Brevet FR2603866A1 — publié le 19880318

i. Système de commande de gouvernes de profondeur" L'invention concerne un système de commande de gouvernes de profondeur dans une exécution de pilotage assisté (dit "fly-by-wire"), avec une commande mécanique auxiliaire, pour un aéronef, en particulier pour des avions. - Il est connu que des systèmes de commande de gouvernes de profondeur des avior sont exécutés dans la 10 technique dénommée fly-by-wire (A OBUS A 320). Dans l'utilisation de cette technique, des signaux de commande sont produits par les pilotes par des appareils de service de commande de côté (Side sticks), qui commandent des systèmes de réglage électrohydrauliques au moyen de groupes de calculateurs qui travaillent en parallèle, qui produisent l'actionnement mécanique des gouvernes de profondeur. En règle générale, deux ou bien trois entrainements de réglage redondants sont installés par gouverne de profondeur (Disposition Duplex ou Triplex). En cas d'une défaillance de la partie électrique de commande de vol, l'avion ne dispose plus de commandes de gouvernes de profondeur. Un cas de défaillance est également très significatif pour les avions à grande vitesse, dans lequel seulement un côté de la 25 commande de gouverne de profondeur est défaillante, 2. l'autre côté étant encore intacte pour la commande. Lors des manoeuvres de vol, dans ce cas, des asymétries inadmissibles surviennent pour les efforts sur la structure de l'avion. Le but de l'invention est de trouver une solution avantageuse eu égard au poids, à la complexité fonctionnelle, pour des systèmes d'entrainement de réglage redondants de gouvernes de profondeur, par exemple des arrangements Duplex ou Triplez sur les deux gouvernes 10 de profondeur d'un avion, laquelle solution présentant un degré de sécurité identique ou amélioré, relativement à une défaillance de gouverne survenant des deux côtés ou d'un côté. En outre, il soit être possible d'avoir une possibilité de commande mécanique simple en secours, pour 15 les gouvernes de profondeur, pour le cas d'une défaillance totale de l'électrique de bord, lors de la détermination conséquente du système global de la commande de l'avion selon la technique "fly-by-ware". La solution de ce problème, selon l'inven20 tion, est fournie par un système de commande de gouvernes de profondeur, caractérisé par les points suivants: - Dans le fonctionnement en commande de vol commandé électriquement, les signaux de commande de gouvernes de profondeur sont amenés de manière synchrone 25 et simultanée depuis les calculateurs de commande de vol jusqu'à deux modules de contrôle électrique travaillant en parallèle et retransmis depuis ceux-ci par une tringlerie de commande de gouvernes de profondeur jusqu'aux systèmes de réglage des gouvernes de profondeur 30 et aux gouvernes de profondeur. - Les modules de contrôle se composent d'une unité avec une transmission et des moteurs électriques ainsi que d'un dispositif de surrégulation. - Chacun des calculateurs de commande de 35 vol actifs vérifie la position de commande de gouverne 3. de profondeur des deux sorties de module de contrôle. - Le cas d'un module de contrôle ne travaillant pas, ou bien travaillant de manière asynchrone est identifié par le calculateur de commande de vol et il 5 exécute un déclenchement ou bien une commutation des appareils défectueux. - Le pilote produit un signal mécanique de déviation des gouvernes de profondeur pour la commande de gouvernes de profondeur, à l'aide d'un élément de manoeuvre de secours, en cas de défaillance de l'ensemble de l'électrique de commande de vol. - Lors de l'actionnement de l'élément de manoeuvre de secours pour la commande de gouvernes de profondeur, les modules de contrôle sont à chaque fois 15 commandés par deux tronçons de câbles. - L'actionnement de l'élément de service de manoeuvre pour la commande de gouverne de profondeur pendant le mode de commande de vol électrique, possède une priorité d'exécution plus élevée dans le dispositif de 20 surréglage. - Pendant le fonctionnement de commande de vol électrique, les signaux de commande des gouvernes de profondeur sont commandés en retour pour la commande de gouvernes de profondeurs, depuis les modules de contrô25 le, jusqu'aux éléments de manoeuvre de secours, ceci de manière synchrone et proportionnelle. - L'élément de manoeuvre de secours dispose d'un dispositif de déconnexion pour la commande de gouverne de profondeur qui, en cas de coincement d'un ou de 30 plusieurs tronçons de câbles, assure une commande de secours de la gouverne de profondeur, au moins par un tronçon de commande, et exclut la production de signaux de priorités plus élevées dans le fonctionnement en commande de vol électrique. - Des signaux de commande identiques sont 4. introduits par les modules de contrôle dans leurs tronçons de commande et - L'unité de synchronisation mécanique garantit également une synchronisation des gouvernes de profondeur également en cas de commande de secours. La tringlerie de commande de gouvernes de profondeur possède des ressorts de centrage qui -empéchent une déviation incontrôlée de la gouverne de profondeur concernée en cas de rupture de tringlerie dans un 10 vol à faible vitesse. La solution du problème selon l'invention consiste essentiellement à intégrer un système de commande mécanique de secours de gouvernes de profondeur dans une commande de gouvernes de secours fly-by-vire, qui agit parallèlement et de manière synchrone sur les deux gouvernes de profondeur et possède une priorité d'action par rapport aux dispositifs de commande de gouN nes de profondeur commandés électriquement. Suivant des réalisations préférentieles du 20 dispositif selon l'invention: - l'élément de manoeuvre de secours pour la commande de gouvernes de profondeur est réalisé comme une double roue de commande ou bien comme un double élément à levier, - la tringlerie de commande de gouvernes de profondeur est réalisée comme très sare face aux défaillances et en ce que celle-ci est reliée avec une unité de synchronisation, qui est également efficace dans le fonctionnement en commande de secours signalé-mécani30 quement, - les moteurs électriques situés dans les modules de contr8le sont commandés de manière commutable, tous ensemble, ou bien séparément par un ou plusieurs calculateurs de commande de vol, de type identique ou 35 bien différent. 5. - deux ou plusieurs moteurs électriques sont installés par unité de contrôle, -l'aptitude au fonctionnement de la commande de secours des gouvernes de profondeur est testée par l'ac5 tionnement d'un interrupteur d'essai, - l'absence de cas de coincement des tronçons de commande pour la commande de gouverne de profondeur est, à tout moment, signalée au pilote au moyen du suivi mécanique des tronçons de câble de commande de se10 cours dans le cas du fonctionnement électrique de commande de vol, par l'élément de manoeuvre de secours qui ltaccompagne. Les caractéristiques de l'invention sont expliquées à l'aide de la figure unique jointe. Les deux gouvernes de profondeur 1 sont commandées mécaniquement et actionnées chacune par un système Triplez de réglage 2, chacune d'elles éta. soumise à l'action d'une tringlerie de signal 3 comman. e, réalisée partiellement en construction mécanique à grande sécurité contre toute défaillance. L'entrée du signal ne s'effectue pas de manière primaire par un manche à balai mais, au contraire, elle est exécutée pour chacune par un module de contrôle électrique 4, composé d'une transmission avec des moteurs électriques et par un dispo25 sitif de surrégulation 4.2. Ces deux modules de contrôle, un primaire pour le tronçon de commande droit, un autre pour le tronçon de commande gauche, sont alimentés par des calculateurs de commande de vol 5 connus, de manière synchrone et simultanée avec les mêmes ordres de commande, de telle sorte que les gouvernes de profondeur situées à gauche et à droite reçoivent les mêmes signaux de déviation. Chacun des calculateurs (ou des groupes de calculateurs) actifs, vérifie simultanément la position des deux sorties 35 des deux modules de contrôle, de telle sorte que soit 6. assurée, en cas de défaut, une surveillance du synchronisme et du déclenchement respectivement de la commutation des deux côtés. Les commandes de réglage sont produites de 5 manière connue aussi bien par des prises de capteurs sur l'organe de manoeuvre du pilote, par exemple un appareil de manoeuvre de commande de c8té 6, qu'également par des signaux venant du système de commande de vol automatique 7 (pilote automatique) dans les calculateurs 5, de manière 10 connue aussi bien par des prises de capteurs sur l'organe de manoeuvre du pilote, par exemple un appareil de manoeuvre de commande de c8té 6, qu'également par des signaux venant du système de commande de vol automatique 7 (pilote automatique) dans les calculateurs 5. Pour réaliser la commande de secours de la gouverne de profondeur pendant, par exemple, la défaillance de l'ensemble de l'électrique de bord de l'avion e pendant qu'un ou plusieurs des systèmes hydrauliques,riplés 2 (B, G, Y) est encore apte à fonctionner,-il est prévu un 20 élément de manoeuvre de secours 8 pour la commande de gouverne de profondeur pour transmettre un signal de commande mécanique au, ou aux système (s) hydraulique (s) de gouverne de profondeur 1 apte (s) à fonctionner. L'élément de manoeuvre de secours 8 pour la commande de gou25 verne de profondeur peut, à cette occasion, être exécuté sous la forme d'une double roue de commande ou bien d'un élément double à levier. Cet élément de manoeuvre 8 pour la commande de gouverne de profondeur est relié avec les modules de 30 contrôle 4 du système de commande électrique de vol normal par un système mécanique de transmission d'effort (par exemple, une commande à câble). Ltentraînement de ces double systèmes de transmission d'effort dans les modules de contr8le 4 s'effectue par des mécanismes dits de sur35 régulation 4.2. Il s'agit ici d'éléments constructifs 7. mécaniques qui fonctionnent de la manière suivante: Dans le cas de fonctionnement normal, les modules de contrôle 4 signalent le calage de la gouverne de profondeur 1 à l'élément de manoeuvre de secours 8 pour la commande de gouverne de profondeur par un déplacement d'accompagnement synchrone et proportionnel du tronçon de câble. C'est-àdire que l'élément de manoeuvre de secours 8 pour la gouverne de commande de profondeur se déplace de manière correspondante-à la déviation de la gouverne de profondeur. Si un pilote, par exemple sur la base de la reconnaissance d'un comportement défectueux du système en mode de commande électrique, actionne l'élément de manoeuvre de secours 8 et produit ainsi un signal de commande qui ne correspond pas au signal de commande pro15 duit par le calculateur 5 et l'unité transmission/moteur électrique 4.1, le signal de commande de secours produit mécaniquement par le pilote introduit une priorité plxélevée et aboutit à son exécution. Du fait qu'il ne peut pas être exclu qu'un 20 des tronçons de câble 9 soit coincé et qu'ainsi, du fait de la priorité du signal de commande mécanique sur le signal de commande électrique dans le mécanisme de surrégulation 4.2, aucun signal de défaut n'est commandé sur la gouverne de profondeur, l'élément de manoeuvre de secours 8 pour la commande de gouverne de profondeur est pourvu d'un dispositif de déconnexion 8.1 (symbolisé par des billes déconnectables avec une précontrainte à ressort et deux volants à main), qui agit sur deux tronçons de câble 9 séparés. De cette manière, lorsqu'un tron30 çon de câble de signal de commande 9 est coincé,le pilote est en mesure, au moins en agissant sur la deuxième roue de régulation (ou élément à levier) de l'élément de manoeuvre de secours 8, de déclencher encore un signal de gouverne de profondeur voulu en vol à faible vitesse. 35 Afin d'éviter que ne survienne pas de 8. déviation asymétrique de commande en vol à haute vitesse entre la gouverne de profondeur gauche et la droite, également en cas de défaut, des signaux de commande identiques sont introduits par les modules de contrôle 4 dans leurs tronçons de commande 3 et 9. En outre, les tringleries de signal 3 situées à gauche et à droite sont accouplées ensemble mécaniquement par l'unité de synchronisation 10, et centrées supplémentairement dans la position zéro en cas de rupture de tringlerie par les ressorts 10 de centrage 12 (notamment pour le vol à faible vitesse). De plus, l'élément de manoeuvre de secours 8 se charge de la commande de gouvernes de profondeur ensemble avec les tronçons mécarniques de câble de commande de secours 9 pour un synchronisme de signal entre la d éviation de la 15 gouverne de profondeur de droite et celle de gauche. Il est ainsi clair que l'unité de synchronisation mécanique 10 qui n'est enclenchée qu'à grande vitesse, permet également une commande des gouvernes de profondeur synchronisée mécaniquement en cas de défaut des 20 systèmes électriques. Dans le vol à faible vitesse, dans lequel l'unité 10 de synchronisation (et le couplage) mécanique est ouverte, un simple défaut mécanique (par exemple rupture dans la transmission du signal entre la sortie 25 du module de contrôle 4 et la tringlerie de commande 3) pourrait mener à une quelconque déviation défectueuse de la gouverne de profondeur 1 du côté concerne par le défaut. Afin d'empocher ceci, les ressorts de centrage 12 sont montés et centrent la gouverne de profondeur 1 30 concernée par un défaut du genre énoncé précédemment dans la position zéro (c'est-à-dire la position médiane) par un signal de zéro correspondant donné au système de réglage hydraulique. Selon d'autres développements avantageux 35 selon l'invention, les moteurs électriques situés dans 9. les modules de contrôle 4 seront commandés tous ensemble ou bien chacun séparément, par un ou plusieurs calculateurs de commande de vol 5 de type identique ou différent, de telle sorte que la sécurité, en cas de défaillance du système de commande à entrainement électrique, est relevée. Le nombre des moteurs électriques mis en oeuvre dans les modules de contrôle 4 peut être de deux ou plus. Pour le cas dans lequel, pour des raisons de poids ou de simplification du système, deux moteurs élec10 triques seulement sont mis en oeuvre, ainsi qu'en considérant la probabilité d'apparition d'une défaillance des deux moteurs électriques dans le module de contrôle 4, la synchronisation mécanique et la possibilité de commande de secours des gouvernes de profondeur telles que décrites 15 ajoutent une signification particulièrement avantageuse. La commande de gouverne de profondeur signalée électriquement est aussi possible si l'un des modules de contrôle 4 est en panne. Dans ce cas, les signaux électriques de commande de l'autre module de contrôle 4, encore intact, 20 sont conduits par le tronçon de cable 9, aussi bien (seulement en cas de vol à haute vitesse) que par une tringlerie d'accouplement avec l'unité de synchronisation 10 entre la tringlerie de signal 3 droite et gauche, sur les deux gouvernes de profondeur. Selon un développement avantageux de l'invention, l'aptitude au fonctionnement de la commande de secours des gouvernes de profondeur peut être testée par le pilote, par exemple avant le début du vol, en actionnant un interrupteur d'essai 11. 30 10. REVENDI C A T I 0 N S 1.- Système de commande de gouvernes de profondeur dans une exécution de pilotage assisté (dite Ufly-by-vire") avec commande auxiliaire mécanique, composé d'organes de commande de pilotage, de calculateurs de pilotage automatique, de calculateurs de commande de vol, de dispositifs de réglage électrohydrauliques de gouvernes de profondeur, d'une gouverne de profondeur située côté gauche et côté droit ainsi que d'une com10 mande auxiliaire mécanique de profondeur, caractérisé par les points suivants: dans le fonctionnement en commande de vol, commandé électriquement, les signaux de commande de gouvernes de profondeur sont amenés de manière synchrone et si15 multanée depuis les calculateurs de commande de vol (5) jusqu'à deux modules de contrôle électriques (4) travaillant en parallèle et retransmis depuis ceux-ci par une tringlerie de commande de gouvernes de profondeur (3) jusqu'aux systèmes de réglage des gouvernes 20 de profondeur (2) et aux gouvernes de profondeur (1), - les modules de contrôle (4) se composent d'une unité. (4.1) avec une transmission et des moteurs électriques ainsi que d'un dispositif de surrégulation (4.2), - chacun des calculateurs de commande de vol (5) actifs vérifie la position de-commande de gouverne de profondeur des deux sorties de module de contrôle, - le cas d'un module de contrôle (4) ne travaillant pas, ou bien travaillant de manière asynchrone est identifié par le calculateur de commande de vol (5) et que 30 celui-ci exécute, en outre, un déclenchement ou bien une commutation des appareils défectueux, - le pilote produit un signal mécanique de déviation des gouvernes de profondeur pour la commande de gouvernes de profondeur, à l'aide d'un élément de manoeuvre 35 de secours (8), en cas de défaillance de l'ensemble 1il1.de l'électrique de commande de voi, - lors de l'actionnement de l'élément de manoeuvre de secours (8) pour la commande de gouvernes de profondeur, les modules de contrôle sont à chaque fois commandés par deuX tronçons de câble (9), - l'actionnement de l'élément de service de manoeuvre (8) pour la commande de gouvernes de profondeur pendant le mode de commande de vol électrique, possède une priorité d'exécution plus élevée dans le dispositif de sur10 réglage (4.2) , pendant le fonctionnement de commande de vol électrique, les signaux de commande des gouvernes de profondeur sont commandé& en retour pour la commande de gouvernes de profondeur, depuis les modules de contrôle (4), jus15 qu'auxz éléments de manoeuvre de secours (8), ceci de manière synchrone et proportionnelle, - l'élément de manoeuvre de secours (8) dispose d'un dispositif de déconnexion (8.1) pour la commande de gouvernes de profondeur qui, en cas de coincement d'un ou de 20 plusieurs tronçons de câble (9), assure une commande de secours de la gouverne de profondeur, au moins par un tronçon de commande, et exclut la production de signaux de priorité plus élevés dans le fonctionnement en commande de vol électrique, - des signaux de commande identiques sont introduits par les modules de contrôle (4) dans leurs tronçons de commande (3 et 9); - l'unité de synchronisation mécanique (10) garantie également une synchronisation des gouvernes de profondeur 30 également en cas de commande de secours. 2.- Système de commande de gouvernes de profondeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tringlerie de commande de gouvernes de profondeur (3) possède des ressorts de centrage (12) qui empechent une déviation incontrôlée de la gouverne de profondeur (1) 12. concernée, en cas de rupture de tringlerie dans un vol à faible vitesse. 3.- Système de commande de gouvernes de profondeur, selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément de manoeuvre de secours (8) pour la commande de gouvernes de profondeur, est réalisé comme une double roue de commande, ou bien comme un double élément à levier* 4.- Système de commande de gouvernes de 10 profondeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tringlerie de commande de gouvernes de profondeur (3) est réalisée comme très sûre face aux défaillances et en ce que celle-ci est reliée avec une unité de synchronisation (10), qui est également efficace dans le fonc15 tionnement en commande de secours signalé mécaniquement. 5.- Système de commande de gouvernes de profondeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moteurs électriques situés dans les modules de contrôle (4) sont commandés de manière commutable, tous 20 ensemble, ou bien séparément par un ou plusieurs calculateurs de commande de vol (5) , de -type identique ou bien différent. 6.- Système de commande de gouvernes de profondeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que deux ou plusieurs moteurs électriques sont installés par unité de contr8le (4). 7.- Système de commande de gouvernes de profondeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'aptitude au fonctionnement de la commande de secours des gouvernes de profondeur est testée par l'actionnement d'un interrupteur d'essai (11). 8.- Système de commande de gouvernes de profondeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'absence de cas de coincement des tronçons de commande (9) pour la commande de gouvernes 13. de profondeur est, à tout moment, signalée au pilote au moyen du suivi mécanique des tronçons de câble de commarnde de secours (9) dans le cas du fonctionnement électrique de commande de vol, par l'élément de manoeuvre de secours (8) qui l'accompagne.