Brevet FR2903658A1 — publié le 20080118

La présente invention concerne un système de commandes de vol et de direction au sol pour aéronef. Il est connu d'utiliser dans des aéronefs, notamment pour le transport commercial de passagers, des commandes électriques pour piloter l'aéronef en vol. Pour les commandes de tangage et de roulis, il est ainsi connu d'utiliser un organe de commande appelé couramment minimanche. Ce dernier est généralement intégré à côté du pilote ou du copilote sur une partie du tableau de bord appelé banquette latérale. Il existe également des commandes pour diriger l'aéronef lorsque celui- ci est au sol. Parmi ces commandes, se trouve notamment une commande pour l'orientation du train avant du train d'atterrissage de l'aéronef. Cette commande se trouve généralement elle aussi au niveau de la banquette latérale du tableau de bord. Pour le freinage de l'aéronef au sol, le pilote, ou le copilote, utilise ses pieds pour agir sur un organe de commande appelé palonnier. Ce dernier sert également en vol pour agir sur des surfaces aérodynamiques se trouvant au niveau de la dérive de l'aéronef. Le problème technique à la base de l'invention est de simplifier le poste de pilotage d'un aéronef, en agissant au niveau des commandes de pilotage, afin d'augmenter l'ergonomie de ce poste de pilotage et de réaliser un gain de coût, de masse et de volume. A cet effet, elle propose un système de commandes de vol électriques pour aéronef présentant un train d'atterrissage avec un train avant, comportant une poignée mobile autour de deux axes de manoeuvre à l'aide d'un système d'articulation, et des moyens permettant d'engendrer un ordre de pilotage à partir d'un mouvement de la poignée mobile autour d'un axe de manoeuvre pour chacun des axes de manoeuvre. Selon la présente invention, la poignée mobile est également mobile en rotation autour d'un axe longitudinal sensiblement perpendiculaire aux axes de manoeuvre, et des moyens sont prévus pour engendrer un ordre afin d'agir sur l'orientation du train avant de l'aéronef en fonction de la position angulaire de la poignée mobile par rapport à l'axe longitudinal. De cette manière, lorsque l'aéronef vole, la poignée mobile est utilisée de la manière habituelle, c'est-à-dire comme sur un aéronef de l'art antérieur, tandis que lorsque l'aéronef est en phase de roulage au sol, la poignée mobile du 2903658 2 système, appelée aussi minimanche, est utilisé pour l'orientation du train avant de l'aéronef, permettant ainsi de diriger l'aéronef. Dans un tel système de commandes de vol électriques, les moyens pour engendrer un ordre peuvent comporter par exemple un capteur de position 5 de la poignée mobile par rapport à une position de référence. Dans une forme de réalisation, ce capteur de position peut-être un potentiomètre rotatif. Ce capteur de position est de préférence placé entre la poignée mobile et le système d'articulation. De cette manière, la nouvelle fonction mise en place au niveau du système de commandes de vol électriques n'empiète pas, ou très peu, sur la 10 structure d'un minimanche connu. Cette nouvelle fonction est ainsi assez facilement implémentable sur un système de commandes de vol de l'art antérieur. Pour ramener automatiquement la poignée mobile dans une position angulaire de référence lorsqu'aucune action n'est exercée sur elle, on peut prévoir qu'un système à double ressort tend à ramener la poignée mobile dans cette 15 position angulaire de référence par rapport à son axe longitudinal. L'invention concerne enfin un poste de pilotage d'un aéronef et un aéronef, caractérisés en ce qu'ils comportent un système de commandes de vol tel que décrit plus haut. Des détails et avantages de la présente invention ressortiront mieux de 20 la description qui suit, faite en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels : La figure 1 représente un accoudoir muni d'un minimanche selon l'invention, La figure 2 montre à échelle agrandie le minimanche de la figure 1 en 25 vue de côté, La figure 3 représente le minimanche de la figure 2 en vue de dessous, et La figure 4 montre en perspective un boîtier de puissance délocalisé d'un minimanche selon l'invention. 30 Le minimanche représenté aux dessins comporte de manière classique une poignée mobile 2, qui, par l'intermédiaire d'un mécanisme connu, est apte à pivoter autour d'un premier axe 4 de pilotage en roulis et autour d'un second axe 6 de pilotage en tangage. Ces deux axes sont perpendiculaires et disposés dans un même plan sensiblement horizontal. Un système d'articulation à double cardan 8 2903658 3 permet ce double mouvement de la poignée. Ce système d'articulation n'est pas décrit en détail ici car il peut s'agir d'un système d'articulation semblable à ceux utilisés sur des minimanches de l'art antérieur. De tels systèmes d'articulation sont donc parfaitement connus de l'homme du métier. 5 De façon connue également, le basculement de la poignée mobile 2 autour de l'axe de pilotage en roulis 4 est détecté par deux capteurs 10 tandis que deux autres capteurs 12 détectent les mouvements de la poignée mobile 2 autour de l'axe de pilotage en tangage 6. Les capteurs sont ici doublés pour des raisons de sécurité. Ces capteurs 10 et 12 engendrent des ordres de pilotage électriques 10 en roulis et en tangage qui correspondent aux basculements de la poignée mobile 2 et qui sont adressés à des calculateurs de commande de vol électriques non représentés ici par l'intermédiaire de câbles électriques (non représentés). En fonction des signaux reçus, les calculateurs calculent les positions de consigne pour les volets, ailerons, etc... commandés et adressent ces consignes à des 15 actionneurs agissant sur ces divers organes aérodynamiques. De manière connue, la poignée mobile est également équipée d'une part d'un interrupteur d'émission (push-to-talk switch) commandé par un levier 14 ainsi qu'un bouton de commande de reprise 16. Par rapport à une poignée mobile d'un minimanche de l'art antérieur, la 20 poignée mobile 2 représentée aux dessins comporte un troisième degré de liberté. En effet, la poignée mobile peut pivoter autour d'un axe perpendiculaire aux axes de pilotage en roulis 4 et en tangage 6. Le mouvement de la poignée mobile 2 autour de ce troisième axe, ou axe de commande de direction au sol 18, est détecté par des capteurs 20. De même que pour les capteurs 10 et 12, on prévoit 25 ici deux capteurs 20 pour des raisons de sécurité. Chaque capteur 20 est par exemple un potentiomètre rotatif. Ces capteurs 20 sont disposés à la base de la poignée mobile 2, entre celle-ci et le système d'articulation à double cardan 8. Chaque capteur 20, dans la forme de réalisation représentée aux dessins, présente la forme d'un demi-tore, les deux capteurs 20 formant ainsi un anneau 30 torique à la base de la poignée mobile 2. Lorsque la poignée mobile 2 est tournée autour de l'axe de commande de direction au sol 18, il est rappelé dans sa position neutre à l'aide d'un double ressort. Une partie de ce double ressort est comprimée lorsque la poignée mobile 2 s'éloigne de sa position neutre tandis que l'autre partie de ce double ressort est 2903658 4 étirée. La position neutre correspond à la position de repos des deux parties de ce double ressort. Comme on peut le remarquer aux dessins, la poignée mobile 2 est équipée d'un second levier appelé par la suite levier de freinage 22. Ce dernier est 5 articulé autour d'un axe parallèle à l'axe de pilotage en tangage 6. Un capteur 24 est représenté uniquement sur la figure 3. Il s'agit ici aussi d'un capteur double qui peut être un potentiomètre linéaire ou rotatif. Le levier de freinage 22 et son capteur associé 24 sont montés sur une base 25 de la poignée mobile 2, le levier de freinage 22 étant placé à l'avant de la poignée mobile 2. Ainsi lorsque la 10 poignée mobile 2 tourne autour de l'axe de commande de direction au sol 18 le levier de freinage tourne également de telle sorte que le levier de freinage 22 garde une même position relative par rapport à la poignée mobile 2. Un ressort non représenté est par exemple prévu d'une part pour ramener le levier de freinage 22 dans sa position de repos et d'autre part afin de simuler un effort de 15 freinage lorsqu'un utilisateur agit sur le levier de freinage 22. De manière connue, sur les minimanches de l'art antérieur, des dispositifs de sensation artificiels sont prévus sur les axes de pilotage en roulis et en tangage de manière à fournir à l'utilisateur des sensations d'effort. Ces dispositifs de sensation sont généralement des dispositifs mécaniques comportant 20 d'une part un ressort et d'autre part un amortisseur. De tels dispositifs de l'art antérieur ne sont pas repris ici. De manière originale, le minimanche selon l'invention comporte des vérins 26 de transmission de déplacement. Dans la forme de réalisation représentée, quatre vérins sont prévus. Ces vérins sont disposés à chaque fois 25 entre le système d'articulation à double cardan 8 et un boîtier 28. Ce dernier contient notamment le système d'articulation à double cardan 8, les divers capteurs 10, 12 pour les commandes en tangage et en roulis et sert de support à la poignée mobile 2. Ce boîtier 28 est un boîtier rigide logé dans la partie avant d'un accoudoir 30 (figure 1). 30 Deux vérins 26 sont à chaque fois prévus d'un côté de l'axe de pilotage en roulis 4 et d'un côté de l'axe de pilotage en tangage 6. Ces vérins 26 sont disposés deux à deux symétriquement par rapport à ces axes de pilotage. Lors d'une rotation de la poignée mobile 2 autour de l'axe de pilotage en roulis 4 ou autour de l'axe de pilotage en tangage 6, le volume des chambres 2903658 5 des vérins 26 varie. Du fluide hydraulique remplit ces chambres et une route hydraulique 32 présentant plusieurs conduites hydrauliques relie à chaque fois un vérin 26 à un vérin 34 délocalisé. Chaque vérin 34 est associé à un vérin oléopneumatique double effet 36. Les quatre vérins 34 et les quatre vérins 5 oléopneumatiques double effet 36 sont disposés dans un boîtier appelé boîtier de puissance 38 représenté sur la figure 4. Ce boîtier de puissance 38 est disposé en fonction de son encombrement et de la place disponible de préférence au niveau du siège associé à l'accoudoir 30 portant le boîtier 28 et la poignée mobile 2. Il peut alors prendre place par exemple à l'intérieur ou sous l'assise de ce siège ou 10 bien encore être intégré ou accroché au dossier de ce siège. Les vérins oléopneumatiques double effet 36 contiennent à la fois un fluide compressible (gaz) et un fluide incompressible (liquide). Ces vérins oléopneumatiques double effet 36 permettent ainsi de réaliser à la fois la fonction d'un ressort et la fonction d'un amortisseur. L'effet ressort et amortisseur est alors 15 retransmis par les vérins 34 et 26, reliés par la route hydraulique 32, à la poignée mobile 2 et donc à l'usager (pilote) manipulant cette poignée mobile. Grâce à la délocalisation des dispositifs de sensation artificielle, on arrive ainsi à réduire sensiblement le volume et la masse associés à la poignée mobile 2 du minimanche. Ceci permet ainsi d'intégrer cette poignée mobile 2 au 20 niveau de l'accoudoir 30 d'un siège d'un pilote d'aéronef. Pour s'adapter à la morphologie du pilote, comme représenté par des doubles flèches sur la figure 1, le boîtier 28 associé à la poignée mobile 2 est réglable dans trois directions. Ces réglages peuvent être réalisés à l'aide de moteurs électriques et une mémorisation des réglages peut être prévue. Un pilote peut donc facilement régler la position de 25 la poignée mobile 2 de manière à pouvoir bien la saisir et mémoriser cette position de manière à ne pas avoir à chaque fois à refaire le même réglage. Le fait d'intégrer le minimanche au siège du pilote (et du copilote) permet de libérer de l'espace au niveau de la banquette latérale de l'aéronef. Ceci rend l'architecture de ce tableau de bord plus simple et permet globalement une 30 simplification dans la réalisation du poste de pilotage. Le fait de prévoir un troisième degré de liberté au niveau de la poignée mobile 2 permet de rajouter une nouvelle fonction au minimanche. La fonction rajoutée ici est l'orientation des roues du train avant de l'aéronef correspondant. Cette fonction est assurée sur les aéronefs de l'art antérieur par un volant situé sur 2903658 6 la banquette latérale. L'intégration de cette fonction au minimanche permet ici aussi une simplification de l'architecture du tableau de bord. Le pilote utilise alors le minimanche pour diriger son aéronef tant lorsque l'aéronef est en vol que lorsqu'il est au sol. 5 Le levier de freinage 22 est également utilisé lorsque l'aéronef est au sol. Dans les avions connus de l'art antérieur, le pilote utilise le palonnier de l'aéronef pour réaliser le freinage des roues du train d'atterrissage. Le levier de freinage proposé ici permet de réaliser ce freinage. La présence de ce levier permet ainsi de supprimer le palonnier. Le 10 palonnier est utilisé en vol pour agir sur des surfaces aérodynamiques au niveau de la dérive de l'aéronef. Les consignes données à ces surfaces aérodynamiques par l'intermédiaire du palonnier peuvent être données par les calculateurs associés au minimanche. En effet, ces calculateurs savent, en fonction de la position de la poignée mobile, déterminer les valeurs de consignes pour agir sur 15 ces surfaces aérodynamiques. En vol, les commandes du palonnier sont donc remplacées par les commandes en roulis et en tangage données par le pilote sur la poignée mobile tandis qu'au sol le levier de freinage intégré au minimanche permet de remplacer le palonnier. L'intégration du levier de freinage au minimanche permet donc de 20 supprimer le palonnier que l'on trouve généralement dans le poste de pilotage d'un aéronef. On réalise donc de cette manière une simplification supplémentaire du poste de pilotage de l'aéronef. Au niveau du levier de freinage 22, il est possible de prévoir un dispositif de sensation artificielle. Il peut s'agir uniquement d'un ressort mais il est 25 également envisageable d'avoir une commande hydraulique associée au levier de freinage. On pourrait ainsi associer un vérin au levier de freinage et prévoir un vérin et un vérin oléopneumatique, à simple effet ou à double effet, supplémentaire dans le boîtier de puissance 38. La présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation préférée 30 décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif et aux variantes évoquées. Elle concerne également toutes les variantes à la portée de l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après. Ainsi, les vérins oléopneumatiques double effet décrits plus haut pourraient être remplacés par d'autres dispositifs permettant de créer des 2903658 7 sensations dans la poignée mobile similaires à celles obtenues avec des ressorts et des amortisseurs. On pourrait ainsi prévoir des vérins actifs pilotés ou bien encore des servo-commandes électriques qui permettraient de simuler des lois d'effort. REVENDICATIONS 1. Système de commandes de vol électriques pour aéronef présentant un train d'atterrissage avec un train avant, comportant une poignée mobile (2) autour de deux axes de manoeuvre (4, 6) à l'aide d'un système d'articulation (8), et des moyens permettant d'engendrer un ordre de pilotage à partir d'un mouvement de la poignée mobile autour d'un axe de manoeuvre pour chacun des axes de manoeuvre, caractérisé en ce que la poignée mobile est également mobile en rotation autour d'un axe longitudinal sensiblement perpendiculaire aux axes de manoeuvre, et en ce que des moyens sont prévus pour engendrer un ordre afin d'agir sur l'orientation du train avant de l'aéronef en fonction de la position angulaire de la poignée mobile (2) par rapport à l'axe longitudinal. 2. Système de commandes de vol électriques selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour engendrer un ordre comportent au moins un capteur de position (20) de la poignée mobile (2) par rapport à une position de référence. 3. Système de commandes de vol électriques selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capteur de position (20) est un potentiomètre rotatif. 4. Système de commandes de vol électriques selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le capteur de position (20) est placé entre la poignée mobile (2) et le système d'articulation (8). 5. Système de commandes de vol électriques selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un système à double ressort tend à ramener la poignée mobile (2) dans une position angulaire de référence par rapport à son axe longitudinal. 6. Poste de pilotage d'un aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un système de commandes de vol selon l'une des revendications 1 à 5. 7. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un système de commandes de vol selon l'une des revendications 1 à 5.