Brevet FR2867867A1 — publié le 20050923

Système aéroporté avec mécanisme de contre-roulis La présente invention concerne un système aéroporté avec mécanisme de contre-roulis d'un équipement monté par exemple en pointe avant ou arrière, et s'applique tout particulièrement aux nacelles de reconnaissance équipées d'équipements de type antenne pour la transmission des informations au sol. Dans les systèmes aéroportés accrochés à un porteur, il est souvent nécessaire de transmettre les informations recueillies vers le sol. o C'est le cas par exemple des systèmes aéroportés équipés de sousensembles optroniques ou radar, appelés également nacelles , par exemple pour la reconnaissance aérienne. Les figures 1A et 1B représentent ainsi selon une vue de profil (figure 1A) et une vue de dessus (figure 1B), les schémas d'un porteur 3 équipé d'un système aéroporté 1. Cela nécessite un système de liaison vers une unité du sol (100) utilisant une antenne. L'antenne est généralement mobile sur deux axes. Le premier axe permet la visée vers le sol en fonction de l'altitude (angle de rotation a), le second axe permet la visée en gisement en fonction du cap du porteur (angle de rotation 3). L'émission d'une telle antenne est polarisée pour respecter les bilans de liaisons et permettre une portée satisfaisante. Dans la plupart des cas, il n'est pas nécessaire de compenser les angles de roulis du porteur afin de conserver un bilan de liaison correct. Par contre, les angles de roulis de la structure mécanique porteuse de l'antenne peuvent atteindre des valeurs importantes, typiquement 90 , et il faut compenser cette rotation en roulis. C'est le cas par exemple d'une nacelle de reconnaissance aérienne dans laquelle l'antenne est placée dans un ensemble mécanique mobile en rotation autour de l'axe roulis pour assurer un balayage d'horizon à horizon dans un repère terrestre. Dans certains systèmes aéroportés, il est prévu un mécanisme de contreroulis permettant de maintenir l'antenne fixe dans le repère du porteur. Ce type de mécanisme utilise un palier asservi aux mouvements de roulis de l'ensemble mécanique mobile grâce à un ensemble de motorisation relié à une électronique de traitement. Cependant ce type de mécanisme nécessite un nombre important de composants coûteux (moteur, électronique de traitement et de commande) et présente des performances limitées en terme de retard entre la rotation de l'antenne et la rotation de l'ensemble mécanique. La présente invention propose la mise en oeuvre dans un système aéroporté d'un mécanisme de contre-roulis pour la stabilisation d'un équipement de type antenne, totalement assurée de façon mécanique, permettant ainsi des gains importants en coût unitaire, coût de développement, fiabilité et performances. Pour cela, l'invention propose un système aéroporté destiné à être embarqué sur un aéronef, comprenant un corps fixe dans le repère de l'aéronef, un ensemble mécanique mobile autour d'un axe roulis parallèle à l'axe de l'aéronef, un équipement logé dans ledit ensemble mécanique et stabilisé par un mécanisme de contre-roulis, le système étant caractérisé en ce que ledit mécanisme de contre-roulis comprend un mécanisme de rotation de l'équipement autour d'un axe parallèle audit axe roulis de l'ensemble mécanique, et une chaîne cinématique reliant ledit équipement et le corps fixe du système optronique de telle sorte à maintenir l'équipement fixe dans le repère de l'aéronef en fonction des mouvements de roulis de l'ensemble mécanique. Le mécanisme de contre-roulis, totalement mécanique, présente des avantages significatifs en terme de simplicité de conception et de coût. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures annexées qui représentent: - Les figures 1A et 1B, des schémas illustrant les angles 25 d'orientation d'un équipement de type antenne monté sur un système optronique aéroporté (déjà décrites) ; - La figure 2, un système optronique aéroporté avec contre-roulis selon l'art antérieur; - La figure 3, un système optronique aéroporté avec contre-30 roulis selon un exemple de réalisation de l'invention. Sur les figures, les éléments identiques sont indexés par les mêmes repères. La figure 2 illustre un système aéroporté 1 selon l'art antérieur, par exemple de type nacelle pour la reconnaissance aérienne, accrochée à un porteur 3 par l'intermédiaire d'un pylône 2 et comprenant un ou plusieurs sous-ensembles optroniques ou radar, dont un sous-ensemble de détection ou senseur 5 et un mécanisme de balayage dudit senseur 5 d'horizon à horizon dans un repère terrestre. Ce balayage est assuré par rapport au corps fixe de la nacelle 16 par rotation autour d'un axe roulis x d'un ensemble mécanique 4 situé à l'avant ou à l'arrière du corps de la nacelle (appelé alors pointe avant et pointe arrière respectivement) et comprenant ledit senseur, la rotation étant assurée grâce à un palier 8. Pour ne pas être masquée par la nacelle elle-même, un équipement 6 pour la transmission des informations détectées par le senseur 5, avec son antenne 7, doit également être montée dans la structure mécanique mobile 4, dans cet exemple la pointe avant de la nacelle. II est nécessaire que l'antenne soit munie d'un mécanisme de contre-roulis, afin de rester fixe en repère porteur, donc en repère nacelle. Ce type de mécanisme est assuré selon l'art antérieur par un palier 9 et un ensemble de motorisation et de recopie 10 utilisant pour informations d'asservissement, celles du mécanisme équivalent 11 entraînant l'ensemble mécanique 4. Cet asservissement se fait via une électronique de traitement 12. Ce type de mécanisme nécessite un nombre important de composants coûteux tels qu'un moteur, un résolveur pour la mesure des angles par mesure de champs électrique ou magnétique, une électronique de traitement et de commande, du câblage, et nécessite par ailleurs une puissance électrique supplémentaire à celle déjà nécessaire pour la rotation de la structure mécanique. La mise au point et le test en production sont de ce fait très élevés ainsi que le coût de développement du mécanisme et son coût unitaire Par ailleurs, un tel mécanisme de contre- roulis présente des performances limitées en terme de retard entre la rotation de l'équipement 6 et la rotation de l'ensemble mécanique mobile 4. La figure 3 présente un système aéroporté avec mécanisme de contre-roulis selon l'invention. Le système aéroporté 1 représenté est du même type que celui de la figure 2, avec un corps 16 fixe par rapport au porteur, et un ensemble mécanique 4 mobile en rotation par rapport audit corps fixe selon l'axe roulis x. L'ensemble mécanique 4 comprend dans cet exemple un ou plusieurs sous-ensembles optroniques ou radar, dont un senseur 5 de détection, et un équipement 6 qui doit être stabilisé selon l'axe roulis par rapport au porteur. Dans l'exemple de la figure 3, il s'agit d'un système de transmission au sol des informations détectées par le senseur 5 avec une antenne 7. De façon générale, l'équipement 6 peut être tout capteur implanté dans un ensemble mécanique mobile en rotation et devant rester fixe par rapport au repère avion. Par exemple, il peut s'agir d'un système de détection optronique avec balayage d'une barrette de détection, de type IRLS (abréviation de l'expression anglo-saxonne Infra Red Line Scan ). Selon l'invention, le mécanisme de contre-roulis comprend un mécanisme de rotation de l'équipement autour d'un axe parallèle audit axe roulis de l'ensemble mécanique 4, et une chaîne cinématique reliant ledit équipement et le corps fixe du système optronique de telle sorte à maintenir l'équipement fixe dans le repère de l'aéronef en fonction des mouvements de roulis de l'ensemble mécanique mobile 4. Le mécanisme de rotation comprend par exemple un palier 9 fixé à l'ensemble mécanique 4. Le mécanisme de contre-roulis tel qu'il est préconisé ici est donc totalement mécanique, et donc très avantageux en terme de coût et de simplicité de conception par rapport au mécanisme de l'art antérieur. Selon une variante préférée de l'invention, la chaîne cinématique comprend une barre de transmission 13 prenant appui sur l'ensemble mécanique 4, et munie en chacune de ses extrémités d'un système de transmission du mouvement, respectivement avec le corps fixe 16 du système aéroporté et avec l'équipement 5. Selon l'exemple de la figure 3, les systèmes de transmission du mouvement sont formés d'engrenages. Le premier engrenage est engrené avec une roue fixe 17 lié au corps fixe 16 du système optronique et le deuxième engrenage étant engrené avec une roue 18 solidaire de l'équipement 6. L'ensemble est conçu de telle sorte que les systèmes de transmission du mouvement de cette cinématique assurent que l'équipement 6 tourne, en prenant appui sur la partie fixe 16 de la nacelle, d'un angle égal et de sens opposé à la rotation de l'ensemble mécanique 4 portant le senseur 5 lors de son balayage. L'équipement 6 reste donc immobile dans le repère nacelle. Dans l'exemple de la figure 3, un mécanisme 14 de rattrapage de jeux de dentures permet en outre d'assurer soit un fonctionnement sans chocs, soit une augmentation de la précision de pointage de l'antenne 7 par rapport à la nacelle, soit les deux. II peut s'agir par exemple d'un mécanisme de rattrapage de jeux classique, mettant en oeuvre des ressorts montés sur un système de roues dentées. Selon une variante, les systèmes de transmission du mouvement sont réalisés par des courroies montées sur poulies. Ces courroies sont par exemple de type élastomériques, crantées ou non, ou métalliques. Dans le cas d'utilisation de courroies, il est important de prévoir un mécanisme de mise en tension des courroies afin d'éviter le "mou" naturel des courroies, ce mécanisme s'appliquant directement sur les courroies. La cinématique est avantageusement complétée d'un mécanisme de débrayage 15 de l'antenne afin d'assurer la non-destruction de l'ensemble en cas de blocage du palier 9. Par exemple, et de façon connue, le mécanisme de débrayage est obtenu par une friction calibrée en couple de telle sorte que cette friction patine lorsque le couple appliqué sur le mécanisme dépasse le couple de tarage de la friction. Un avantage remarquable du dispositif de contre-roulis selon l'invention réside dans le fait que la charge dynamique représentée par l'équipement 6 tournant en sens inverse de l'ensemble mécanique 4, agit comme une contre-inertie au niveau du mécanisme 11 d'entraînement de l'ensemble mécanique 4. Elle se comporte donc comme un accumulateur d'énergie lors des retournements de ce dernier durant les balayages du senseur 5 permettant une économie notable d'énergie. L'invention s'applique de façon générale à tout système aéroporté avec un ensemble mécanique mobile selon un axe roulis et dans lequel est implanté un équipement devant être stabilisé. Par exemple, l'invention s'applique aux nacelles de reconnaissance optronique et nacelles de reconnaissance SLAR à radar (selon l'abréviation de l'expression anglo-saxonne "Side Looking Array Radar"), pour la stabilisation d'une antenne d'émission au sol des informations détectées. REVENDICATIONS 1- Système aéroporté (1) destiné à être embarqué sur un aéronef (3), comprenant un corps fixe (16) dans le repère de l'aéronef, un ensemble mécanique (4) mobile autour d'un axe roulis (x) parallèle à l'axe de l'aéronef, un équipement (5) logé dans ledit ensemble mécanique et stabilisé par un mécanisme de contre-roulis, le système étant caractérisé en ce que ledit mécanisme de contre-roulis comprend un mécanisme de rotation de l'équipement autour d'un axe parallèle audit axe roulis de l'ensemble mécanique (4), et une chaîne cinématique reliant ledit équipement et le corps fixe du système optronique de telle sorte à maintenir l'équipement fixe dans le repère de l'aéronef en fonction des mouvements de roulis de l'ensemble mécanique. 2- Système aéroporté selon la revendication 1, dans lequel ledit mécanisme de rotation comprend un palier (9) fixé audit ensemble mécanique (4). 3- Système aéroporté selon l'une des revendications précédentes, 20 dans lequel le mécanisme de contre-roulis comprend un mécanisme de débrayage de la chaîne cinématique. 4- Système aéroporté selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la chaîne cinématique comprend une barre de transmission (13) prenant appui sur l'ensemble mécanique (4), munie en chacune de ses extrémités d'un système de transmission du mouvement (17, 18), respectivement avec le corps fixe (16) du système aéroporté et avec l'équipement (5). 5- Système aéroporté selon la revendication 4, dans lequel lesdits systèmes de transmission du mouvement sont formés par des engrenages 6Système aéroporté selon la revendication 5, dans lequel ledit mécanisme de contre-roulis comprend en outre un mécanisme (14) de 35 rattrapage de jeux desdits engrenages. 7- Système aéroporté selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel lesdits systèmes de transmission du mouvement sont formés par des courroies montées sur poulies. 8- Système aéroporté de reconnaissance selon l'une des revendications précédentes, comprenant un ou plusieurs sous-ensembles d'émission et/ou détection montés dans ledit ensemble mécanique (4) mobile, dans lequel ledit équipement stabilisé par le mécanisme de contre-roulis est une antenne pour la transmission au sol des informations détectées.