui prévoient la liaison entre les tiges des organes d'actionnement alignés entre eux, ou bien la disposition cote à côte de ces organes d'actionnement, l'oeillet d'accouplement au plan oscil- lant étant porté par un joug ou moyen similaire, accou- plant les tiges des organes d'actionnement. La première solution, avec organes d'actionnement alignés, offre un encombrement transversal réduit et une symétrie complète dans les sollicitations, mais pré- sente un grand encombrement longitudinal, presque double de celui d'un seul organe d'actionnement, et n'apparaît pas adaptée à certaines applications. La disposition avec organes d'actionnement placés côte à côte est par contre d'un plus grand encombrement dans une dimension transversale et en outre, en cas de fonctionnement de secours avec un seul organe d'action- nement en activité, il se produit un désaxement entre la direction d'action de l'organe d'actionnement et le point d'application de la résisbance. Cela engendre un moment de flexion dans le joug et dans la tige de l'organe d'actionnement, avec des sollicitations élevées qui en limitent, dans de telles conditions, le temps d'utilisation sûr et nécessitent un accroissement de dimension des organes intéressés, avec augmentation notable de leur poids. Il1 se pose donc le problème de disposer d'un groupe de servocommande qui ait un encombrement longitu- dinal réduit mais qui présente, dans toutes les con- ditions d'emploi, normales et de secours, une distri- bution symétrique des sollicitations, propre à ne pas engendrer de moments de flexion ni d'excès de sollici- tations correspondants dans sa structure. Ce résultat est obtenu, selon l'invention, par un groupe de servocommande redondant, particulièrement pour l'actionnement d'organes de commande de vol dans des aérodynes tels que des hélicoptères et engins simi- laires, caractérisé par le fait qu'il est constitué par deux paires d'organes d'actionnement hydrauliques reliés hydrauliquement en parallèle entre eux et alimentés par deux circuits hydrauliques séparés, ces paires d'organes d'actionnement reliés étant disposés avec des axes paral- lèles à une distance rapprochée suivant les diagonales d'un quadrilatère, les tiges de ces organes d'action- nement étant reliées entre elles à l'extrémité au moyen d'une plaque antérieure pratiquement quadrangulaire pré- sentant en position centrale un oeillet, pour la liaison avec les organes de commande de vol et les cylindres de ces organes d'actionnement étant reliés entre eux en présentant, à l'extrémité postérieure, une deuxième plaque portant en position centrale un oeillet pour la liaison avec une membrure fixe de l'aérodyne. Chacune des paires d'organes d'actionnement est alimentée par l'intermédiaire d'une valve reliée A l'un des circuits hydrauliques séparés et dont le corps extérieur fixe est solidaire du cylindre de l'un des organes d'actionnement, les organes mobiles de ces valves étant reliés entre eux pour l'actionnement solidaire des paires d'organes d'actionnement. Les valves sont reliées, par l'intermédiaire de leurs organes mobiles, à un élément en levier, en position intermédiaire entre les points de liaison, avec ce levier, des organes de transmission mécanique de la com- mande et des éléments de commande à rétroaction de la position de la plaque antérieure portée par les tiges des organes d'actionnement. Dans un mode d'exécution avantageux, l'élément en levier est constitué par une fourche entourant les cylindres des organes d'actionnement et aux branches de laquelle se relient, en position médiane, les organes mobiles des valves, avec l'interposition éventuelle d'un levier auxiliaire, à l'élément de réunion des branches se relient les organes de transmission de la commande et à l'extrémité des branches se relient une ou plusieurs bielles, avantageusement au moins deux, ayant leur pivot à l'extrémité opposée à la plaque antérieure. Les organes d'actionnement mentionnés sont du type à tige passante, à double effet, afin de donner des conditions de réponse semblables dans les deux sens d'action, l'oeillet de liaison avec la membrure fixe étant disposé entre les tiges sortant à l'arrière des organes d'actionnement. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. La fig. 1 montre un schéma structural et hydrau- lique, sous forme simplifiée, d'une servocommande selon l'invention. La fig. 2 est une vue en perspective du groupe de la servocommande en un mode d'exécution réel. La fig. 3 est une vue latérale de la servocommande de la fig. 2. La fig. 4 est une vue frontale de la servocommande de la fig. 2 dans le sens IV de la fig. 3. Comme le montre schématiquement la fig. 1 et plus en détail les fig. 2, 3 et 4, on a un groupe de servo- commande pour l'actionnement du plan oscillant du rotor principal d'un hélicoptère qui est constitué par quatre organes d'actionnement hydraulique semblables 1, 2, 3, 4 dont les tiges respectives 5 sont reliées à une plaque quadrangulaire 6 portant un oeillet 7 de liaison avec le plan oscillant; les cylindres des organes d'action- nement sont reliés entre eux par une plaque frontale 8, omise sur la fig. I et une plaque postérieure 9, por- tant l'oeillet 9a de liaison avec une structure fixe de l'hélicoptère. Chaque cylindre est muni d'un piston 10, solidaire de la tige 5, qui délimite dans ce cylindre deux chambres, respectivement la, lb; 2a, 2b; 3a, 3b; la, 4b. Le circuit hydraulique d'alimentation, représenté schéma- tiquement A la fig. 1, prévoit la liaison entre les chambres la et 3a; lb et 3b; 2a et la; 2h et 4b, unifiant donc les organes d'actionnement par paires diamétralement opposées, avec deux circuits d'action- nement parallèles 11, 12. Ces circuits sont commandés par deux distributeurs à tiroir 13 et 14, semblables, alimentés par deux cir- cuits d'alimentation séparés et indépendants 15 et 16 comportant chacun un tuyau de refoulement sous pression P et un tuyau de retour R. Les tiroirs mobiles des dis- 256978F tributeurs 13 et 14, non représentés, sont reliés, comme le montre le schéma de principe de la fig. 1, à un levier à fourche 17, au moyen de joints sphériques 18. Le levier à fourche 17 a son point d'appui sur des pivots 19 soli- daires des cylindres des organes d'actionnement, comme on peut le voir aux fig. 2 et 4 et il est articulé, au moyen d'une paire de pivots coaxiaux 20, aux bras 21 et 22 d'une fourche 23, en position médiane sur ceux- ci, entre l'attache 24 destinée à une tige de commande de la servocommande et les pivots 25 de liaison de deux bielles 26 reliées par articulation, par l'extrémité opposée, à la plaque 6 au moyen de pivots 27. Avantageusement, la distance entre l'axe des pivots 20 et l'axe des pivots 25 est égale à la distance entre l'axe de rotation des joints sphériques 18 et cet axe des pivots 25, ou peu différente de celle-ci, afin de ne pas introduire de variations excessives entre les déplacements des-pivots 20 et les courses des tiroirs des distributeurs 13, 14 reliés aux joints 18, par suite de différents bras de levier. La présence du levier à fourche 17 est rendue nécessaire pour limiter le déplacement angulaire imposé aux joints 18 qui ne peuvent pas admettre de rotations élevées, meme en présence de larges oscillations de la fourche 23, correspondant aux courses minimales et maxi- males des organes d'actionnement. Le levier à fourche 18 permet en outre de décharger sur les cylindres les sollicitations éventuelles orthogonales aux axes des tiroirs des distributeurs 13, 14, de manière à ne pas endommager ceux-ci et à ne pas nuire à leur durée. Le corps-des distributeurs 13, 14, comme il est visible sur les fig. 2, 3 et 4, est solidaire des cylindres des organes d'actionnement, par les vis de liaison 28. Comme on le voit aux fig. 2, 3 et 4, les organes d'actionnement, du type à tige passante, sont montés à la distance mutuelle minimale, grace aussi à la disposition alternée des fonds 29 des cylindres cor- respondants, afin de rendre minimal l'encombrement du groupe. Selon la structure décrite, le groupe de servo- commande selon l'invention fonctionne de la façon sui- vante: un commandement du pilote est transmis, par l'intermédiaire d'organes de renvoi, à l'attache 24, déterminant un déplacement de celleci, par exemple dans le sens de la flèche F de la fig. 1. Cela provoque une rotation de la fourche 23, qui a son axe sur les pivots , ce qui cause à nouveau la rotation du levier à fourche 17 autour des pivots 19 et déplace donc le tiroir des distributeurs 13, 14, relié au levier 17 par les joints 18, dans le même sens, alimentant les chambres supérieures des organes d'actionnement la, 2a, 3a, 4a et provoquant donc l'abaissement du plateau 6 portant l'oeillet 7 et des organes qui lui sont reliés, jusqu'à ce que, par l'intermédiaire des bielles 26, les pivots 25 aient subi un déplacement, dans le sens de la flèche G de la fig. 1, d'ampleur égale ou proportionnelle au déplacement de l'attache 24 par rapport à la distance entre cette attache 24 et les axes des pivots 20 et 25; dans ces conditions, le tiroir des distributeurs 13 et 14 est ramené à la position centrale, interrompant l'alimentation des organes d'actionnement, dans la nouvelle position o les tiges sont rétractées. De manière analogue, un commandement agissant en sens opposé à celui de la flèche F détermine une extension des tiges des organes d'actionnement; les plus grands déplacements permis dans les deux sens sont indiqués à la fig. 3 en tireté, avec des références por- tant les signes ' et ". Dans le cas o il se produit des défauts ou des dommages dans l'un des deux circuits 15, 16, ou bien dans l'un des deux distributeurs 13, 14 ou dans l'un des organes d'actionnement 1, 2, 3, 4, l'aptitude au fonctionnement de la servocommande est conservée. En effet, si l'on suppose, par exemple, une interraption ou une rupture dans le circuit 15, le distributeur 13 devient inactif et court-circuite les organes d'action- nement 1, 3; la commande est donc transmise par le seul distributeur 14 qui, par l'intermédiaire du circuit 12, alimente les organes d'actionnement 2, 4 qui, disposés symétriquement par rapport à l'oeillet 7, peuvent exécuter l'actionnement sans que des sollicitations méca- niques supplémentaires de flexion soient appliquées à la plaque 6, aux tiges 5 et aux autres organes des organes d'actionnement restés actifs. Cet état permet donc un fonctiionnement du groupe de servocommande dans des conditions de secours sans limitations de temps, dues au risque de-rupture par fatigue, puisque la - symétrie des charges n'est pas modifiée par rapport au fonctionnement normal. Il est possible aussi de gouverner l'aérodyne en utilisant, dans des conditions normales, un seul des circuits d'alimentation 15 ou 16, en laissant l'autre en attente pour faire face à une urgence. Cette utilisation n'est pas possible avec la con- figuration classique, comprenant deux organes d'action- nement placés côte à côte, dont les tiges sont reliées par un joug portant en position médiane l'oeillet de liaison avec le plan oscillant, puisque dans cette structure, il y a des déséquilibres de charge et des moments de flexion correspondants dans toutes les con- ditions o les deux organes d'actionnement n'agissent pas simultanément et donc, dans ces dispositifs. connus, le fonctionnement dans des conditions de secours, dans lequel un seul circuit d'alimentation est actif et un seul organe d'actionnement est en action, doit etre limité dans le temps, offrant de moindres garanties de sécurité. En outre, la configuration selon l'invention per- met d'obtenir en direction transversale des encombrements inférieurs à ceux qui présentent la configuration à deux organes d'actionnement placés côte à côte, à égalité de section de poussée, permettant d'utiliser des cylindres de plus petit diamètre. Les caractéristiques relatives aux servovalves, à la structure et aux attaches des organes d'action- nement etc. sont connues dans la technique et ne sont pas décrites en détail. On peut introduire de multiples variantes sans par ailleurs sortir du cadre de la pré- sente invention, en ses caractéristiques générales. En outre, le groupe de servocommande selon l'invention peut être appliqué dans différentes réalisations autres que la commande du rotor d'hélicoptères, dans lesquelles il existe les mêmes exigences de sécurité d'emploi, de durée etc. 256978? REVENDICATIONS 1 - Groupe de servocommande redondant, particu- lièrement pour l'actionnement d'organes de commande de vol dans des aérodynes tels que des hélicoptères et engins similaires, caractérisé par le fait qu'il est constitué par deux paires d'organes d'actionnement hydrauliques (1, 2, 3, 4) reliés hydrauliquement en parallèle entre eux et alimentés par deux circuits hydrauliques séparés, ces paires d'organes d'actionnement reliés étant disposés avec des axes parallèles à une distance rapprochée suivant les diagonales d'un quadri- latère, les tiges (5) de ces organes d'actionnement étant reliées entre elles à l'extrémité au moyen d'une plaque antérieure (6) pratiquement quadrangulaire présentant en position centrale un oeillet (7) pour la liaison avec les organes de commande de vol et les cylindres de ces organes d'actionnement étant reliés entre eux en pré- sentant, à l'extrémité postérieure, une deuxième plaque (9) portant en position centrale un oeillet (9a) pour la liaison avec une membrure fixe de l'aérodyne. 2 - Groupe selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacune des paires d'organes d'action- nement est alimentée par l'intermédiaire d'une valve reliée à l'un des circuits hydrauliques séparés (15, 16) et dont le corps extérieur fixe est solidaire du cylindre (1, 2, 3 ou 4) de l'un des organes d'action- nement, les organes mobiles de ces valves étant reliés entre eux pour l'actionnement solidaire des paires d'organes d'actionnement. 3 - Groupe selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les valves sont reliées, par l'intermédiaire de leurs organes mobiles, à un élément en levier (17), en position intermédiaire entre les points de liaison, avec ce levier, des organes de trans- mission mécanique de la commande et des éléments de com- mande à rétroaction de la position de la plaque anté6- rieure (6) portée par les tiges (5) des organes d'action- nemenc. 4 - Groupe selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'élément en levier est constitué par une fourche (23) entourant les cylindres des organes d'actionnement et aux branches (21, 22) de laquelle se relient, en position médiane, les organes mobiles des valves, avec l'interposition éventuelle d'un levier auxi- liaire, à l'élément de réunion des branches se relient les organes de transmission de la commande et à l'extré- mité des branches se relient une ou plusieurs bielles (26), avantageusement au moins deux, ayant leur pivot à l'extrémité opposée à la plaque antérieure (6). - Groupe selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les bielles (26) reliant la plaque (6) antérieure aux bras de la fourche (23) sont au moins au nombre de deux.