Brevet FR2632271A1 — publié le 19891208

La présente invention est relative à un dispositif de sécurité à siège éjectable pour aéronef. Les dispositifs à siège éjectable sont des ensembles complexes, qui comprennent notamment: - une structure de soutien, qui est montée dans l'aéronef et peut être éjectée en cas d'urgence, - un baquet formant siège, solidaire de la structure mais pouvant être réglé en position par rapport à elle, - un système de brêlage capable de maintenir une personne dans le baquet, et comportant des moyens de rappel pour immobiliser cette personne dans une position convenable au moment de l'éjection, - au moins une catapulte pyrotechnique capable d'éjecter l'ensemble formé par la structure de soutien, le baquet et ladite personne hors de l'aéronef, des moyens pour commander et effectuer une série d'opérations postérieures à l'éjection, notamment séparation du pilote et du baquet et libération de parachutes, - une poignée de commande, associée à des moyens pour transformer une traction sur ladite poignée en un signal pyrotechnique, et - des moyens pour transmettre ce signal pyrotechni- que au moins aux moyens de rappel du brêlage et à la catapulte, le siège éjectable est en outre associé à un dispositif de fragilisation de verrière par onde de choc. Dans les dispositifs actuellement utilisés, les opérations postérieures à l'éjection sont commandées également par voie pyrotechnique, dans un système comportant des moyens de temporisation, et qui est installé sur la structure de soutien. La commande du dispositif de fragilisation de verrière comprend un intermédiaire mécanique: le déplacement de la structure de soutien, en début d'éjection actionne, par l'inter- médiaire d'une bielle, un percuteur qui commande le processus de fragilisation. Le système se complique encore lorsque deux personnes sont à évacuer en même temps. Il faut alors que le signal pyrotechnique en provenance de la poignée de commande agisse pour éjecter les deux occupants, avec cependant un écart de temps suffisant pour empêcher leur collision. Le signal pyrotechnique doit, dans ce cas, cheminer par des conduits fixés dans l'avion pour aller d'un siège à l'autre, en passant par un dispositif séquenceur, lequel agit de façon différente selon que le signal est émis par l'occupant du premier ou du second siège, ou encore que le second siège est inoccupé. On sait que les signaux pyrotechniques usuels sont de deux types principaux: ceux qui font appel à une onde de pression, et se déplacent par conséquent à une vitesse qui est voisine de celle du son, et ceux qui font appel à une onde de choc, qui se déplacent à une vitesse super- sonique. Habituellement, le signal émis par la poignée de commande est un signal à onde de pression. Il est transmis par des tubes connectés les uns aux autres, avec inter- position de relais pyrotechniques, c'est-à-dire de cartouches qui à la réception de l'onde de pression sont déclenchées pour émettre une nouvelle onde de pression, plus puissante que celle qu'elles viennent de recevoir. On évite ainsi les effets de l'amortissement de l'onde de pression sous l'effet du refroidissement, des pertes de charge, et de l'accroissement du volume occupé. La commande du dispositif de fragilisation de verrière se trouve au contraire du type à onde de choc: le déplace- ment de la biellette reliée à la structure de soutien agit en effet directement sur un détonateur relié au cordon détonant prévu dans la verrière. Les signaux pyrotechniques sous la forme d'onde de pression présentent un certain nombre d'inconvénients: ils exigent, pour une bonne transmission, que les conduits dans lesquels ils circulent soient étanches, afin d'éviter des pertes de pression susceptibles d'affaiblir le signal. Ceci exige, dans une installation complexe, que tous les joints entre éléments de conduit soient convenablement montés, et contrôlés à chaque démontage ou remontage. En outre, l'affaiblissement inévitable du circuit impose la présence d'un certain nombre de cartouches-relais, lesquelles sont source d'une augmentation de poids qui est en relation avec la complexité du système et la longueur des conduits. La présente invention a pour but de fournir un système qui soit à la fois d'entretien et de contrôle plus facile, et qui soit moins lourd, tout en étant d'un prix de revient total moins élevé. Pour obtenir ce résultat, l'invention fournit un dispositif du type indiqué au début du présent texte, qui présente pour particularité que le signal pyrotechnique allant de la poignée au dispositif de rappel de brêlage et à la catapulte est du type à "onde de choc". Les moyens pour transmettre un signal pyrotechnique du type à onde de choc sont, évidemment, différents de ceux qui servent à transmettre un signal pyrotechnique du type à onde de pression. Ils comprennent essentiellement un cordeau détonant, obtenu par étirage d'un tube métallique rempli au préalable d'une matière explosive convenable. Le diamètre d'un tel cordeau détonant peut descendre à 1,5 mm. Le cordeau détonant est placé à l'intérieur d'un tube souple ou rigide, d'un diamètre qui peut être de 8 mm seulement s'il est souple, et même de 4 mm s'il est rigide, qui sert essentiellement à sa protec- tion. Le raccordement d'éléments de cordeau détonant est réalisé en mettant à une distance suffisamment faible l'une de l'autre les extrémités des masses d'explosif contenues à l'intérieur des tubes métalliques. Il n'est pas necessaire que les tubes de protection soient reliés entre eux de façon étanche. Suivant une modalité particulièrement intéressante de l'invention, le signal pyrotechnique, de type à onde de choc, est envoyé sous cette forme également au dispositif de fragilisation de verrière. On évite ainsi, par rapport à l'art antérieur, le relais mécanique, constitué par une biellette, qui est actionné par le déplacement du siège éjectable luimême. On gagne ainsi du poids, et on réalise également un gain de temps appréciable. De préférence, dans ce cas, une partie des moyens pour transmettre le signal pyrotechnique de la poignée au dispositif de fragilisation de la verrière est montée sur l'aéronef lui-même, et une autre partie est solidaire de la structure de soutien, à commencer par la poignée elle- même. La liaison entre ces deux parties est avantageuse- ment faite au moyen d'un ou plusieurs auto-connecteurs. Par auto-connecteurs, on désigne un dispositif simple, du type à enfichage, par lequel l'extrémité d'un cordeau détonant vient s'embrancher, à la manière d'une prise de courant, sur le prolongement d'un autre cordeau détonant. Il n'est pas besoin, contrairement à la technique des signaux pyrotechniques à onde de pression, de réaliser une jonction étanche par joint vissé. On peut donc réaliser la disposition de telle sorte que la mise en place dans l'aéronef d'un siège, avec sa structure de soutien, entraine de façon automatique, et sans opération sup- plémentaire, la connexion des parties de circuit pyrotech- nique. On obtient donc un gain fort appréciable en simplicité et en sécurité. En particulier, l'enlèvement d'un siège, pour le remplacer par un autre, peut se faire de façon très simple, et sans risque d'oubli. D'autres simplifications apparaissent lorsque l'aéronef est équipé de plusieurs sièges éjectables. De façon classique, un aéronef a deux (ou plus) sièges éjectables, comporte des moyens pour transmettre des signaux pyrotechniques entre ces deux sièges. Ces moyens sont en partie montés sur l'aéronef, et en partie montés sur lesdits sièges éjectables. Il est avantageux de prévoir que ces moyens sont également prévus pour transmettre des signaux pyrotechniques du type à onde de choc, et sont connectés auxdits moyens reliant pour chaque siège la poignée aux moyens de rappel de brêlage et à la catapulte. On obtient ainsi une simplification notable des circuits. On comprendra que dans ce cas, il est avantageux que lessparties de moyens de transmission qui sont montées sur l'aéronef et celles qui sont montées sur les sièges éjectables sont reliées par des auto-connecteurs. Un autre avantage du procédé, dans ce cas, est que le séquenceur qui commande le départ successif des sièges éjectables, avec des intervalles de temps prévus à l'avance, peut être allégé, car les cartouches à gaz des systèmes traditionnels sont remplacées par des détonateurs de volume et poids nettement plus faibles. Avantageusement, les dispositifs de fragilisation de verrière sont reliés au moyen de transmission de signaux pyrotechniques entre deux sièges éjectables par des moyens de transmission montés entièrement sur l'aéronef. On obtient ainsi une nouvelle simplification, et un nouvel allégement. La présente invention va être exposée maintenant de façon plus détaillée à l'aide d'exemples pratiques illustrés avec les dessins, parmi lesquels: Figure 1 est un schéma d'ensemble montrant un dispositif de sécurité avec deux sièges éjectables. Figure 2 est un schéma des connexions pour un avion biplace avec deux occupants. Figure 3 est une partie du même schéma suivant la flèche III montrant le cas d'un seul occupant. Figure 4 est un schéma analogue pour un avion monoplace. Le dispositif décrit à la figure 1 montre, de façon très schématique, un système à deux sièges éjectables, les éléments propres au second siège sont identiques, en principe, aà ceux du premier siège et portent les mêmes références, suivies de la lettre A. La référence 1 désigne la structure de soutien, qui comprend principalement deux poutres, d'orientation voisine de la verticale, et fixées sur un avion, lequel n'est pas représenté. La référence 2 désigne un baquet, formant siège, qui est solidaire de la structure de soutien, mais peut s'élever ou descendre le long de celle-ci, de façon à placer les yeux du pilote dans une position fixe par rapport à l'avion, et en particulier aux dispositifs de pilotage et de visée. La référence 3 désigne le système de brêlage, comprenant notamment des courroies de sécurité qui viennent porter sur les épaules du pilote, qui peuvent, en marche normale, lui permettre une certaine liberté de mouvement, mais qui, grâce à un dispositif 4 d'enroulement rapide à commande pyrotechnique, peuvent être tendues au moment de l'éjec- tion, de façon à placer la colonne vertébrale du pilote dans une position convenable pour subir l'accélération due à l'éjection. La référence 5 désigne une catapulte pyrotechnique, avec un dispositif d'amorçage 6. Cette catapulte, télescopique, est fixée par une de ses extrémités à la structure de soutien 1, et par son autre extrémité, à la structure de l'avion. Pour des raisons de clarté de la figure, on a négligé les autres éléments accessoires du siège éjec- table, c'est-à-dire les fusées qui prolongent l'action de la catapulte une fois que le siège éjectable est en dehors de l'avion, les moyens pour dégager le pilote du siège, ainsi que les parachutes et les moyens d'actionnement de ceux-ci. Tous les éléments qu'on vient de décrire se trouvent sur les sièges éjectables actuellement connus. Les lignes en trait fort 7 et 8 symbolisent un dispositif de fragilisation de verrière, conforme aux brevets FR-A-2.077.846 et 2.542. 697. Ces brevets décrivent un système dans lequel la verrière est fragilisée par une série de charges explosives placées selon un contour défini, et reliées entre elles par du cordeau détonant. Les tracés 7 et 8 correspondent le premier à la séparation de la partie de la verrière située au-dessus de la tête du pilote, et le second à la séparation du reste de la verrière, qui se produit avec un retard calculé par rapport à la première séparation. Les dispositifs de fragilisation sont commandés par un actionneur pyrotechni- que 9, capable de procurer le retard convenable. Le -repère 10 désigne une poignée de commande de l'éjection, située devant le baquet 2. Cette poignée est reliée à un "initiateur" 11 qui transforme une traction sur la poignée en un signal pyrotechnique, et qui comporte, de façon connue, un percuteur et un détonateur. On va décrire maintenant les moyens de transmettre le signal pyrotechnique émis par le percuteur de l'in- itiateur 11 du siège avant, ou celui de l'initiateur 11A du siège arrière. Un premier "conducteur pyrotechnique" 12 part de l'initiateur 11, il comporte un tube télescopique 13, et aboutit à un premier autoconnecteur 14. Le tube télescopique est destiné à commencer les déplacements relatifs du baquet 2, auquel est fixé l'initiateur 11, et la partie de l'autoconnecteur 14 qui est reliée à cet initiateur par l'intermédiaire du conducteur 12, et qui est solidaire de la structure de soutien 1. La deuxième partie de l'autoconnecteur 14 est, quant à elle, solidaire de l'avion lui-même. Cette seconde partie est reliée à une centrale de transfert 15, montée sur l'avion. De cette centrale, dont les fonctions seront décrites plus loin en détail, part un premier conducteur pyrotechnique 16, relié à un autoconnecteur 17, dont la seconde partie, solidaire de la structure de soutien 1, transmet les signaux pyrotechniques aux têtes de commande du dispositif d'enroulage de ceinture 4 et de la catapul- te 5. Un deuxième conducteur pyrotechnique 18 part de la centrale de transfert 15, et la relie à une centrale de transfert similaire 15A, associée au second siège éjectable. Un troisième conducteur pyrotechnique 19 part de la centrale de transfert 15 et rejoint l'organe de commande 9 du circuit de fragilisation de verrière. Par ailleurs, l'organe de commande 9 du circuit de fragilisation de verrière est relié par d'autres conduc- teurs pyrotechniques à une poignée de commande "crash" 20, située à portée du pilote, et qui lui permet de déclencher la fragilisation de la verrière sans actionner le siège éjectable, et a des poignées extérieures 21 qui permettent à des sauveteurs de déclencher la même opération de l'extérieur de l'avion. La figure 1 est un schéma très simplifié, dans lequel on a volontairement supprimé un nombre important d'éléments, destinés notamment à assurer une redondance convenable aux commandes. Les figures 2 et 4 sont des schémas plus complets du système. On y retrouve la poignée de commande 10, et on constate que l'initiateur 11 ou 11A contient deux percuteurs 30, 31, associés.chacun à un détonateur 32, 33 et à un embout renforçateur 34, 35. L'un des embouts renforçateurs, qui porte le repère 34, est relié au conducteur pyrotechnique 12, et par lui au tube télescopi- que 13 et au premier autoconnecteur 14. Le deuxième embout renforcateur 35 est relié à un autre conducteur pyrotech- nique 36, associé à un second tube télescopique 37, et qui, grâce à deux embouts renforçateurs 38 et 39, commande l'enrouleur de bretelles 4 par l'intermédiaire d'un embout à gaz 40 et la catapulte 5 par l'intermédiaire d'un percuteur 41. Un autre embout renforçateur 42, monté sur le conducteur pyrotechnique 12, commande l'enrouleur de bretelles 4 par l'intermédiaire d'un autre embout à gaz 43. Sur les figures 2 et 4, les, lignes en traits mixtes 44, 44A entourent les éléments qui sont solidaires de la structure de soutien 1 2, et les lignes 45, 45A entourent en plus 'les éléments qui sont solidaires de la verrière, c'est- à-dire tous ceux qui sont destinés à ne pas rester sur l'avion lors de l'éjection. Sur la figure 2, on a représenté deux éléments de fragilisation de verrière 7 et 8 pour le premier siège et un seul élément 8 est représenté pour le deuxième siège sur les mêmes figures, ainsi que sur la figure 4, qui correspond à la version monoplace. Sur la figure 2, le premier siège est équipé d'un second circuit de déclenche- ment de la fragilisation de verrière, comprenant un percuteur 46, associé à un détonateur 47, et à des embouts renforçateurs intercalés sur le circuit pyrotechnique de commande qui relie les poignées 20, 21 aux circuits de fragilisation de verrière. La centrale de transfert anti- retour a une structure différente selon qu'il s'agit d'un avion monoplace ou biplace. De plus, dans le cas d'un avion biplace, la centrale de transfert associée au second siège 15A présente une légère différence avec celle qui est associée au premier siège. La centrale de transfert 15 comprend un basculeur 50, mobile, qui peut occuper deux positions.- Dans une première position, illustrée à la figure 2, il transmet l'impulsion provenant de l'autocon- necteur 14 à la fois à la ligne 18, laquelle est doublée pour une raison de sécurité, et à un percuteur 51, relié par une amorce à un dispositif à retard 52. Le retard, dans l'exemple décrit, est de 515 milli/secondes. Au-delà de ce dispositif à retard, se trouve un détonateur 53, qui est relié d'une part au conducteur pyrotechnique 16 et à l'autoconnecteur 17, et d'autre part, par un percuteur suivi d'une amorce et d'un détonateur 55, à la ligne 19 commandant les moyens 7, 8, 9 de fragilisation de verrière, et qui est reliée à ceux-ci par un autoconnec- teur 56. La centrale de transfert 15A assure une liaison directe entre la ligne 12A, et l'autoconnecteur 14A et les lignes 18 qui la relient à la centrale 15. En plus, par l'intermédiaire d'un détonateur 51A, d'un dispositif de retard 52A qui introduit un retard de 170 milli/secon- des, dans l'exemple décrit, et d'un détonateur 53A, elle est reliée à l'autoconnecteur 17A. Elle est en outre reliée par un percuteur 54A, une amorce et un détonateur au circuit de fragilisation de verrière 19, 7, 8. La figure 3 relative au cas d'un avion biplace habité en solo montre la centrale de transfert 15 avec le basculement 50 dans une position qui assure l'isolement du deuxième siège et la transmission directe des impul- sions depuis 1 'autoconnecteur 14 à l'autoconnecteur 17. Le basculeur 50 est commandé par un levier à portée de main de l'occupant du premier siège. Par cette disposition, dans le cas d'un avion biplace avec deux occupants, le premier siège éjectable est déclenché immédiatement au cas ou son occupant tire sur la poignée, et le second siège est déclenché après une demi-seconde environ, et au cas o c'est l'occupant du second siège qui tire la poignée, le premier siège est éjecté immédiatement et le second après 1/5 de seconde environ. Dans le cas o il n'y a qu'un occupant, son éjection est toujours instantanée, avec bien entendu les retards nécessaires des différentes séquences de l'opération, qu'on ne précisera pas ici. Un avantage important de l'invention est que la mise en place d'un siège, ou d'une verrière, après un démonta- ge, n'oblige à reconstituer et à vérifier l'étanchéité de liaisons entre tuyaux, car, normalement, les autoconnec- teurs, comme leur nom l'indique, se trouvent automatique- ment branchés lors de la mise en place, et que la vérification visuelle est rapide et fiable. REVENDICATIONS 1. Dispositif de sécurité à siège éjectable pour aéronef comprenant: -, une structure de soutien (1), qui est montée dans l'aéronef et peut en être éjectée en cas d'urgence, - un baquet (2) formant siège, solidaire de la structure de soutien mais pouvant être réglé en position par rapport à elle, - un système de brêlage (3, 4) capable de maintenir une personne dans le baquet, et comportant des moyens de rappel pour immobiliser cette personne dans une position convenable au moment de l'éjection, - au moins une catapulte (5, 6) pyrotechnique capable d'éjecter l'ensemble formé par la struicture de soutien, le baquet et ladite personne hors de l'aéronef, - des moyens pour commander et effectuer une série d'opération postérieures à l'éjection, notamment sépara- tion du pilote et du baquet et libération de parachutes, - un dispositif (7 à 9) de fragilisation de verrière par onde de choc, - une poignée de commande (10), associée à des moyens (11)pour transformer une' traction sur ladite poignée en un signal pyrotechnique, et - des moyens pour transmettre ce signal pyrotechni- que au moins aux moyens de rappel de brêlage et à la catapulte, caractérisé en ce que le signal pyrotechnique allant de la poignée aux moyens de rappel du brêlage et à la catapulte est du type à onde de choc. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit signal pyrotechnique de type à onde de choc est envoyé sous cette forme également au dispositif de fragilisation de verrière (7 à 9). 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une partie des moyens pour transmettre le signal pyrotechnique de la poignée au dispositif de fragilisation de verrière est montée sur l'aéronef lui-même et une autre partie est solidaire de la structure de soutien, et en ce que la liaison entre ces deux parties est faite au moyen d'un ou plusieurs auto-connecteurs (14, 17). 4. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, et comportant en outre des moyens (15, 15A, 18) pour transmettre des signaux pyrotechniques entre plusieurs sièges éjectables, ces moyens étant au moins en partie montés sur l'aéronef, et en partie montés sur lesdits sièges éjectables, caractérisé en ce que ces moyens sont également prévus pour transmettre des signaux pyrotechni- ques du type à onde de choc, et sont connectés auxdits moyens reliant pour chaque siège la poignée aux moyens de rappel de brêlage et à la catapulte. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les parties de moyens de transmission qui sont montées sur l'aéronef et celles qui sont montées sur des sièges éjectables sont reliées par des auto-connecteurs (14, 17). 6. Système selon la revendication 4 ou 5, carac- térisé en ce que les dispositifs de fragilisation de verrière (7, 8, 9) sont reliés aux moyens (15, 15A, 18) de transmission de signaux pyrotechniques entre deux sièges éjectables par des moyens de transmission montés (19, 56) entièrement sur l'aéronef.