Brevet FR2809372A1 — publié le 20011130

La présente invention concerne les aéronefs à commandes de vol électriques et, plus particulièrement, I'architecture du système de com- mande de vol pour de tels aéronefs. On sait qu'un aéronef à commandes de vol électriques comporte des organes de pilotage, tels que manches, minimanches, palonniers, etc... équipés de transducteurs électriques, de sorte qu'ils engendrent des consignes électriques de pilotage représentatives de l'action qu'un pilote exerce sur eux. Il comporte également un calculateur de commandes de vol qui élabore, à partir desdites consignes électriques de pilotage engen- drées par lesdits organes de pilotage et de paramètres de pilotage prove- nant par exemple de capteurs, des ordres de commandes électriques que ledit calculateur de commandes de vol applique à des actionneurs chargés du déplacement des gouvernes de l'aéronef. Il est par ailleurs usuel qu'un tel aéronef comporte un pilote auto- matique, apte en certaines circonstances à piloter ledit aéronef à la place du pilote. De façon également connue, un pilote automatique est essen- tiellement constitué d'un calculateur de navigation et d'un calculateur de pilotage. Le calculateur de navigation reçoit des consignes de guidage (qui lui ont été indiquées par le pilote) et des paramètres de guidage (qui lui sont adressés par des capteurs ou une centrale inertielle, par exemple) et, à partir de ces consignes et paramètres de guidage, il élabore des consi- gnes de pilotage automatique. Quant à lui, le calculateur de pilotage trans- forme ces consignes de pilotage automatique en ordres de commande de pilote automatique, qu'il applique auxdits actionneurs des gouvernes de I'aéronef. Suivant les modes de réalisation connus de pilote automatique, lesdits ordres de commande de pilote automatique sont appliqués auxdits actionneurs, soit directement, soit par l'intermédiaire dudit calculateur de commandes de vol. Dans ce dernier cas, on notera que ledit calculateur de commandes de vol reçoit, du pilote automatique, lesdits ordres de commande de pilote automatique déjà complètement élaborés et que, en conséquence, son rôle se résume à une simple transmission, sans modifi- cation, desdits ordres de commande de pilote automatique. Quel que soit celui de ces deux modes de réalisation qui se trouve à bord de l'aéronef, on doit cependant remarquer que, dans une telle ar- chitecture connue, il est nécessaire de prévoir deux fonctions de pilotage, à savoir l'une pour le calculateur de commandes de vol et l'autre pour le pilote automatique. Outre le fait que cela entraîne des coûts importants, il peut se faire que, à cause des contraintes du système, lesdites fonctions de pilotage soient différentes, notamment en ce qui concerne la puissance de calcul, I'acquisition des paramètres, les surveillances, etc... Il est donc obligatoire de développer et de valider deux fonctions de pilotage. De plus, une telle structure ne permet pas de minimiser les délais entre les informa- tions inertielles et les ordres de commande donnés par le pilote automati- que aux gouvernes. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvé- nients. A cette fin, selon l'invention, I'aéronef à commandes de vol élec- triques, pourvu de gouvernes aptes à être déplacées par des actionneurs commandés électriquement, ledit aéronef comportant: - des organes de pilotage et un calculateur de commandes de vol, lesdits organes de pilotage étant actionnés par un pilote et engendrant des consignes électriques de pilotage, qui sont adressées audit calculateur de commandes de vol, ce dernier calculateur engendrant, à partir desdi- tes consignes électriques de pilotage et de paramètres de pilotage, des ordres de commande adressés auxdits actionneurs pour le déplacement desdites gouvernes; et - un pilote automatique apte à piloter ledit aéronef à la place dudit pilote et exerçant une fonction de navigation permettant d'élaborer des consi- gnes de pilotage automatique à partir des consignes de guidage et de paramètres de guidage qui lui sont adressés, ainsi qu'une fonction de pilotage résidant en l'élaboration, à partir desdites consignes de pilotage automatique, d'ordres de commande de pilote automatique adressés auxdits actionneurs pour le déplacement desdites gouvernes, est remarquable: - en ce que ledit pilote automatique est constitué exclusivement par des moyens de calcul élaborant lesdites consignes de pilotage automatique à partir desdites consignes de guidage et desdits paramètres de gui- dage; - en ce que lesdits moyens de calcul sont directement reliés audit calcula- teur de commandes de vol pour adresser à ce dernier lesdites consignes de pilotage automatique; et - en ce que ledit calculateur de commandes de vol élabore, à partir desdi- tes consignes de pilotage automatique, lesdits ordres de commande de pilote automatique et adresse ces derniers ordres auxdits actionneurs pour qu'ils déplacent en conséquence lesdites gouvernes. Ainsi, conformément à la présente invention, le calculateur de pilo- tage dudit pilote automatique est supprimé et c'est le calculateur de commandes de vol qui assure la fonction pilotage du pilote automatique. L'invention permet donc de ne développer et valider qu'une seule fonction de pilotage, cette dernière étant implantée dans ledit calculateur de com- mandes de vol. Elle permet en plus de minimiser les retards entre les in- formations inertielles et les ordres commandés aux gouvernes par le pilote automatique. Par ailleurs, elle offre également la possibilité d'homogénéi- ser les réponses de l'aéronef en pilotage manuel et en pilotage automati- que. De préférence, afin de simplifier au maximum la structure dudit calculateur de commandes de vol, lesdites consignes électriques de pilo- tage provenant desdits organes de pilotage et lesdites consignes de pilo- tage automatique provenant desdits moyens de calcul du pilote automati- que sont deux à deux de même nature. Par exemple: - lesdits moyens de calcul du pilote automatique élaborent, à partir desdi- tes consignes de guidage et desdits paramètres de guidage, trois consi- gnes de pilotage automatique correspondant respectivement à un fac- teur de charge vertical commandé, à une vitesse de roulis commandée et à un dérapage commandé; et - lesdits organes de pilotage engendrent trois consignes électriques de pilotage, respectivement homogènes à un facteur de charge vertical commandé, à une vitesse de roulis commandée et à un dérapage com- mandé. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. Les figures 1 et 2 illustrent schématiquement deux architectures connues pour un système de vol électrique d'aéronef. La figure 3 illustre schématiquement l'architecture de système de vol électrique conforme à la présente invention. L'architecture connue 1 de système de vol électrique pour aéronef (non représenté) comprend essentiellement: - des organes de pilotage 2, comprenant des éléments 2A, tels que minimanches, palonniers, etc..., destinés à être actionnés par un pilote (non représenté) et associés à des transducteurs 2B, engendrant des consignes électriques de pilotage représentatives des déplacements desdits éléments 2A; - un calculateur de commandes de vol 3, qui reçoit, de façon usuelle, par des liaisons 4 lesdites consignes électriques de pilotage engendrées par les organes de pilotage 2, et par des liaisons 5 des paramètres de pilo- tage provenant de capteurs, d'autres calculateurs, etc... et qui, à partir desdites consignes électriques de pilotage et desdits paramètres de pilo- tage, engendre des ordres de commande; - des actionneurs 6, qui reçoivent lesdits ordres de commande par des liaisons 7 et qui déplacent en conséquence des gouvernes 8 dudit aéro- nef, par exemple par rotation autour d'axes X-X; - un pilote automatique 9, comportant un calculateur de navigation 9A et un calculateur de pilotage 9B. Le calculateur de navigation 9A reçoit, d'un dispositif 10, des consignes de guidage qui sont affichées par ledit pilote et qui lui sont transmises par des liaisons 11. Il reçoit également des paramètres de guidage que lui adressent des capteurs, d'autres cal- culateurs, etc... par des lignes 12. A partir desdites consignes de gui- dage et desdits paramètres de guidage, le calculateur de navigation 9A élabore des consignes de pilotage automatique, qu'il adresse au calcula- teur de pilotage 9B par des liaisons 13. Le calculateur de pilotage 9B engendre, à partir de ces consignes de pilotage automatique, des ordres de commande de pilote automatique qu'il adresse aux actionneurs 6, à travers des liaisons 14, pour déplacer lesdites gouvernes 8. Dans la variante de réalisation 15, également connue et montrée par la figure 2, on retrouve la totalité des éléments 2 à 13 décrits en re- gard de la figure 1. La seule différence avec l'architecture de cette der- nière figure réside en ce que les ordres de commande de pilote automati- que, élaborés par le calculateur de pilotage 9B, au lieu d'être adressés di- rectement aux actionneurs 6 par les liaisons 14, le sont indirectement à travers le calculateur de commandes de vol 3. En effet, des liaisons 1 6 relient les sorties du calculateur de pilotage 9B audit calculateur de com- mandes de vol 3. Ainsi, ce dernier reçoit du calculateur de pilotage 9B les ordres de commande de pilote automatique, complètement élaborés, et il les transmet, sans les modifier, auxdits actionneurs 6, à travers les liaisons 7. La transmission à travers le calculateur de commandes de vol 3 est passive, et est équivalente à celle effectuée par les lignes 14 de la fi- gure 1. L'architecture 17, conforme à la présente invention et illustrée schématiquement sur la figure 3, comporte la totalité des éléments 2 à 8 et 10 à 12 décrits ci-dessus. En revanche, le calculateur de pilotage 9B et les liaisons associées 13, 14, 1 6 ont été supprimés. Dans l'architecture 17, les consignes de pilotage automatique éla- borées par le calculateur de navigation 9A sont directement adressées au calculateur de commandes de vol 3 par des liaisons 18. A partir de ces consignes de pilotage automatique, ledit calculateur de commandes de vol 3 élabore, de manière analogue à ce qui passe pour les consignes électri- ques de pilotage provenant des organes de pilotage 2, des ordres de commande de pilote automatique qu'il adresse aux actionneurs 6 par les liaisons 7. A partir de consignes de guidage (cap, vitesse verticale, alti- tude,...) qui lui sont transmises par le dispositif 10, le calculateur de na- vigation 9A calcule trois consignes de pilotage automatique, à savoir un facteur de charge vertical commandé, une vitesse de roulis commandée et un dérapage commandé. Ces dernières consignes sont adressées, par les liaisons 16, au calculateur de commandes de vol 3, qui élabore les ordres de braquage automatique pour les gouvernes 8 (gouverne de profondeur, plan, ailerons, gouverne de direction, etc...). Par ailleurs, les organes de pilotage 2 (manches, palonniers, etc...) élaborent des consignes de pilotage homogènes, respectivement, à un facteur de charge vertical commandé, à une vitesse de roulis commandée et à un dérapage commandé. Ces consignes de pilotage sont également adressées audit calculateur de commandes de vol 3, qui élabore les ordres de braquage pour lesdites gouvernes 8. REVENDICATIONS 1. Aéronef à commandes de vol électriques, pourvu de gouvernes (8) aptes à être déplacées par des actionneurs (6) commandés électrique- ment, ledit aéronef comportant: - des organes de pilotage (2) et un calculateur de commandes de vol (3), lesdits organes de pilotage (2) étant actionnés par un pilote et engen- drant des consignes électriques de pilotage, qui sont adressées audit calculateur de commandes de vol (3), ce dernier calculateur engendrant, à partir desdites consignes électriques de pilotage et de paramètres de pilotage, des ordres de commande adressés auxdits actionneurs (6) pour le déplacement desdites gouvernes (8); et - un pilote automatique apte à piloter ledit aéronef à la place dudit pilote et exerçant une fonction de navigation permettant d'élaborer des consi- gnes de pilotage automatique à partir des consignes de guidage et de paramètres de guidage qui lui sont adressés, ainsi qu'une fonction de pilotage résidant en l'élaboration, à partir desdites consignes de pilotage automatique, d'ordres de commande de pilote automatique adressés auxdits actionneurs (6) pour le déplacement desdites gouvernes (8), caractérisé: - en ce que ledit pilote automatique est constitué exclusivement par des moyens de calcul (9A) élaborant lesdites consignes de pilotage automa- tique à partir desdites consignes de guidage et desdits paramètres de guidage; - en ce que lesdits moyens de calcul (9A) sont directement reliés audit calculateur de commandes de vol (3) pour adresser à ce dernier lesdites consignes de pilotage automatique; et - en ce que ledit calculateur de commandes de vol (3) élabore, à partir desdites consignes de pilotage automatique, lesdits ordres de com- mande de pilote automatique et adresse ces derniers ordres auxdits actionneurs (6) pour qu'ils déplacent en conséquence lesdites gouver- nes (8). 2. Aéronef selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites consignes électriques de pilotage provenant desdits organes de pilotage (2) et lesdites consignes de pilotage automati- que provenant desdits moyens de calcul (9A) du pilote automatique sont deux à deux de même nature. 3. Aéronef selon la revendication 2, caractérisé: - en ce que lesdits moyens de calcul (9A) du pilote automatique élabo- rent, à partir desdites consignes de guidage et desdits paramètres de guidage, trois consignes de pilotage automatique correspondant respec- tivement à un facteur de charge vertical commandé, à une vitesse de roulis commandée et à un dérapage commandé; et - en ce que lesdits organes de pilotage (2) engendrent trois consignes électriques de pilotage, respectivement homogènes à un facteur de charge vertical commandé, à une vitesse de roulis commandée et à un dérapage commandé.