Brevet FR2827346A1 — publié le 20030117

L'invention concerne une architecture de circuit hydraulique tel que ceux installés dans les aéronefs pour alimenter différents actionneurs, en particulier les servocommandes de pilotage, les vérins de manoeuvre des atterrisseurs, ou encore les freins de l'aéronef. Certaines des fonctions assurées par ces actionneurs sont critiques, c'est-à-dire que leur perte serait catastrophique pour les passagers, sans parler des possibles dégâts sur l'aéronef lui-même. Par ailleurs, l'exigence de sécurité conduit à orienter la conception des systèmes de l'aéronef pour faire en sorte qu'une panne simple d'un système (par exemple la panne du circuit hydraulique principal) ne puisse conduire à une catastrophe. Aussi équipe-t-on généralement les aéronefs d'un circuit hydraulique de secours, dont le fluide hydraulique est acheminé vers les actionneurs en cas de défaillance du circuit principal. Etant donné la taille des aéronefs commerciaux envisagés à l'heure actuelle, les tuyauteries des circuits hydrauliques atteignent des longueurs qui grèvent de façon non négligeable la masse de l'aéronef, et ce d'autant plus que les actionneurs à alimenter voient leur nombre grandir avec la taille de l'avion. On doubler le circuit hydraulique principal par un circuit de secours se révèlerait pénalisant. Afin de gagner de la masse, il est connu d'augmenter la pression nominale des circuits hydrauliques (par exemple, en passant de 206 bars à 315 bars). Cette augmentation de pression permet de réduire les surfaces travaillantes des actionneurs en raison du rapport des pressions nominales, et aussi de diminuer le diamètre des tuyauteries. Mais cette augmentation de pression ne procure qu'un gain de masse limité, et en tout état de cause ne permet pas de simplifier les circuits hydrauli- ques de l'aéronef. En vue de simplifier et d'alléger le système de freinage d'un tel aéronef, on propose une architecture de circuit hydraulique associé à des actionneurs, comprenant un circuit hydraulique principal ayant des composants hydrauliques et adapté pour acheminer vers les actionneurs un fluide hydraulique mis sous pression par au moins un dispositif de génération de pression associé à une réserve principale. Selon l'invention, l'architecture comprend un système de secours comportant une réserve auxiliaire alimentée en permanence par un circuit de retour collectant les retours de tous les composants hydrauliques, la réserve auxiliaire étant quant à elle connectée à la réserve principale via un clapet de surpression, ledit système de secours comportant en outre une électropompe agencée pour aspirer le fluide contenu dans la réserve auxiliaire et l'injecter dans le circuit principal en aval d'un clapet anti-retour général. Ainsi, en fonctionnement normal, le dispositif de génération de pression aspire le fluide de la réserve principale, et l'injecte dans le circuit principal. Le fluide est alors envoyé vers les actionneurs, tous les retours étant collectés par le circuit de retour pour être déversés dans la réserve auxiliaire. Le fluide contenu dans celle-ci se déverse alors dans la réserve principale, à l'exception d'un volume minimal de fluide déterminé par la pression de tarage du clapet de surpression. Un tel système de secours n'a donc pas d'incidence sur le fonctionnement normal du circuit hydraulique, en dehors du volume de fluide stocké en permanence dans la réserve auxiliaire. En cas de défaillance du dispositif de génération de pression, l'électropompe prend le relais, en injectant dans le circuit principal du fluide sous pression aspiré dans la réserve auxiliaire. Comme les retours des compo- sants hydrauliques sont reversés dans la réserve auxiliaire, le système de secours fonctionne ainsi en circuit fermé, sans que le fluide n'ait à transiter par la réserve principale. Le volume minimal de fluide présent en permanence dans la réserve auxiliaire sera dans la pratique dimensionné de telle sorte que l'électropompe trouve dans la réserve auxiliaire le volume de fluide suffisant pour répondre aux demandes de débit en provenance des actionneurs. On conçoit que la pression dans la réserve auxiliaire est ainsi fixée par le seuil du clapet de surpression, qui sera en général choisi relativement bas. La réserve auxiliaire ne subit donc jamais la haute pression générée par le dispositif de génération de pression du circuit hydraulique principal. Avantageusement, le système de secours comprend une ligne de dérivation connectant le circuit de retour directement à la réserve principale, une électrovanne étant agencée sur cette ligne de dérivation pour être fermée en fonctionnement normal, et ouverte en cas de défaut intervenant dans le système de secours. Ainsi, il est possible de court-circuiter la réserve auxiliaire, par exemple dans le cas où la réserve auxiliaire serait bouchée. De préférence, parmi les composants hydrauliques, il est prévu un accumulateur qui est disposé sur le circuit principal en aval du clapet anti-retour général. Cet accumulateur sert à assurer les demandes brutales de débit de la part des actionneurs, pour lesquelles l'électropompe n'aurait pas le temps de réagir. L'accumulateur assure alors temporairement la fourniture d'une quantité d'huile aux actionneurs, l'électropompe ayant ensuite le temps de recharger l'accumulateur. Avantageusement, l'accumulateur est associé à un clapet de surpression relié au circuit de retour. Ainsi, le trop-plein de l'accumulateur est vidé dans la réserve auxiliaire. De préférence, un capteur de pression est associé à l'accumulateur. Ce capteur permet de surveiller les variations de pression dans l'accumulateur, et d'activer l'électropompe en cas de baisse inacceptable de la pressions régnant dans l'accumulateur. Pour un circuit dans lequel le circuit principal comporte des moyens de mise en communication directe de l'accumulateur avec les actionneurs, ces moyens de mise en communication étant activés lorsque le dispositif de génération de pression est à l'arrêt, une vanne est de préférence agencée sur la ligne de dérivation pour être fermée lorsque les moyens de mise en communication directe sont activés. Ainsi, le fluide transitant par les composants des moyens de mise en communication est dirigé dans la réserve auxiliaire, et ne peut passer par la ligne de dérivation pour se déverser dans la réserve principale. Au démarrage, si la pression de l'accumulateur a trop baissé, celui-ci sera rechargé par l'électropompe avec le fluide recueilli dans la réserve auxiliaire. De préférence, l'électropompe comporte une pompe à débit constant associée à un moteur électrique à vitesse variable. Ainsi, le débit ne dépend pas des conditions de pression régnant en amont et en aval de la pompe, de sorte que l'on peut ajuster le débit par un contrôle du moteur simplifié. Dans le cadre de l'application de l'invention à un circuit de freinage d'un aéronef dans lequel les actionneurs sont les freins eux-mêmes, parmi les composants hydrauliques, il est prévu au moins un sélecteur de frei- nage qui est agencé sur le circuit principal en aval du clapet anti-retour général, ledit sélecteur de freinage ayant une ligne de retour reliée audit circuit de retour. De la même façon, parmi les composants hydrauliques, il est prévu au moins un sélecteur de parc qui est agencé sur le circuit principal, ainsi qu'un accumulateur agencé sur ledit circuit principal en amont dudit sélecteur de parc, le sélecteur de parc ayant une ligne de retour reliée audit circuit de retour. De préférence alors, un clapet navette est installé en amont de chaque frein, chacun des clapets navettes étant connecté d'une part au sélecteur de freinage via un distributeur proportionnel, chaque distributeur proportionnel ayant une ligne de retour reliée audit circuit de retour, et d'autre part au sélecteur de parc. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention. Il sera fait référence à l'unique figure du dessin annexé, représentant une architecture de circuit hydraulique selon l'invention appliquée à un circuit de freinage d'un aéronef. On décrit ici l'invention en relation avec un circuit hydraulique de freinage d'un aéronef, agencé pour alimenter des freins de référence générale 100. Sur la figure, on a représenté en trait épais les lignes de retour, et en trait mince les lignes d'alimentations. Un tel circuit hydraulique comporte, de façon connue en soi, une réserve principale 1 de fluide maintenu sous pression (typiquement quelques bars), duquel un dispositif de génération 2 de pression aspire le fluide pour l'envoyer dans le circuit principal C sous pression, ici à une pression de 350 bars. Le dispositif de génération de pression 2 est par exemple constitué d'une pompe entraînée par un les réacteurs de l'aéronef. Le circuit principal C comporte un clapet anti-retour général 3, destiné à protéger le dispositif de génération de pression 2. De façon également connue en soi, le circuit principal C comporte un sélecteur de freinage 4 et un sélecteur de parc 5. En aval du sélecteur de freinage 4, se trouvent autant de distributeurs proportionnels 101 qu'il y a de freins 100, chacun d'eux étant relié au frein correspondant via un clapet navette 102. Les clapets navettes 102 sont par ailleurs connectés à la sortie du sélecteur de parc 5. Quand l'aéronef est en mouvement sur le sol, le sélecteur de freinage 4 est ouvert, tandis que le sélecteur de parc 5 est fermé. Le fluide est donc conduit vers les distributeurs proportionnels 101 qui servent à moduler la pression du fluide agissant sur les freins pour ajuster le couple de freinage de chaque frein en réponse à des ordres du pilote, ou encore à des consignes d'un système antiblocage. A cet effet, des capteurs de pression 103 sont installés sur toutes les lignes d'alimentation des freins 100, permettant de mesurer la pression réellement appliquée sur chaque frein 100, et éventuellement de moduler l'ouverture du distributeur proportionnel 101 correspondant si la pression mesurée est éloignée de la pression de consigne. Lorsque l'aéronef est au parking, réacteurs arrêtés, le sélecteur de freinage 4 est fermé tandis que le sélecteur de parc 5 est ouvert, ce qui permet d'admettre dans les freins 100 du fluide maintenu sous pression par un accumulateur 6 disposé en aval du clapet anti-retour général 3. On assure ainsi un blocage des freins 100 et donc de l'aéronef lorsque celui-ci est à l'arrêt. On no- tera que l'accumulateur 6 est protégé des surpressions par un clapet de surpression 7. Des fusibles hydrauliques 104 sont installés sur les lignes d'alimentation des freins 100, en aval des clapets navettes 102, pour protéger ceux-ci d'une éventuelle surpression. Il est connu que tous les composants hydrauliques du circuit principal C organisant la distribution du fluide vers les freins 100 sont susceptibles de présenter un retour de fluide. Ces retours sont le résultat soit des débits de fluide en provenance des freins (distributeurs proportionnels 101), soit des fuites des composants eux-mêmes (sélecteurs de freinage 4 et de parc 5), soit encore, de l'ouverture du clapet de surpression 7 protégeant l'accumulateur 6. Selon l'invention, on équipe le circuit hydraulique d'un système de secours particulier. Conformément à une caractéristique essentielle de l'architecture de l'invention, les retours de tous les composants hydrauliques du circuit principal C (ici le sélecteur de freinage 4, le sélecteur de parc 5, les distributeurs proportionnels 101, et l'accumulateur 6 avec son clapet de surpression 7) sont collectés par un circuit de retour R illustré en traits épais sur la figure pour être déversés dans une réserve auxiliaire 8 via un filtre 15. La réserve auxiliaire 8 est reliée à la réserve principale 1 par un clapet de surpression 9, en vue de limiter la pression de la réserve auxiliaire 8 à une valeur basse prédéterminée, typiquement de quelques bars. Une électropompe 10, constituée d'une pompe à débit constant 11 et d'un moteur électrique à régime variable 12, est agencée pour aspirer le fluide de la réserve auxiliaire 8 et l'injecter dans le circuit principal en aval du clapet anti-retour général 3. Afin de protéger la pompe 11 de l'électropompe 10, des clapets anti-retour 19 et 26 sont disposés respectivement en amont et en aval de la pompe 11. Par ailleurs, le collecteur de fuite 20 de la pompe 11 est relié au circuit de retour R via un clapet anti-retour 21, un clapet anti-retour 22 monté en opposition, guidant le fluide venant du collecteur de fuite 20 de la pompe 11 vers la réserve auxiliaire 8. Le fonctionnement du circuit hydraulique est alors le suivant. Examinons tout d'abord la situtation de fonctionnement normal du dispositif de génération de pression 2. Le fluide est aspiré par le dispositif de génération de pression 2 dans la réserve principale 1 pour être injecté dans le circuit principal C qui conduit le fluide vers les freins 100. Les retours de fluide des composants hydrauliques sont alors canalisés par le circuit de retour R vers la réserve auxiliaire 8. Lorsque la réserve auxiliaire 8 est remplie au point que sa pression dépasse la pression de tarage du clapet de surpression 9, le fluide se déverse finalement dans la réserve principale 1. Ainsi, en fonctionnement normal, le système de secours est transparent et n'influe pas sur le fonctionnement du circuit hydraulique, en dehors d'un volume de fluide stocké en permanence dans la réserve auxiliaire 8 et déterminé par le seuil du clapet de surpression 9. A cet égard, il est prévu une ligne de dérivation 13 permettant de diriger le fluide collecté par le circuit de retour R directement vers la réserve principale 1. Cette ligne de dérivation 13 est fermée par une électrovanne 14 en fonctionnement normal. Si un incident était détecté au niveau de la réserve auxiliaire 8 (comme par exemple un bouchage du filtre 15), alors l'électrovanne 14 serait automatiquement ouverte pour permettre le retour du fluide vers la réserve principale 1 sans que celui-ci ne passe dans la réserve auxiliaire 8. Dans la configuration illustrée ici, l'électrovanne 14 est ouverte lorsqu'elle n'est pas alimentée électriquement, de sorte que la ligne de dérivation 13 serait ouverte lorsque l'aéronef est à l'arrêt. Or ceci se révèle gênant dans la mesure où à l'arrêt, comme cela a été expliqué précédemment, la pression de l'accumulateur 6 est transmise aux freins 100 via le sélecteur de parc 5. Le fluide s'échappant par fuite du sélecteur de parc 5 serait alors conduit, via le circuit de retour R et la ligne de dérivation 13, directe- ment dans la réserve principale 1. On a prévu sur la ligne de dérivation 13 une vanne 16 commandée hydrauliquement par une ligne piquée en aval du sélecteur de parc 5. La vanne 16 est ouverte lorsque le sélecteur de parc 5 est fermé, et elle est fermée lorsque le sélecteur de parc 5 est ouvert. Ainsi, le fluide s'échappant de l'accumulateur 6 et collecté par le circuit de retour R est dirigé vers la réserve auxiliaire 8. Lors du démarrage de l'aéronef, la pression de l'accumulateur 6 est connue grâce à un capteur de pression associé 17, et si cette pression est trop faible, l'électropompe 10 est activée pour regonfler l'accumulateur 6 avec le fluide présent dans la réserve auxiliaire 8. Examinons maintenant une situation de défaillance du dispositif de génération de pression 2. La fourniture de fluide en réponse aux demandes de débit instantanées des freins 100 est alors assurée par l'accumulateur 6. Ce dernier est regonflé progressivement par l'électropompe 10, au fur et à mesure de la baisse de pression de l'accumulateur 6 qui est suivie à l'aide du capteur de pression 17. Le fluide s'écoule ainsi depuis la réserve auxi- liaire 8 dans le circuit principal C via l'êlectropompe 10, pour revenir vers la réserve auxiliaire 8 via le circuit de retour R. On a ainsi organisé un circuit hydraulique de secours fermé utilisant certains éléments du circuit hydraulique principal C et remédiant à la défaillance du dispositif de génération de pression 2. Grâce au système de secours de l'invention, il est possible d'augmenter notablement la sécurité de fonctionnement du circuit de freinage, tout en évitant d'avoir à doubler le freinage par un circuit hydraulique complet. Par ailleurs, on prévoit avantageusement des capteurs de pression 23 et 24 en amont et en aval de la pompe 11 de l'électropompe 10, dont les indications servent à réguler le régime de rotation du moteur 12 de l'électropompe, pour ajuster le débit de la pompe au débit requis pour recharger l'accumulateur 6. L'invention n'est pas limitée au mode particulier de réalisation qui vient d'être décrit, mais bien au contraire entend couvrir toute variante qui entre dans le cadre de l'invention tel que défini par les revendications. En particulier, bien que l'invention ait été décrite dans le cadre d'un circuit de freinage d'un aéronef, l'invention s'applique généralement à tout type de circuit hydraulique destiné à fournir du fluide à des actionneurs, y compris à des circuits dans lesquels la pression n'est pas maintenue dans les actionneurs lorsque le dispositif de génération de pression n'est pas en fonctionnement. Bien que l'on ait illustré les moyens de maintien de pression dans les freins à l'arrêt comme étant constitués du sélecteur de parc et des clapets navettes, l'invention s'applique également à toute autre architecture comprenant des moyens de mise en communication di- recte de l'accumulateur avec les freins. Il est à noter que la pression peut être fournie dans ce cas par un accumulateur non relié au circuit. En outre, il est possible de multiplier un tel système de secours pour en équiper tel ou tel groupe d'actionneurs associés au même circuit principal d'un système de secours spécifique. Ainsi, la défaillance d'un système de secours n'entraîne pas la défaillance des autres systèmes de secours, et chaque système de secours peut être dimensionné au plus juste des besoins de chaque groupe d'actionneurs. REVENDICATIONS 1. Architecture de circuit hydraulique associé à des actionneurs (100), comprenant un circuit hydraulique principal (C) ayant des composants hydrauliques (4,5, 101,6) et adapté pour acheminer vers les actionneurs (100) un fluide hydraulique mis sous pression par au moins un dispositif de génération de pression (2) associé à une réserve principale (1), caractérisée en ce qu'elle comprend un système de secours comportant une réserve auxiliaire (8) alimentée en permanence par un circuit de retour (R) collectant les retours de tous les composants hydrauliques (4,5, 101,6), la réserve auxiliaire (8) étant quant à elle connectée à la réserve principale (1) via un clapet de surpression (9), ledit système de secours comportant en outre une électropompe (10) agencée pour aspirer le fluide contenu dans la réserve auxiliaire (8) et l'injecter dans le circuit principal (C) en aval d'un clapet anti-retour général (3). 2. Architecture de circuit hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système de secours comprend une ligne de dérivation (13) connectant le circuit de retour (R) directement à la réserve principale (1), une électrovanne (14) étant agencée sur cette ligne de dérivation (13) pour être fermée en fonctionnement normal, et ouverte en cas d'incident intervenant dans le système de secours. 3. Architecture de circuit hydraulique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, parmi les composants hydrauliques, il est prévu un accumulateur (6) qui est disposé sur le circuit principal (C) en aval du clapet anti-retour général (3). 4. Architecture de circuit hydraulique selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'accumulateur (6) est associé à un clapet de surpression (7) relié au circuit de retour (R). 5. Architecture de circuit hydraulique selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce qu'un capteur de pression (17) est associé à l'accumulateur (6). 6. Architecture de circuit hydraulique selon la revendication 2 et l'une des revendications 4 à 5, caractérisée en ce que le circuit principal (c) comporte des moyens de mise en communication directe (5,102) de l'accumulateur (6) avec les actionneurs (100), ces moyens de mise en communication (5,102) étant activés lorsque le dispositif de génération de pression (2) est à l'arrêt, une vanne (16) étant en outre agencée sur la ligne de dérivation (13) pour être fermée lorsque les moyens de mise en communication directe (5,102) sont activés. 7. Architecture de circuit hydraulique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'électropompe (10) comporte une pompe à débit constant (11) associée à un moteur électrique à vitesse variable (12). 8. Architecture de circuit hydraulique associé à des freins (100) d'un circuit de freinage d'un aéronef selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, parmi les composants hydrauliques, il est prévu au moins un sélecteur de freinage (4) qui est agencé sur le circuit principal (C) en aval du clapet antiretour général (3), ledit sélecteur de freinage (4) ayant une ligne de retour reliée audit circuit de retour (R). 9. Architecture de circuit hydraulique selon la revendication 8, caractérisé en ce que, parmi les composants hydrauliques, il est prévu au moins un sélecteur de parc (5) qui est agencé sur le circuit principal (C), ainsi qu'un accumulateur (6) agencé sur ledit circuit principal en amont dudit sélecteur de parc, le sélecteur de parc (5) ayant une ligne de retour reliée audit cir- cuit de retour (R). 10. Circuit de freinage selon la revendication 8 et la revendication 9, caractérisée en ce qu'un clapet navette (102) est installé en amont de chaque frein (100), chacun des clapets navettes (102) étant connecté d'une part au sélecteur de freinage (4) via un distributeur proportionnel (101), chaque distributeur proportionnel (101) ayant une ligne de retour reliée audit circuit de retour (R), et d'autre part au sélecteur de parc (5).