Brevet FR2650248A1 — publié le 19910201

Dispositif de protection de .e.bre d'équipage d'aéronef contré l'accélération L'invention concerne les dispositifs destinés à protéger les membres d'équipage d'aéronefs, et notamment les pilotes d'avions de combat, contre les effets des accélérations qu'ils subissent au cours des évolutions. On connalt dés de nombreux dispositifs de protection contre l'accélération. Ils comportent un vêtement, ou au moins un pantalon, muni de poches gonflables et un appareil qui détecte les accélérations dirigées le long du corps vers le haut et alimente alors les poches en gaz sous une pression qui est fonction croissante de l'accélération, au moins lorsque cette dernière dépasse un seuil. On a notamment proposé des dispositifs à commande pneumatique (tels que ceux décrits dans le document US-A-4 230 097, spécifiquement destine aux avions pouvant atteindre des altitudes élevées, et EP 0 136 223) ou électronique (tels que celui décrit dans le document US-A-4 336 590). L'augmentation des performances des avions de combat se traduit notamment par une diminution de la durée de passage de 1 'accélération de la pesanteur b une accélération dont le niveau provoque les phénomènes de syncope sans voile noir préalable.Le laps de temps entre la commande d 'une manoeuvre provoquant une ac d leration et la perte de conscience du pilote non protégé par gonflage des poches de pantalon (temps de conscience utile) est de 1 'ordre de 5 secondes et l'accélération peut avoir une valeur telle qu'il n'y a pas sortie de syncope. te pilote ne peut alors ramener 1 'avion dans des conditions de vol lui permettant de récupérer l'ensemble de ses facultés.La gravité du problêie peut être enoore mieus comprise en se référant la Figure X oa la courbe en trait plein peut être considérée colle représentative de l'accélération limite appliquée selon la verticale avion que peut supporter le pilote en fonction du temps å partir de l'instant zéro d'application de l'accélération Gz et où la courbe en tirets indique le début d'apparition du voile noir. On voit que la courbe présente un minimum qui varie, suivant la physiologie et l'état physique du pilote, entre 4 et 10 g (g étant l'accélération normale de la pesanteur). Sur la plupart des avions de combat encore en service a l'heure actuelle, l'accélération Gz augmente suivant une loi du genre montré par la ligne 10, laissant le temps au pilote, en cas de défaillance du dispositif de protection, d'arrêter l'accroissement d'accélération a l'apparition du voile noir et de recouvrer alors l'ensemble de ses facultés. Il n'en est plus de même sur un avion où l'entrée en virage s'effectue de façon très rapide et où en conséquence la loi d'augmentation de l'accélération Gz est du genre montré par la ligne 12. L'invention vise å fournir un dispositif de protection fournissant un signal.indiquant une absence de fonctionnement ou un fonctionnement défectueux suffisamment tôt (par exemple b l'instant tl sur la Figure 1) pour permettre au pilote (ou & un dispositif de reprise déclenché par le signal) d'arrêter la manoeuvre provoquant l t augmentation de l'accélération suffisamment tôt pour éviter des troubles orant les facultés du pilote ou, plus généralement, d'un occupant de l'aéronef. Dans ce but, l'invention propose notamment ùn dispositif comportant des moyens capteurs mesurant la pression du gaz fourni par ledit appareil aux poches (ou a certaines poches) du vêtement de protection et des moyens de calcul-reliés aux moyens capteurs de pression et a un capteur d ' accélération, prévus pour comparer la pression de protection de consigne et la pression réelle et pour générer un signal d'alarme si la pression réelle s'écarte de la pression de consigne d'une quantité supérieure à un seuil prédéterminé. Dans une réalisation simple, les moyens de calcul sont prévus pour ne fournir un signal d'alarme que lorsque la pression réelle est inférieure à la pression de consigne. Dans un mode de réalisation plus complet, un signal d'alarme est également fourni lorsque la pression réelle mesurée est supérieure à la pression de consigne d'une valeur prédéterminée. Dans ce cas, lorsque le dispositif est destiné à un avion susceptible d'opérer & des altitudes élevées et est muni de moyens de gonflement des poches en cas de dépressurisation, les moyens de calcul doivent être prévus pour inhiber l'émission du signal d'alarme lorsque la pression fournie au vêtement de protection dépasse la valeur de consigne correspondant à l'accélération, mais que simultanément un capteur de pression dans la cabine fournit & l'électronique un signal indiquant qu'il y a dépressurisation. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier d'exécution, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la Figure 1, de mentionnée, est un diagramme montrant le laps de temps de conscience utile (TCU) après le début d'une accélération au bout duquel il y a perte de conscience, - la Figure 2 est un schéma de principe d'un dispositif suivant l'invention, - la Figure 3 montre un exemple de plage de variation autorisée autour de la valeur de consigne de la pression destinée à combattre l'accélération, - la. Figure 4 montre l'évolution de la pression réelle dans des poches au cours du temps, comparée à une évolution théorique représentative. Le dispositif dont le schéma est montré en Figure 2 peut être regardé comme comprenant un bloc 14 porté par le siège 16 destiné A recevoir un membre d'équipage, et un connecteur 18 de raccordement d'un conduit 20 relié aux poches d'un pantalon de protection contre l'accélération et d'un conduit 22 de liaison avec le masque respiratoire. La description qui suit concernera plus particulièrement le cas où la conduite 22 n'alimente pas seulement le masque respiratoire, mais aussi les poches d'un gilet de protection, de façon à les mettre sous une surpression évitant le gonflement de la cage thoracique lorsque la différence entre la pression fournie au masque et la pression dans la cabine est élevée (en cas de décompression de la cabine å haute altitude par exemple). Le bloc 14 peut être regardé comme constitué par un boitier de connection 24 sur lequel s'enfiche le connecteur 18, un régulateur respiratoire à la demande 26 et une valve de protection contre les accélérations dirigées suivant Gz, qu'on désignera par la suite sous le terme habituel de "valve anti-g". Cette valve 28 peut avoir notamment la constitution décrite dans le document US-A-4 230 097 auquel on pourra se reporter et en conséquence sa constitution.interne ne sera pas décrite. Il faut seulement relever qu'elle est apte å fournir a la conduite 20 du gaz sous une pression qui augmente avec l'accélération Gz, å partir du moment où cette accélération dépasse un seuil prédéterminé (par exemple 1,75 g), suivant une loi qui est par exemple celle schématisée par la ligne 30 sur la Figure 3. Le régulateur à la demande 26 peut lui-mEme avoir l'une quelconque des nombreuses constitutions connues et être prévu pour fournir au pilote une surpression respiratoire constituant une fraction de la surpression dans les poches de pantalon en cas d'accélération, comme cela est des indiqué dans le document US-A-4 230 097. On sait que l'intervalle de temps qui s'écoule entre une panne d'slimentation en oxygène et la perte de conscience dépasse largement une dizaine de secondes aux altitudes habituelles. En conséquence, les systèmes d'alarme classiques, constitués par un voyant, sont suffisants pour que les membres d'équipage puissent mettre le régulateur 26 dans la position "débit de secours". Par contre, comme on l'a vu plus haut, les niveaux d'accélération sont tels que ce mode d'avertissement est largement insuffisant. Le dispositif montré en Figure 2 comporte, pour avertir le pilote suffisamment tôt et/ou provoquer une action automatique ayant prépondérance sur les manoeuvres commandes par le pilote, afin de ramener l'avion dans une configuration de vol.non dangereuse, des moyens qui détectent et signalent tout écart anormal entre 1à pression nécessaire pour combattre l'accéléra- tion et la pression effective fournie, au moins aux poches du pantalon de protection. Sur la Figure 3, la ligne 32 indique l'allure du seuil bas qui peut être adopté et définit, pour une accélération Gz donnee, la différence animale acceptée entre la valeur de consigne (ligne 30) et la valeur réelle mesurée. Le dispositif peut être prévu pour simplement fournir une alarme t il peut également être prévu pour commander un automatisme de maintien dans une configuration de vol acceptable t il peut enfin, si on accepte que le pilote puisse, pour échapper à un danger, perdre conscience temporairement, prévoir le calculateur de l'avion et le dispositif de façon que le pilote puisse passer la main au calculateur qui acceptera le défaut de protection anti-g et commandera seul les manoeuvres nécessaires pour écarter le danger (risque de collision avec un obstacle fixe, manoeuvre d'évasion, etc...). Il est essentiel que le dispositif comporte des moyens mettant en oeuvre le seuil 32 pour assurer la sécurité du membre d'équipage. Pour indiquer les défauts de fonctionnement, un seuil haut 34, pouvant avoir l'allure montrée sur la Figure 3, peut également etre prévu. L'existence de ce seuil haut permet également de contrôler le système d'alarme en vol, en établissant une surpression de test dans les poches du pantalon anti-g. Pour remplir ces fonctions, le dispositif de la Figure 2 comporte des moyens de calcul représentés sous forme d'un boîtier électronique 36 qui reçoit au moins un signal représentatif de la pression Ap qui règne & BR Le boîtier électronique peut être affecté uniquement à la fonction de sécurité. Mais les moyens de calcul peuvent être intégrés & un calculateur de bord. Dans les deux cas, ces moyens de calcul sont constitués pour fournir une alarme sur une sortie 42 lorsque,. avec une constante de temps fonction notamment de la capacité de montée en pression dans la conduite 20, la pression Âp effective mesurée par le capteur 38 sort du domaine autorisé, défini par les lignes 32 et 34 de la Figure 3. La Figure 4 montre, å titre d'exemple, la réponse de la valve anti-g 28 à l'apparition d'une accélération pour laquelle la valeur de consigne de Àp varie dans le temps t comme indiqué par la courbe 44. Les seuils correspondants sont ceux représentés par les courbes 32a et 34a. En cas de fonctionnement correct de la valve anti-g, la pression mesurée par le capteur 38 a une variation du genre montré par la courbe 46, alors que la pression dans les poches de pantalon n1 augmente qu'avec un retard dû au gonflement de ces poches, comme le montre la courbe 48. En cas de défaut de fonctionnement, la courbe 46 croise la courbe 32, ce qui declenche une alarme. Lorsque le boîtier électronique 36 est prévu pour fournir egalement une alarme en cas de dépassement du seuil 34 et que la valve anti-g est prévue pour établir une surpression dans les poches de pantalon si la pression P tombe au-dessous d'une valeur déterminée (comme indiqué dans le document US-A-4 230 097), le boîtier peut comporter des moyens dtinhibition d'alarme en cas de dépassement du seuil 34, lorsque le signal fourni par le capteur 40 indique que la valve 28 met en pression les poches en l'absence de toute accélération. Au lieù d' inhiber purement et simplement l'action des seuils, il est possible de mémoriser, dans le boîtier 36, des donnees combinant les lois de surpression en altitude ou les lois de surpression en vitesse. Le dispositif montré en Figure 2 comporte un second capteur 50 fournissant au boitier électronique 36 la surpression fournie au masque et/ou aux poches de poitrine. Le boltier 36 peut alors être prévu pour fournir également une alarme ni la surpression dans le masque et/ou les poches de poitrine, pour une accélératiân déterminée, est au-dessous d'un seuil bas, et, éventuellement, si elle est au-dessus d'un seuil haut (surpression trop élevée). Le fonctionnement est alors le seme que celui qui vient d'être décrit, si ce n'est que les seuls sont différents et que les moyens de calcul doivent inhiber 1'alarme lorsque la surpression est provoquée par le régulateur 26, en cas de décompression å haute altitude. L'invention est applicable non seulement à un dispositif à commande pneumatique de la pression, mais aussi a un dispositif a commande électronique, tel par exemple que celui décrit dans le document US-A4 336 590. Un tel dispositif & commande électronique comporte des capteurs de mesure de la pression dans les conduites de sortie 20 et 22. Ils peuvent être utilisés en substitution aux capteurs 38 et 50. Mais il est plus avantageux de conserver des capteurs distincts, spécifiques & la fonction d'alarme, pour éviter qu'une panne électrique de la valve anti-g ou du régulateur ne perturbe en même temps l'alarme. L'invention ne se limite pas au mode particulier de réalisation qui a été représenté et décrit à titre d'exemple et il doit être entendu qu'elle s'étend à toute variante restant dans le cadre des équivalences, et ce quelle que soit la source d'alimentation en gaz. En particulier, cette alimentation peut être constituée aussi bien par une source å stockage d'oxygène, par exemple sous forme liquide, que par une source fournissant de l'air très enrichi en oxygène, par exemple du genre désigné fréquemment par la dénomination OBOGS. Les poches de pantalon peuvent être réparties en deux groupes, éventuellement alimentées suivant des lois différentes, munis chacun d'un capteur. REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à; protéger les membres d'équipage d'aéronef contre l'effet des accélérations, comprenant un appareil qui détecte les accélérations dirigées selon la verticale avion et alimente alors les poches d'un vêtement de protection sous une pression qui est fonction croissante de l'accélération, caractérisé en ce outil comporte également des moyens capteurs mesurant la pression du gaz fourni par ledit appareil aux poches du vêtement de protection et des moyens de calcul (36) reliés aux moyens capteurs de pression (38,50) et a un capteur d'accélération (39), prévues pour comparer la pression de protection de consigne à la pression réelle et pour générer un signal d'alarme si la pression réelle est inférieure à la pression de consigne et que la différence est supérieure à un sèuil détermine. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit appareil (28) alimente uniquement les poches d'un pantalon de protection et en ce que le dispositif comporte de plus un regulateur respiratoire qui alimente un masque respiratoire et les poches d'un gilet de protection et est muni d'un capteur de pression supplémentaire (50), lesdits moyens de calcul (36) étant prévus pour fournir également une alarme si la pression de gaz respiratoire fournie au masque et aux poches est inférieure à la pression de consigne d'un écart dépassant un autre seuil détermine. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, ledit appareil étant prévu pour mettre également en surpression les poches lorsque la pression dans la cabine de l'aéronef est inférieure à une valeur déterminée, les moyens de calcul (36) sont également reliés t un capteur (40) de pression dans la cabine et prévus.pour combiner les lois de variation en fonction de la pression dans la cabine et de l'acce- lération afin d'éviter les alarmes injustifiées. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de calcul (36) sont prévus pour fournir également une alarme lorsque la pression fournie aux poches ou à certaines des poches est supérieure à la pression de consigne et que l'écart dépasse une autre valeur déterminée.