Brevet FR2827378A1 — publié le 20030117

INDICATEUR DE DERAPAGE L'invention se rapporte à un indicateur de dérapage utilisé à bord d'un aéronef. Le dérapage représente la dissymétrie de l'écoulement d'air par rapport au plan de symétrie de l'aéronef. Ce plan de symétrie est un plan vertical lorsque l'aéronef est posé au sol. Un indicateur de dérapage connu consiste en un niveau à bille incurvé. Plus précisément, l'indicateur de dérapage comporte un tube en verre transparent possédant un rayon de courbure. Le centre de courbure est situé au-dessus du tube de façon à ce qu'une bille, généralement en acier, puisse se déplacer dans le tube en fonction du poids apparent de l'aéronef. Le tube est rempli d'un liquide, généralement de l'alcool, permettant d'amortir les déplacements de la bille. La position de la bille à l'intérieur du tube indique au pilote de l'aéronef la direction du poids apparent de l'aéronef par rapport au plan de symétrie de l'aéronef. Lorsque le dérapage de l'aéronef est nul, la bille est dans le plan de symétrie de l'aéronef, ce qui correspond à une position médiane à l'intérieur du tube. Lorsque la bille n'est pas dans le plan de symétrie, le poids apparent de l'aéronef n'est pas dans le plan de symétrie et une accélération latérale s'opère sur l'aéronef le faisant déraper. La réalisation d'un indicateur de dérapage comportant une bille se déplaçant dans un tube de verre est délicate. La tenue de tolérances précises notamment sur les parois internes du tube, permet de calibrer la sensibilité de l'indicateur de dérapage ainsi que l'amortissement du déplacement de la bille. Ces tolérances sont difficiles à maîtriser et les rebuts sont importants lors de la fabrication d'un indicateur de ce type. Par ailleurs, un indicateur de dérapage utilisant une bille se déplaçant dans un tube de verre rempli d'un liquide nécessite d'emprisonner dans le tube une bulle d'air afin d'absorber d'éventuelles dilatations thermiques. Lors de certaines manoeuvres de l'aéronef, la bulle d'air peut venir se coller à la bille empêchant la bille de se déplacer librement dans le liquide et faussant la mesure de l'angle de dérapage. A cet effet, l'invention a pour objet un indicateur de dérapage d'un aéronef, comportant des moyens de visualisation d'un angle de dérapage, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de calcul déterminant et affichant l'angle de dérapage sur les moyens de visualisation à partir d'informations issues de moyens de mesure inertielle. La planche de bord des aéronefs récents comporte souvent des moyens de visualisation sous forme d'écrans couleurs. Grâce à l'invention, il est possible de choisir l'écran couleur sur lequel on veut afficher l'angle de dérapage. On n'est plus limité par la localisation d'un tube en verre permettant la mesure. L'affichage de l'angle de dérapage est découplé de sa mesure. A bord de certains aéronefs récents la planche de bord comporte un instrument combiné de secours. Cet instrument comporte des moyens de visualisation sous forme d'un écran couleur. Cet écran affiche diverses informations nécessaires à la conduite de l'aéronef telles que l'altitude, l'assiette, l'inclinaison et la vitesse de l'aéronef à partir d'informations issues de moyens de mesure de la pression de l'écoulement d'air entourant l'aéronef et d'une unité de mesure inertielle. Les moyens de mesure de pression, et l'unité de mesure inertielle appartiennent également à l'instrument combiné de secours. L'instrument combiné de secours peut également comporter un indicateur de dérapage. Sur la face avant de l'instrument, on trouve alors de façon couplée des moyens de visualisation ainsi qu'un tube en verre contenant une bille d'acier. Cet assemblage est coûteux à réaliser. L'invention permet de pallier ce problème en utilisant les moyens de visualisation déjà existant dans l'instrument pour afficher l'information représentative de l'angle de dérapage de l'aéronef information issue des moyens de calcul précédemment définis. A cet effet l'invention a pour objet un instrument combiné de secours comportant des moyens de mesure de la pression de l'écoulement d'air entourant l'aéronef, des moyens de mesure inertielle, des moyens de calcul et des moyens de visualisation, les moyens de calcul déterminant et affichant sur les moyens de visualisation l'altitude, l'assiette, l'inclinaison et la vitesse de l'aéronef à partir d'informations issues des moyens de mesure de la pression, et des moyens de mesure inertielle, caractérisé en ce que les moyens de calcul déterminent et affichent en outre un angle de dérapage sur les moyens de visualisation à partir d'informations issues des moyens de mesure inertielle. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, description illustrée par le dessin joint dans lequel : - la figure 1 représente la silhouette d'un aéronef ainsi que son dérapage ; - la figure 2 représente un indicateur de dérapage conforme à l'invention ; - la figure 3 représente un instrument combiné de secours comportant un indicateur de dérapage. Par souci de simplification, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures. Sur la figure 1, la silhouette d'un aéronef 1 est représentée en position quelconque de vol Le plan de la figure est un plan frontal de l'aéronef 1, plan sur lequel l'aéronef 1 est vu de dos. Le poids de l'aéronef 1 peut se projeter dans un plan de symétrie 2 de l'aéronef 1 Le plan de symétrie 2 est un plan vertical lorsque l'aéronef est posé au sol. Le plan de symétrie 2 est un plan debout dans la représentation de la figure 1. La projection du poids dans le plan de symétrie 2 est représenté par une force nz. Par ailleurs, une force ny représente la projection du poids dans un plan perpendiculaire au plan de symétrie 2 La direction de la force nz appartient au plan frontal de l'aéronef 1. La force ny s'exerce sur l'aéronef 1 lorsque celui-ci dérape. Pour plus de simplicité dans la suite de la description, on dira que la force nz s'exerce dans une direction verticale de l'aéronef 1 et que le force ny s'exerce dans une direction horizontale de l'aéronef 1. Cette convention est faite bien qu'en vol, par exemple lorsque l'aéronef effectue un virage, la direction verticale de l'aéronef soit distincte de la direction verticale terrestre. Une force F forme la somme vectorielle des forces nyet nz. Cette force F représente le poids apparent de l'aéronef. Lorsque la force F est dans la direction verticale de l'aéronef, ou plus précisément dans le plan de symétrie 2, l'aéronef ne dérape pas La figure 1 représente également des moyens de visualisation 3 de l'angle de dérapage 0 de l'aéronef Les moyens 3 représentent symboliquement un tube 4 courbé dans lequel se déplace une bille 5. Le r. Antrfs rit r. Durhorf rtu tnh. 4 ft mnfnnrh) a /vAr')'nrininp'ri) =" r) (='ity fnrr. f=" nv et nz de telle façon que la position de la bille 5 indique la direction de la force F. La figure 2 représente un indicateur de dérapage conforme à l'invention. Cet indicateur comporte des moyens de visualisation 3 d'un angle de dérapage 8 d'un aéronef 1. Les moyens de visualisation 3 comportent par exemple un écran à cristaux liquide sur lequel est affichée une image 6 symbolisant un tube 4 en verre et une bille 5 s'y déplaçant, tube 4 et bille 5 de l'art antérieur. L'image 6 peut comporter un repère 7 matérialisant un angle de dérapage 8 nul et des graduations 8 permettant de matérialiser différentes valeurs numériques de l'angle de dérapage 8. L'indicateur de dérapage conforme à l'invention comporte en outre des moyens de calcul 9 recevant des informations issues de moyens de mesure inertielle et déterminant l'angle de dérapage (0) à partir de ces informations. Les moyens de calcul 9 affichent l'angle de dérapage 0 sur les moyens de visualisation 3. Avantageusement, les moyens de mesure inertielle sont formés par une centrale Inertielle de l'aéronef 1. Plus précisément, les informations issues des moyens de mesure inertielle comportent deux informations 10 et 11 représentatives de l'accélération de l'aéronef 1, chacune dans une direction, les deux directions formant un plan sensiblement frontal de l'aéronef. Les moyens de calcul 9 déterminent l'angle de dérapage 8 en fonction des deux informations 10 et 11 et fournissent aux moyens de visualisation 3 une information 12 représentative de l'angle de dérapage 8 ainsi déterminé. Les deux informations 10 et 11 proviennent par exemple de deux accéléromètres respectivement 13 et 14 Les deux accéléromètres 13 et 14 appartiennent par exemple à la centrale inertielle de l'aéronef 1 ou encore à un instrument combiné de secours comme on le verra plus loin à l'aide de la figure 3. Les deux accéléromètres 13 et 14 mesurent l'accélération de t'aéronef 1 suivant deux axes d'un plan sensiblement frontal de l'aéronef 1 Avantageusement, la première information 10 est représentative de l'accélération verticale de l'aéronef 1 et la seconde information 11 est représentative de l'accélération horizontale de l'aéronef 1. Les moyens de calcul 9 peuvent alors déterminer l'angle de dérapage 8 par sa tangente qui est égale au rapport entre d'une part l'information 11 représentative de l'accélération horizontale de l'aéronef 1 et d'autre part l'information 10 représentative de l'accélération verticale de l'aéronef 1. Avantageusement, les moyens de calcul 9 comportent des moyens pour lisser la troisième information 12 représentative de l'angle de dérapage O. Plus précisément, les informations 10 et 11 fournies par les accéléromètres 13 et 14 peuvent comporter des variations brutales qu'il est avantageux de filtrer afin que la valeur affichée de l'angle de dérapage û ne subissent pas également ces variations brutales néfastes à une lecture correcte par un opérateur. Dans un indicateur de dérapage de l'art antérieur utilisant une bille se déplaçant dans un tube en verre rempli d'alcool le lissage de l'angle de dérapage 0 était obtenu grâce au jeu fonctionnel entre le diamètre intérieur du tube et le diamètre de la bille Ce jeu limite la circulation de l'alcool entre le tube et la bille. Cette limitation permet d'amortir d'éventuels à-coups dans la variation de l'angle de dérapage 0. La réalisation du tube en verre se fait généralement par soufflage du verre. Cette méthode de fabrication ne permet pas de maîtriser correctement le diamètre intérieur du tube sur toute sa longueur. Le jeu fonctionnel est donc mal maîtrisé. Le lissage de l'angle de dérapage n'est donc qu'approximatif. L'utilisation des moyens de calcul 9 pour réaliser le lissage permet d'adapter le lissage par calcul qui peut par exemple être effectué en déterminant une moyenne glissante de l'angle de dérapage û sur quelques secondes. Contrairement à l'art antérieur, l'utilisation des moyens de calcul 9 permet de modifier les paramètres de lissage par une simple modification d'une programmation des moyens de calcul 9. Avantageusement les moyens de calcul 9 comportent également des moyens pour régler la sensibilité de la mesure de l'angle de dérapage 0. Dans un indicateur de mesure de l'art antérieur, la sensibilité de la mesure est donnée par la valeur du rayon de courbure du tube en verre dans lequel se déplace la bille. Cette sensibilité est figée lors de la réalisation du tube. L'utilisation des moyens de calcul 9 permet de modifier le réglage de la sensibilité en utilisant un simple coefficient multiplicateur du déplacement d'un point symbolisant la bille, point affiché sur l'image 6. Ici encore l'utilisation des moyens de calcul 9 pour régler la sensibilité de la mesure de l'angle de dérapage û permet d'adapter cette sensibilité au besoin par une simple modification d'une programmation des moyens de calcul 9. La figure 3 représente un instrument combiné de secours comportant des moyens de mesure de la pression de l'écoulement d'air entourant l'aéronef 1, des moyens de mesure inertielle, des moyens de calcul 9 et des moyens de visualisation 3. Les moyens de calcul 9 déterminent et affichent sur les moyens de visualisation 3 l'altitude, l'assiette, l'inclinaison, la vitesse de l'aéronef 1 ainsi que l'angle de dérapage 0 à partir d'informations issues des moyens de mesure de la pression, et des moyens de mesure inertielle. L'altitude de l'aéronef 1 est affiché sur la partie droite 20 d'un écran 21 des moyens de visualisation 3. L'altitude et l'assiette de l'aéronef 1 sont affichés sous la forme d'un horizon 22 mobile par rapport à une silhouette 23 de l'aéronef 1 sur la partie centrale 24 de l'écran 21. La vitesse de l'aéronef 1 par rapport au vent relatif est affiché sur la partie gauche 25 de l'écran 21. L'angle de dérapage û est affiché dans la partie basse 26 de l'écran 21. L'affichage de l'angle de dérapage reprend par exemple la même symbolisation que celle utilisée sur l'image 6 représentée sur la figure 2. Avantageusement l'écran 21 est un écran à cristaux liquide. Avantageusement, les moyens de mesure inertielle fournissent aux moyens de calcul 9 deux informations 10, 11 représentatives de l'accélération de l'aéronef 1 chacune dans une direction, les deux directions formant un plan sensiblement frontal de l'aéronef 1. Les moyens de calcul 9 déterminent l'angle de dérapage 0 en fonction de la première 10 et de la seconde 11 information. Les moyens de mesure inertielle peuvent comporter au moins deux accéléromètres 13 et 14 mesurant l'accélération de l'aéronef 1 suivant deux axes d'un plan sensiblement frontal de l'aéronef 1. Les deux accéléromètres 13 et 14 fournissent alors la première 10 et la seconde 11 information. Les moyens de calculs 9 et les deux accéléromètres 13 et 14 sont par exemple situés à l'intérieur d'un corps 27 de l'instrument combiné de secours, corps 27 situé à l'arrière de l'écran 21. Les moyens de mesure de la pression ne sont pas représentés sur la figure 3. Il sont situés sur la peau de l'aéronef 1 Il mesurent la pression totale et la pression statique de l'écoulement d'air entourant l'aéronef 1. Pour simplifier la figure 3, les repères 9 à 14 ne sont pas portés sur la figure. On pourra se reporter à la figure 2 pour mieux comprendre les interactions entre les éléments portant ces repères. Avantageusement, les moyens de mesure inertielle sont formés par une unité de mesure inertielle appartenant à l'instrument combiné de secours et située dans le corps 27. Cela permet de pallier une éventuelle panne de la centrale inertielle de l'aéronef 1. L'unité de mesure inertielle remplit les mêmes fonctions que la centrale inertielle de l'aéronef 1 à savoir la mesure de la vitesse de rotation et la mesure de l'accélération de l'aéronef 1. En revanche, l'unité de mesure inertielle peut avoir une précision moindre que celle de la centrale inertielle de l'aéronef 1 REVENDICATIONS 1. Indicateur de dérapage d'un aéronef (1), comportant des moyens de visualisation (3) d'un angle de dérapage (8), caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de calcul (9) déterminant et affichant l'angle de dérapage (8) sur les moyens de visualisation (3) à partir d'informations issues de moyens de mesure inertielle. 2. Indicateur de dérapage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de mesure inertielle sont formés par une centrale inertielle de l'aéronef (1). 3. Indicateur de dérapage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de mesure inertielle fournissent aux moyens de calcul (9) deux informations (10,11) représentatives de l'accélération de l'aéronef (1) chacune dans une direction, les deux directions formant un plan sensiblement frontal de l'aéronef (1) et en ce que les moyens de calcul (9) déterminent l'angle de dérapage (8) en fonction de la première (10) et de la seconde (11) information. 4. Indicateur de dérapage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première information (10) est représentative de l'accélération verticale de l'aéronef (1) et en ce que la seconde information (11) est représentative de l'accélération horizontale de l'aéronef (1). 5. Indicateur de dérapage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tangente de l'angle de dérapage (8) est déterminée par les moyens de calcul (3) comme étant égale au rapport entre la deuxième information (11) et la première information (10). 6. Indicateur de dérapage selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les moyens de mesure inertielle comportent au moins deux accéléromètres (13,14) mesurant l'accélération de l'aéronef (1) suivant deux axes d'un plan sensiblement frontal de l'aéronef (1) et en ce que les deux accéléromètres (13,14) fournissent la première (10) et la seconde (11) information. 7. Indicateur de dérapage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de visualisation (3) comportent un écran (21) à cristaux liquides. 8. Indicateur de dérapage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de calcul (9) comportent des moyens pour lisser la troisième information (12). 9. Indicateur de dérapage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de calcul (9) comportent des moyens pour régler la sensibilité de la mesure de l'angle de dérapage (8) 10. Instrument combiné de secours comportant des moyens de mesure de la pression de l'écoulement d'air entourant l'aéronef (1), des moyens de mesure inertielle, des moyens de calcul (9) et des moyens de visualisation (3), les moyens de calcul (9) déterminant et affichant sur les moyens de visualisation (3) l'altitude, l'assiette, l'inclinaison et la vitesse de l'aéronef (1) à partir d'informations issues des moyens de mesure de la pression, et des moyens de mesure inertielle, caractérisé en ce qu'il comporte un indicateur de dérapage selon l'une des revendications précédentes, en ce que les moyens de visualisation (3) de l'indicateur de dérapage sont constitués des moyens de visualisation (3) de l'instrument combiné de secours et en ce que les moyens de calcul (9) de l'indicateur de dérapage sont constitués des moyens de calcul de l'instrument combiné de secours. 11. Instrument combiné de secours selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de mesure inertielle sont formés par une unité de mesure inertielle appartenant à l'instrument combiné de secours.