Brevet FR2903659A1 — publié le 20080118

La présente invention concerne un système de commande de vol et de freinage au sol pour un 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 fuselage avec des ailes et une partie arrière présentant une dérive et un empennage ainsi qu'un train d'atterrissage avec des roues munies d'un système de freinage, ce système comportant une poignée mobile autour d'au moins un axe 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 et d'agir sur des surfaces aérodynamiques de l'aéronef situées au niveau des ailes de l'aéronef. Selon la présente invention, la poignée mobile comporte en outre un organe de commande pour agir sur le système de freinage des roues du train d'atterrissage, et les moyens permettant d'engendrer un ordre de pilotage à partir d'un mouvement de la poignée mobile permettent également d'agir sur des surfaces aérodynamiques se trouvant au niveau de la partie arrière de l'aéronef. 2903659 2 De cette manière, il est possible de supprimer le palonnier de la cabine de pilotage correspondante. Ce palonnier sert d'une part à agir en vol sur les surfaces aérodynamiques se trouvant à l'arrière de l'aéronef au niveau notamment de la dérive au cours par exemple d'un virage et d'autre part lorsque l'aéronef est 5 au sol pour agir sur les freins de l'aéronef. Grâce aux moyens mis en oeuvre par l'invention, lors d'une action sur la poignée mobile pour une commande en tangage et/ou en roulis permettant d'agir sur les surfaces aérodynamiques se trouvant au niveau des ailes de l'aéronef, cette action est également prise en compte pour agir, si nécessaire, sur les surfaces aérodynamiques se trouvant à 10 l'arrière de l'aéronef. Lorsque l'aéronef est au sol, le freinage de l'aéronef est réalisé en agissant sur l'organe de commande situé au niveau de la poignée mobile. Dans un tel système de commandes de vol électriques, l'organe de commande pour agir sur le système de freinage comporte par exemple un levier 15 monté pivotant autour d'un axe et un capteur de position associé à ce levier. Ce capteur de position peut être un potentiomètre rotatif ou linéaire. Le levier pivotant et son capteur de position sont avantageusement montés sur une base de la poignée mobile afin d'être facilement accessible pour un utilisateur. Un dispositif simulant un effort est de préférence associé à l'organe de 20 commande pour agir sur le système de freinage de manière à permettre à l'utilisateur de doser son action sur l'organe de commande de freinage. Ce dispositif de simulation d'effort est par exemple un ressort. La raideur de ce ressort sera convenablement choisie. Ce ressort peut également servir comme moyen de rappel dans une position neutre de l'organe de commande de freinage. 25 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 électriques tel que décrit ci-dessus. Des détails et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description qui suit, faite en référence aux dessins schématiques annexés sur 30 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 vue de côté, 2903659 3 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. 5 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 10 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. De façon connue également, le basculement de la poignée mobile 2 15 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 en roulis et en tangage qui correspondent aux basculements de la poignée mobile 20 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 actionneurs agissant sur ces divers organes aérodynamiques. 25 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 poignée mobile 2 représentée aux dessins comporte un troisième degré de liberté. 30 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 ici deux capteurs 20 pour des raisons de sécurité. Chaque capteur 20 est par 2903659 4 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 5 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 10 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 articulé autour d'un axe parallèle à l'axe de pilotage en tangage 6. Un capteur 24 15 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 poignée mobile 2 tourne autour de l'axe de commande de direction au sol 18 le 20 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 freinage lorsqu'un utilisateur agit sur le levier de freinage 22. 25 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 d'une part un ressort et d'autre part un amortisseur. De tels dispositifs de l'art 30 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 entre le système d'articulation à double cardan 8 et un boîtier 28. Ce dernier 2903659 5 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). 5 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 10 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 oléopneumatiques double effet 36 sont disposés dans un boîtier appelé boîtier de 15 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. II peut alors prendre place par exemple à l'intérieur ou sous l'assise de ce siège ou bien encore être intégré ou accroché au dossier de ce siège. 20 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 retransmis par les vérins 34 et 26, reliés par la route hydraulique 32, à la poignée 25 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 niveau de l'accoudoir 30 d'un siège d'un pilote d'aéronef. Pour s'adapter à la 30 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 la poignée mobile 2 de manière à pouvoir bien la saisir et mémoriser cette position 2903659 6 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 5 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 10 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. Le levier de freinage 22 est également utilisé lorsque l'aéronef est au 15 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 palonnier est utilisé en vol pour agir sur des surfaces aérodynamiques au niveau 20 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 ces surfaces aérodynamiques. En vol, les commandes du palonnier sont donc 25 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 supprimer le palonnier que l'on trouve généralement dans le poste de pilotage 30 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. II peut s'agir uniquement d'un ressort mais il est également envisageable d'avoir une commande hydraulique associée au levier de 2903659 7 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 5 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 10 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 fuselage avec des ailes et une partie arrière présentant une dérive et un empennage ainsi qu'un train d'atterrissage avec des roues munies d'un système de freinage, ce système comportant une poignée mobile (2) autour d'au moins un axe 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 et d'agir sur des surfaces aérodynamiques de l'aéronef situées au niveau des ailes de l'aéronef, caractérisé en ce que la poignée mobile (2) comporte en outre un organe de commande (22) pour agir sur le système de freinage des roues du train d'atterrissage, et en ce que les moyens permettant d'engendrer un ordre de pilotage à partir d'un mouvement de la poignée mobile permettent également d'agir sur des surfaces aérodynamiques se trouvant au niveau de la partie arrière de l'aéronef. 2. Système de commandes de vol électriques selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de commande pour agir sur le système de freinage comporte un levier (22) monté pivotant autour d'un axe et un capteur de position (24) associé à ce levier (22). 3. Système de commandes de vol électriques selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capteur de position (24) est un potentiomètre rotatif. 4. Système de commandes de vol électriques selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le levier pivotant (22) et son capteur de position (24) sont montés sur une base (25) de la poignée mobile (2). 5. Système de commandes de vol électriques selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un dispositif simulant un effort est associé à l'organe de commande (22) pour agir sur le système de freinage. 6. Système de commandes de vol électriques selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif simulant un effort est un ressort. 7. 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 6. 8. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un système de commandes de vol selon l'une des revendications 1 à 6.