Brevet FR2944656A1 — publié le 20101022

SYSTEME ET PROCEDE DE COMMANDE D'AU MOINS DEUX PIECES MECANIQUES EN MOUVEMENT SYNCHRONISEES DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un système et un 5 procédé de commande d'au moins deux pièces mécaniques en mouvement synchronisées. L'invention peut être utilisée dans une nouvelle architecture d'un système électrique, hydraulique ou pneumatique, mais aussi dans une 10 architecture connue, pour améliorer celle-ci. L'invention concerne notamment la commande d'au moins deux pièces mécaniques en mouvement à bord d'un aéronef, par exemple un avion, pilotées par deux actionneurs électriques. 15 L'invention peut ainsi être utilisée pour commander l'ouverture des deux capots d'un inverseur de poussée, mais également pour commander d'autres mouvements synchronisés, tels que ceux des becs ou des volets. 20 Dans la suite, pour simplifier la description, on considère à titre d'exemple la commande de l'ouverture des deux capots d'un inverseur de poussée à bord d'un avion. 25 ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Actuellement, comme décrit dans le document référencé [1] en fin de description, de nombreux avions, notamment les avions de transport civil, sont équipés d'inverseurs de poussée. En effet, lors de 2 l'atterrissage d'un tel avion, les freins et les surfaces aérodynamiques (par exemple les volets, les spoilers, ...) peuvent ne pas être suffisants pour ralentir celui-ci sur la longueur de la piste d'atterrissage. On peut alors commander les inverseurs de poussée associés aux moteurs pour qu'ils passent d'une position inactive repliée à une position active déployée. En position active déployée, un inverseur de poussée redirige un, flux dirigé normalement vers l'arrière du moteur, partiellement ou totalement vers l'avant de celui-ci, afin de ralentir l'avion. L'inverseur de poussée participe ainsi au freinage de l'avion. L'activation d'un inverseur de poussée d'un moteur peut être déclenchée par le pilote au moyen d'un organe, du type levier, disposé sur la manette des gaz correspondant à ce moteur. Une action sur ce levier n'est possible que si la manette des gaz est sur une position correspondant au ralenti du moteur. L'usage premier des inverseurs de poussée est ainsi d'augmenter le freinage de l'avion, et de diminuer la distance d'arrêt lors d'un atterrissage. Mais, de manière usuelle, les inverseurs de poussée sont également déployés pendant la phase d'atterrissage pour ralentir l'avion. Aussi, lorsque les inverseurs de poussée ne sont plus nécessaires, ils reviennent dans leur position originale rentrée. Il existe plusieurs types d'inverseurs de poussée, qui dépendent, au moins en partie, du fabricant du moteur, de la configuration moteur, et de la technologie de propulsion utilisée. Un inverseur de 3 poussée dit � à grilles � (ou � à cascades �), situé dans une nacelle externe à l'avion, comporte deux capots coulissant (� translating sleeves �), mécaniquement liés, susceptibles de se déplacer en translation pour laisser apparaître une grille (cascade) conformée pour dévier un flux du moteur vers l'extérieur dans une direction opposée au flux sortant. Le document référencé [2] en fin de description décrit un système de l'art connu comportant un tel inverseur de poussée. La figure 1 illustre une vue en perspective d'une nacelle 10 de moteur d'avion, raccordée à une aile 11 par un mât 12, qui incorpore un inverseur de poussée à grilles. Cette nacelle 10 comprend une paire de deux capots semi-circulaires 13 et 14 positionnés à l'extérieur de cette nacelle aptes à se déplacer en translation. Ces capots 13 et 14 couvrent une pluralité de vannes en grille non illustrées. Lorsque l'inverseur de poussée est commandé pour se déployer, ces capots sont translatés vers l'arrière, ce qui découvre les vannes en grille et redirige au moins une partie d'un flux traversant le nacelle du moteur vers l'avant. La figure 2 illustre, dans un tel système de l'art connu, une pluralité d'actionneurs 20 qui sont couplés individuellement aux capots (non représentés sur cette figure). La moitié des actionneurs 20 est couplée à l'un des capots, et l'autre moité à l'autre capot. Ces actionneurs sont interconnectés au travers de flexibles 21, qui permettent aux capots, lorsqu'ils sont déverrouillés, de se déplacer de façon synchrone. Une unité de commande 22 comprend un moteur 23 qui est couplé à un 4 ou plusieurs flexibles 21 via un découpleur de couple 24, qui est couplé entre une sortie du moteur 23 et deux des flexibles 21. La rotation de l'unité de commande 22 entraîne la synchronisation des actionneurs 20, via les flexibles 21. Les capots se déplacent donc à pratiquement la même vitesse. Un circuit de contrôle 25 reçoit des signaux d'un ou plusieurs capteurs de position et des commandes d'un système de commande de moteur 26 tel que, par exemple, un système FADEC (� Full Authority Digital Engine Control �), et fournit des signaux d'activation appropriés à l'unité de commande 22 en réponse aux commandes reçues. Cette unité de commande 22 fournit alors, via les flexibles, une force de commande aux actionneurs 20 qui permettent aux capots de se déplacer en translation entre une position rentrée et une position déployée. Un système de verrouillage 27, pour éviter tout mouvement non désiré des capots, comprend deux ensembles de verrouillage primaires 28 montés sur un des actionneurs et deux ensembles de verrouillage tertiaire 29 montés sur la nacelle du moteur, un ensemble 30 de verrouillage de l'unité de commande 22 et un ensemble actionneur de verrouillage 31, tous interconnectés au travers de lignes hydrauliques. Une vanne de contrôle de flux 32 est disposée dans chacune des lignes hydrauliques 33 en amont de chaque ensemble de verrouillage primaire 28 et tertiaire 29. Lors du déploiement des capots d'un inverseur de poussée, il est important de conserver une symétrie de l'écoulement en avant de la soufflante (� fan �), pour des besoins de stabilité du moteur et pour garantir ses marges au pompage. Ce fonctionnement est actuellement réalisé par une liaison mécanique (flexibles 21) des deux capots 13 et 14 qui assure la transmission du mouvement générée par le système 5 d'actionneurs ainsi que le synchronisme des mouvements. L'invention a pour objet de simplifier un tel fonctionnement en permettant d'assurer le synchronisme électrique d'au moins deux pièces mecaniques, par exemple d'au moins deux capots mécaniquement indépendants d'au moins un inverseur de poussée, à l'aide d'au moins deux machines synchrones pilotées par un calculateur unique. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention concerne un système de commande d'au moins deux pièces mécaniques en mouvement synchronisées mues par des actionneurs mécaniques pilotés par des moyens de contrôle, caractérisé en que ces moyens de contrôle comprennent au moins deux machines synchrones autopilotées travaillant en parallèle de façon synchronisée, associées chacune à un actionneur mécanique, un convertisseur central triphasé sur lequel sont connectés en parallèle toutes les machines synchrones, au moins un module de régulation qui alimente ce convertisseur central triphasé et des moyens pour sélectionner une machine synchrone à autopiloter. Avantageusement, le système de l'invention comprend au moins deux capteurs de position, chaque capteur de position étant disposé entre une machine synchrone et un actionneur mécanique correspondant. Les 6 modules de régulation reçoivent les courants de phase parvenant sur chaque machine synchrone, et les signaux provenant des capteurs de position. Des moyens de comparaison de la position des machines synchrones reçoivent les signaux de sortie des capteurs de position. Dans un exemple de mise en oeuvre, le système de l'invention est utilisé à bord d'un aéronef, par exemple un avion. Les deux pièces mécaniques peuvent être ainsi les capots coulissants d'au moins un inverseur de poussée de type à grilles. Avantageusement, le système de l'invention comporte une partie commande déportée et une partie convertisseur située au plus proche des machines synchrones. L'invention concerne également un procédé de commande d'au moins deux pièces mécaniques en mouvement synchronisées mues par des actionneurs mécaniques pilotés par des moyens de contrôle, caractérisé en ce que l'on réalise une synchronisation électrique de ces pièces en utilisant au moins deux machines synchrones autopilotées travaillant en parallèle de façon synchronisée, associées chacune à un actionneur mécanique, et en ce que l'on autopilote et régule la machine synchrone ayant le couple de charge le plus grand. Le procédé de l'invention peut avantageusement être utilisé dans un aéronef, par exemple un avion. Le système et le procédé de l'invention 30 permettent avantageusement : 7 - de supprimer les liens mécaniques : verrou et organes de transmission tels que des flexibles, - de réduire les réglages mécaniques et les 5 tâches de maintenance pour garantir le bon fonctionnement du système, d'utiliser un convertisseur central triphasé (onduleur) et une commande unique, - de réaliser une réduction de poids, de 10 volume d'encombrement et de prix, - d'améliorer, dans un avion, les accès au système par les opérateurs chargés de la maintenance, les moyens de contrôle pouvant délocalisés facilement dans l'avion ou dans le mât d'accrochage de la nacelle 15 moteur, - de pouvoir, dans un avion, spécifier le temps de synchronisation indépendamment du concept mécanique de l'inverseur, ce qui permet d'obtenir un degré d'optimisation supplémentaire du moteur 20 (robustesse, optimisation de la soufflerie). BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Les figures 1 et 2 illustrent respectivement une vue en perspective d'une nacelle 25 d'avion comportant un inverseur de poussée du type à grilles, et un système de commande de l'art connu. - La figure 3 illustre schématiquement un système de commande d'un inverseur de poussée de l'art connu. 8 - Les figures 4 et 5 illustrent schématiquement un système de commande d'un inverseur de poussée selon l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS La figure 3 illustre schématiquement un système de commande d'un inverseur de poussée de type à grilles de l'art connu. Dans une telle architecture typique, un calculateur (convertisseur triphasé ou onduleur + commande) 40 pilote une seule machine synchrone (MS) 41 via une liaison électrique 42. Le mouvement mécanique de rotation 43 en sortie de cette machine synchrone 41 est transmis à des actionneurs mécaniques 50, 51, 52, 53 via un réducteur de vitesse 45 et des liaisons mécaniques souples 46, avec transformation du mouvement de rotation 43 en mouvement de translation 44 des capots droit et gauche 47 et 48. Un verrou mécanique 49 permet d'assurer le synchronisme du mouvement de translation de ces deux capots 47 et 48. La figure 4 illustre schématiquement un système de commande d'un inverseur de poussée de type à grilles selon l'invention. Des moyens de contrôle 60, réalisant à la fois les fonctions de convertisseur central triphasé (onduleur) et de commande, pilote plusieurs machines synchrones (MS1, MS2, MS3, MS4) 61, 62, 63, 64, via des liaisons électriques 65 (câbles électriques). Ces machines synchrones 61, 62, 63 et 64 sont couplées respectivement à des actionneurs mécaniques 66, 67, et 68, 69 de ces capots 47 et 48, en assurant le synchronisme du mouvement de translation 44 9 de ces deux capots 47 et 48. Au moins une machine synchrone (ici deux) correspond à chaque capot 47 ou 48. Comme illustré sur la figure 5, et comme décrit dans le document référencé [3], pour assurer le synchronisme de mouvement des capots 47 et 48, les machines synchrones 61, 62, 63 et 64 sont connectées en parallèle sur un convertisseur central triphasé (onduleur trois bras unique) 70. Des modules de régulation 73, 74, 75 et 76, qui reçoivent la valeur mesurée des courants de phase parvenant sur chaque machine synchrone et des signaux provenant de capteurs de position 85, 86, 87 et 88 disposés entre chaque machine synchrone et l'actionneur 66, 67, 68 ou 69 correspondant, sont respectivement associés à chaque machine synchrone. Pour assurer la commande stable des machines synchrones, un sélecteur 71 permet de sélectionner une machine synchrone à autopiloter et réguler, qui est celle qui a le couple de charge le plus grand. Une consigne unique de vitesse est imposée aux quatre machines synchrones 61, 62, 63 et 64. Le choix de cette machine synchrone se fait en comparant la position de toutes les machines à l'aide d'un comparateur 80, ce qui permet de connaître ainsi la machine au couple résistant le plus grand. Par rapport au système de l'art connu illustré sur la figure 3, dans le système de l'invention les liaisons mécaniques souples 46, le réducteur de vitesse 45 et le verrou mécanique 49 ont été supprimés. De plus, le système de l'invention comprend un seul organe de commande pour plusieurs 10 machines synchrones en garantissant un couple et une vitesse suffisants pour éviter tout blocage d'une des machines synchrones. Le système de l'invention permet de plus de réaliser le couplage de plusieurs inverseurs de poussée d'un avion (2 ou 4 inverseurs de poussée) avec seulement la commande déportée côté avion (dans les ailes par exemple), la partie onduleur étant situé au plus proche des machines synchrones (mâts par exemple).10 REFERENCES [1] FR 2 859 176 [2] WO 0 403 3885 [3] FR 2 899 040 ou US 2007/0 273 310 REVENDICATIONS1. Système de commande d'au moins deux pièces mécaniques (47, 48) en mouvement synchronisées mues par des actionneurs mécaniques (66, 67, 68, 69) pilotés par des moyens de contrôle (60), caractérisé en ce que ces moyens de contrôle (60) comprennent au moins deux machines synchrones (MS1, MS2, MS3, MS4) autopilotées travaillant en parallèle de façon synchronisée, associées chacune à un actionneur mécanique, un convertisseur central triphasé (70) sur lequel sont connectées en parallèle toutes les machines synchrones, au moins un module de régulation (73, 74, 75, 76) qui alimente ce convertisseur central triphasé (70), et des moyens (71) pour sélectionner une machine synchrone à autopiloter. 2. Système selon la revendication 1, comprenant au moins deux capteurs de position (65, 66, 67, 68), chaque capteur de position étant disposé entre une machine synchrone et un actionneur mécanique correspondant. 3. Système selon la revendication 2, dans lequel les modules de régulation reçoivent les courants de phase parvenant sur chaque machine synchrone, et les signaux provenant des capteurs de position. 4. Système selon la revendication 2, comprenant des moyens (80) de comparaison de la 13 position des machines synchrones recevant les signaux de sortie des capteurs de position (65, 66, 67, 68). 5. Système selon la revendication 1, qui est utilisé à bord d'un aéronef. 6. Système selon la revendication 5, dans lequel les deux pièces mécaniques sont les capots coulissants d'au moins un inverseur de poussée de type à grilles. 7. Système selon la revendication 6 comportant une partie commande déportée et une partie convertisseur située au plus proche des machines synchrones. 8. Procédé de commande d'au moins deux pièces mécaniques (47, 48) en mouvement synchronisées mues par des actionneurs mécaniques (66, 67, 68, 69) pilotés par des moyens de contrôle (60), caractérisé en ce que l'on réalise une synchronisme électrique de ces pièces en utilisant au moins deux machines synchrones (MS1, MS2, MS3,MS4) autopilotées travaillant en parallèle de façon synchronisée, associées chacune à un actionneur mécanique, et en ce que l'on autopilote et régule la machine synchrone ayant le couple de charge le plus grand. 9. Procédé de commande selon la revendication 8, qui est mis en oeuvre à bord d'un aéronef.14 10. Aéronef comportant un système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.