Brevet FR2858967A1 — publié le 20050225

Dispositif de commande de vol à amortissement électrique La présente invention concerne les organes de commande de vol pour aéronef, comme par exemple les manettes de commande de vol, les manches et mini-manches de pilotage ou les pédaliers de commande. Il est connu de remplacer les commandes mécaniques des aéronefs par des commandes électriques, et de remplacer l'effort mécanique résistant de la timonerie supprimée par des dispositifs restituant sur l'organe de manoeuvre une sensation artificielle d'effort résistant. Ces dispositifs sont io usuellement de type mécanique ou plus souvent hydraulique. Les premiers ne permettent pas de profiter pleinement des avantages de la suppression de la timonerie et de l'entraînement mécanique. Les seconds présentent l'inconvénient de n'être pas stables dans le temps et entraînent souvent des problèmes de fuites. On connaît aussi, dans un cadre différent, par le document US 6 325 331 un vérin de compensation aéronautique dans lequel on utilise un moteur pas-à-pas, éventuellement sans fer, pour créer deux modes de fonctionnement, l'un de verrouillage dans lequel les commandes mécaniques sont maintenues en position fixe, et l'autre de non-blocage dans lequel les commandes peuvent être manoeuvrées par le pilote librement. L'invention a pour but d'améliorer l'amortissement associé à un organe de commande électrique de vol. L'invention atteint son but grâce à un dispositif de commande électrique de vol du type à chaîne d'amortissement comportant en entrée un élément rotatif associé à un organe de manoeuvre, caractérisé en ce que l'élément rotatif d'entrée est relié à un multiplicateur entraînant l'arbre d'un moteur électrique fonctionnant en génératrice envoyant le courant généré à une électronique de commande d'amortissement pilotant la caractéristique d'amortissement du moteur (et donc de l'organe d'entrée). À cet effet, l'électronique de commande d'amortissement est reliée par des liaisons au moteur. On forme ainsi un amortisseur électromagnétique dont l'action est constante dans le temps et qui ne pose pas les problèmes de fuite mentionnés plus haut. Selon un mode de réalisation, l'électronique gère une ou plusieurs lois d'amortissement prédéterminées de façon autonome sans connexion extérieure. Selon un autre mode de réalisation au contraire, ces lois prédéterminées peuvent être modifiées en fonction de signaux extérieurs. Il est ainsi possible de jouer sur les éléments composant la carte électronique pour faire varier l'amortissement généré en fonction de la vitesse de sollicitation de la commande de vol. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le moteur utilisé est un moteur de technologie classique "avec fer" qui permet d'avoir un bon rendement et donc un rapport poids/caractéristiques très intéressant. Cependant, selon un second mode de réalisation particulièrement intéressant, il apparaît encore plus avantageux d'adopter un moteur de la technologie dite "sans fer" ou "sans encoches", en dépit de ses moindres performances; en effet, les moteurs classiques présentent un effet de crantage important résultant de la construction même du stator (bobinage effectué sur des paquets de tôles). Lors de la sollicitation de la commande de vol, le pilote a une sensation de mouvement saccadé généré par l'ondulation du couple, ce qui nuit au confort de pilotage. La technologie sans fer pour les moteurs permet de garantir des forces contreélectromotrices purement sinusoïdales et donc d'avoir un couple de crantage nul en mode génératrice. Le pilote a ainsi une sensation de mouvement continu et le crantage nul apporte un confort très important dans le pilotage. Naturellement, le dispositif de commande à amortissement électrique conforme à l'invention peut être relié de manière classique à une électronique de commande des organes de vol. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et caractéristiques seront mis en évidence à la lecture de la description suivante, se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est un schéma du dispositif conforme à l'invention; La figure 2 est un diagramme illustrant le couple de freinage en fonction de la vitesse d'entrée et le domaine caractéristique de fonctionnement du dispositif de l'invention; La figure 3 illustre à l'intérieur du domaine défini dans la figure 2 trois exemples de lois d'amortissement. 3 2858967 Le dispositif de l'invention comprend un organe rotatif d'entrée 1 qui peut constituer l'organe de manoeuvre ou lui être cinématiquement lié. L'arbre 2 de cet organe 1 constitue l'arbre d'entrée d'un multiplicateur 3 comportant un train d'engrenages 4 transformant la rotation de l'arbre d'entrée 2 en une rotation multipliée d'un arbre de sortie 5. L'arbre 5 constitue l'arbre d'entrée d'un moteur électrique 6 fonctionnant en génératrice: l'arbre 5 fait tourner le rotor 7 dans le stator 8, et le courant généré alimente par une liaison 9 un module électronique 10 qui pilote la loi d'amortissement. Le moteur 6 est un moteur sans fer, c'est-à-dire un moteur à aimants permanents porté par le rotor 7, sans balai, et n'ayant pas de tôle ferromagnétique dans le stator 8. Cette disposition permet de générer une force électromotrice sinusoïdale qui évite tout effet de crantage entre rotor et stator, au contraire des moteurs de technologie classique du fait des tôles ferromagnétiques. De tels moteurs sont connus dans d'autres applications, par exemple par les documents US 4112340 ou US 4107585 ou FR 2050284. Les caractéristiques électro-magnétiques du moteur en court-circuit définissent l'enveloppe des performances d'amortissement du système. La figure 2 illustre le couple de freinage en fonction de la vitesse d'entrée, la droite D, qui correspond à la loi maximale en mettant le moteur en court-circuit, définissant avec l'axe des abcisses un domaine hachuré des lois possibles d'amortissement.. À l'intérieur de ce domaine et selon des caractéristiques de l'électronique associée, c'est-à-dire sans ou avec commande extérieure au système, il est possible de prédéfinir différentes lois d'amortissement, dont trois exemples A, B, C sont illustrés sur la figure 3. Avantageusement, l'électronique de charge ou de commande d'amortissement 10, alimentée par la ligne 11, peut recevoir par une entrée 12 des informations extérieures permettant de modifier les paramètres de l'amortissement exercé par le moteur 6, de sorte que l'amortisseur n'est pas totalement passif mais aussi actif; le pilotage peut, par exemple, être durci de manière à attirer l'attention du pilote lorsque certaines conditions sont réunies. De même, par des connexions 13 entre des capteurs intégrés à la chaîne cinématique et le module électronique 10 il est possible de modifier 4 2858967 les paramètres d'amortissement et de pilotage en fonction de lois préétablies. 2858967 REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande électrique de vol du type à chaîne d'amortissement comportant en entrée un élément rotatif (1) associé à un organe de manoeuvre, caractérisé en ce que l'élément rotatif d'entrée (1) est relié à un multiplicateur (3) entraînant l'arbre (5) d'un moteur électrique (6) fonctionnant en génératrice envoyant le courant io généré à une électronique de commande d'amortissement (10) pilotant la caractéristique d'amortissement du moteur (6). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur électrique (6) est "sans fer" ou "sans encoches". 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'électronique (10) est reliée par des liaisons (13) au moteur (6). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'électronique (10) gère une ou plusieurs lois d'amortissement prédéterminées de façon autonome sans connexion extérieure. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'électronique (10) gère une ou plusieurs lois d'amortissement prédéterminées qui peuvent être modifiées en fonction de signaux extérieurs.