Brevet FR3018500A1 — publié le 20150918

L'invention concerne un dispositif et un procédé pour le contrôle actif du train d'atterrissage d'un aéronef. Selon l'art antérieur un train d'atterrissage, dit actif, est susceptible d'équiper un aéronef afin de contrôler la garde au sol dudit aéronef ou de modifier son angle 5 d'attaque au décollage. Ainsi, le document EP 1 958 872 décrit un train actif destiné à un hélicoptère et apte à contrôler de manière active la garde au sol et l'assiette dudit hélicoptère lorsque celui-ci est posé au sol. Le document EP 2 138 398 décrit un train actif destiné à contrôler, au cours du 10 décollage, l'angle d'attaque d'un avion en faisant varier la longueur dudit train. Selon ces deux exemples de réalisation de l'art antérieur, ces mécanismes de pilotage de la longueur du train sont installés sur le mécanisme d'entrée et de sortie du train d'atterrissage, ce qui signifie que le vérin utilisé pour le réglage de la hauteur du train est également celui qui assure la rentrée et la sortie dudit train. Ainsi, les 15 débattements visés sont limités par les cinématiques d'entrée et de sortie du train. De plus, la nécessité, pour des raisons de sécurité, de conserver une capacité de sortie du train par la simple action de la gravité, rend complexe les conditions de fonctionnement du circuit hydraulique de pilotage du vérin. Par ailleurs, bien que selon ces arts antérieurs le contrôle de la hauteur de train soit réalisé en boucle fermée par des 20 moyens actifs, la consigne de pilotage du train reste essentiellement statique et ces dispositifs de l'art antérieur ne sont pas utilisables à des fins d'amortissement en conditions dynamiques de sollicitation. L'invention concerne un aéronef comportant un train d'atterrissage actif comprenant : 25 a. une jambe, dite pilier, en liaison pivot avec la structure de l'aéronef ; b. une jambe, dite de support, en liaison pivot avec la jambe pilier selon un axe parallèle à l'axe de tangage de l'aéronef et portant un moyen de liaison au sol de l'aéronef ; c. un vérin apte à déplacer la jambe de support relativement à la jambe pilier 30 selon une rotation autour du pivot de liaison entre les deux jambes ; d. des moyens pour déplacer la jambe pilier par rapport à la structure de l'aéronef autour de l'axe de liaison pivot de cette jambe avec ladite structure. Ainsi, la jambe du train est scindée en deux jambes articulées l'une par rapport à l'autre et le mouvement de suspension active constitué par le déplacement relatif de la jambe de support par rapport à la jambe pilier est indépendant du mouvement de sortie 5 et de rétractation du train, de sorte que le déplacement piloté dudit train d'atterrissage est réalisable selon une large amplitude. Une telle course permet de limiter les efforts transmis à la structure de l'aéronef lors de l'atterrissage, et de compenser des phénomènes de charges longitudinales telles que le ballottement. Selon le mode de réalisation le train d'atterrissage objet de l'invention est lié à la structure de l'aéronef par 10 le fuselage ou la voilure. L'invention est avantageusement mise en oeuvre selon les modes de réalisation exposés ci-après, lesquels sont à considérer individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante. Selon un mode de réalisation avantageux, le vérin du train actif comprend une 15 chambre de compression et une chambre de détente, et l'aéronef objet de l'invention comporte : e. des moyens pour contrôler la pression dans la chambre de compression et dans la chambre de détente. Ainsi, le contrôle de la pression dans ces chambres permet de contrôler le profil 20 temporel de transmission des efforts du train d'atterrissage dans la structure de l'aéronef objet de l'invention. Avantageusement, l'aéronef objet de l'invention comprend : f. un accumulateur hydraulique de secours apte à alimenter le vérin, ledit accumulateur de secours étant logé dans un des tubes constituant la 25 jambe pilier ou la ferrure de liaison de ladite jambe avec la structure de l'aéronef. Et avantageusement, les moyens pour contrôler la pression dans les chambres du vérin comprennent un accumulateur oléopneumatique, ledit accumulateur étant logé dans un des tubes constituant la jambe pilier ou la ferrure de liaison de ladite jambe 30 avec la structure de l'aéronef. Ainsi le dispositif est compact. Selon un mode de réalisation, l'aéronef objet de l'invention comporte deux trains principaux actifs. Ce mode de réalisation permet de contrôler l'assiette de l'avion en roulage selon les axes de tangage et de roulis. Avantageusement, le train avant est également un train actif. Avantageusement, l'axe de la liaison pivot de la jambe pilier avec la structure de 5 l'aéronef est parallèle à l'axe de roulis. Ce mode de réalisation est plus particulièrement adapté aux trains principaux, et permet de rétracter ceux-ci dans les ailes selon un encombrement minimum. Selon un mode de réalisation particulier, la jambe de support comporte un patin de frottement. Ainsi, ledit patin est utilisable comme frein de secours. 10 Avantageusement, la plage angulaire de déplacement relatif entre la jambe pilier et la jambe de support est comprise entre 0 ° et 90 °. Ce grand débattement permet de mettre en oeuvre toutes les variantes du procédé de pilotage objet de l'invention. L'invention concerne également un procédé de pilotage d'un aéronef selon l'invention, lequel procédé comprend les étapes consistant à : 15 i. en phase de cabrage lors du décollage ou de prise de contact à l'atterrissage, manoeuvrer les vérins des trains principaux actifs de sorte à augmenter la garde au sol et éviter le toucher de fuselage pour un angle d'incidence donné de l'aéronef. Ainsi l'aéronef objet de l'invention est en mesure de décoller ou d'atterrir selon des 20 angles d'incidence élevés. Avantageusement, le procédé objet de l'invention comprend une étape consistant à: ii. lors de la phase de freinage à l'atterrissage, manoeuvrer les vérins des trains actifs de sorte à produire une incidence négative. 25 Ainsi, la distance de freinage est raccourcie. Avantageusement, le procédé objet de l'invention comprend une étape consistant à: iii. lors des phases de roulage, de décollage, d'atterrissage, contrôler la pression dans les chambres des vérins des trains actifs de sorte à 30 modifier les paramètres de raideur et d'amortissement desdits trains. Ainsi le procédé objet de l'invention permet d'obtenir un amortissement actif et notamment de contrôler la garde au sol et les phénomènes de ballottement, permettant ainsi d'augmenter les capacités de chargement de l'aéronef. Avantageusement, le contrôle des caractéristiques des trains actifs de l'étape iii) est réalisé en fonction d'un ou plusieurs paramètres de l'aéronef parmi, les vitesses et les accélérations de l'aéronef selon les axes x, y et z, les angles d'inclinaison, d'assiette et de dérive de l'aéronef et la masse de l'aéronef. Ainsi, le pilotage des trains actifs est anticipé en fonction des conditions d'évolution de l'aéronef. Avantageusement le contrôle des trains actifs de l'étape iii) est réalisé en fonction d'un ou plusieurs paramètres relatif auxdits trains parmi, la position du piston du vérin, la température et la pression (462, 463) du fluide hydraulique dans les chambres des vérins, les caractéristiques de raideur et d'amortissement du moyen de liaison au sol. Ainsi, le pilotage est réalisé en boucle fermée. Selon un mode de réalisation le procédé objet de l'invention comprend une étape consistant à : x. manoeuvrer les vérins des trains principaux actifs de manière dissymétrique Cette manoeuvre réalisée en roulage permet de balancer les efforts latéraux et de réaliser des virages à haute vitesse, améliorant ainsi la manoeuvrabilité de l'aéronef. Réalisée en vol, cette manoeuvre permet de compléter l'action des gouvernes dans certaines manoeuvres. Selon un mode de réalisation particulier, le procédé objet de l'invention comporte une étape consistant à : y. manoeuvrer le vérin du train actif de sorte à appliquer le patin au sol. Réalisée en phase de roulage cette manoeuvre permet de réaliser un freinage de secours. Réalisée à l'arrêt elle constitue un frein de stationnement sur ledit patin. Selon un autre mode de réalisation particulier, le procédé objet de l'invention comporte une étape consistant à : z. manoeuvrer les vérins des trains actifs de sorte à donner une impulsion verticale à l'aéronef au moment du décollage. Ainsi, ladite impulsion favorise la mise en vol. L'invention est exposée ci-après selon ses modes de réalisation préférés, nullement limitatifs, et en référence aux figures 1 à 8, dans lesquelles : - la figure 1 et une vue en perspective d'un exemple de réalisation du train d'atterrissage principal d'un aéronef objet de l'invention ledit train étant en extension maximale ; - la figure 2, montre selon une vue en perspective le train de la figure 1 en position d'extension minimale ; - la figure 3, représente selon une vue en perspective le train des figures 1 et 2 en position d'extension intermédiaire ; - la figure 4 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation des moyens de pilotage du train d'atterrissage d'un aéronef selon l'invention , - la figure 5 montre selon une vue de profil un exemple de réalisation d'un aéronef objet de l'invention, figure 5A lorsque le train principal est en position d'extension minimale, figure 5B lorsque le train est position d'extension maximale et l'aéronef cabré ; - la figure 6 représente un aéronef selon un mode de réalisation de l'invention avec un train principal actif en position d'extension maximale à l'atterrissage après l'arrondi ; - la figure 7 est une vue de profil d'un exemple de réalisation d'un aéronef selon l'invention, dont le train principal actif est en position d'extension intermédiaire ; - et la figure 8 montre, selon une vue arrière, un exemple de réalisation d'un aéronef selon l'invention comportant deux trains principaux actifs dans des positions d'extension dissymétriques. Figure 1, selon un exemple de réalisation l'aéronef objet de l'invention comporte un train d'atterrissage, lié à la structure (110) de l'aéronef par une ferrure (120) réalisant une liaison pivot d'axe (125) parallèle à l'axe de roulis dudit aéronef. Selon cet exemple de réalisation le train est en position de train principal et lié à la structure de la voilure de l'aéronef. La jambe (130) dudit train, comprend deux portions (131, 132) articulées entre elles selon une liaison pivot d'axe (135) parallèle à l'axe de tangage dudit aéronef. Une première (131), dite pilier, est liée à la ferrure (120) d'articulation avec la structure de l'aéronef et rigidifiée par un contreventement (133) également lié et en liaison pivot par rapport à ladite ferrure (120). La seconde (132) portion, site de support, porte le moyen de liaison au sol (140) de l'aéronef, c'est-à-dire une roue selon cet exemple de réalisation. Cette seconde (132) portion est liée à une de ses extrémités par une liaison pivot à la jambe (131) pilier et liée à la ferrure (120) d'articulation avec la structure de l'aéronef par un vérin (150) dit amortisseur, hydraulique ou oléopneumatique. Selon cet exemple de réalisation, le train d'atterrissage objet de l'invention est réprésenté dans une configuration de train à roue tirée. L'homme du métier adapte facilement le principe à une autre configuration. Selon cet exemple de réalisation la jambe (130) et le contreventement (133) sont manoeuvrés pour les opérations de sortie et de rétractation du train par un vérin (160) de relevage, indépendant. Cet exemple de réalisation est plus particulièrement adapté à un train principal lié à la voilure de l'aéronef. Combiné à la capacité de repli de la jambe (130) autour de l'axe (135) de pivot, ce mode de réalisation permet de ranger le train dans un volume réduit. Selon cet exemple de réalisation, lorsque le vérin (150) amortisseur est en configuration déployée, tige sortie, la jambe (131) pilier et la jambe (132) de support sont sensiblement alignées et le train d'atterrissage de l'aéronef objet de l'invention est en configuration d'extension maximale. Figure 2, lorsque le vérin (150) est en position rétractée, tige rentrée, la jambe (131) pilier et la jambe (132) de support sont orientées l'une par rapport à l'autre d'un angle proche de 90 ° et le train d'atterrissage de l'aéronef objet de l'invention est en configuration d'extension minimale. La jambe (132) de support comporte un patin (232) constitué d'un matériau sélectionné pour ses propriétés de friction et d'abrasion. Ainsi lorsque le train d'atterrissage se trouve en position d'extension minimale, ledit patin (232) frotte sur le sol en même temps que la roue (140) reste en contact avec le sol et procure un freinage. Figure 3, en position d'extension intermédiaire, entre la position d'extension maximale et la position d'extension minimale du train d'atterrissage celui-ci permet un débattement vertical important, permettant ainsi d'absorber le choc à l'atterrissage sur une longue course de sorte à réduire les contraintes sur la structure de l'aéronef. À cette fin, le train d'atterrissage de l'aéronef objet de l'invention comprend des moyens pour piloter de manière dynamique le vérin (150). À titre d'exemple non limitatif, un ensemble (350) de clapets et de servovalves associés à une pompe et un accumulateur oléopneumatique placé à l'intérieur du tube (131) de la jambe pilier, permettent de contrôler l'extension du vérin (150) et ses caractéristiques de raideur et d'amortissement afin de les adapter aux situations. Figure 4, à titre d'exemple, le vérin (150) comprend une chambre (451), dite de compression, dont le volume est réduit par le passage du train en extension minimale et une chambre (452), dite de détente, dont le volume est réduit lors du passage du train en extension maximale. Les deux chambres sont remplies d'un fluide hydraulique sous pression et sont en connexion hydraulique avec un accumulateur (431) oléopneumatique. Le déplacement de la tige du vérin (150) entraîne le passage du fluide hydraulique d'une chambre à l'autre, le système fonctionnant, selon cet exemple de réalisation, à volume de fluide hydraulique constant. Le débit de passage d'une chambre à l'autre du vérin ainsi que la pression de fluide résultant dans lesdites chambres est piloté, d'une part, par des servovalves (411, 412) et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une pompe (440) et d'un distributeur (441). L'ensemble est piloté par un calculateur (450). Ledit calculateur comprend en mémoire une modélisation du train d'atterrissage permettant de déterminer la pression et les débits entre les chambres (451, 452) du vérin en fonction de la position de celui-ci et des caractéristiques de raideur et d'amortissement visées. Ainsi, le calculateur commande les moyens (440, 441, 411, 412) de pilotage du train en fonction de données d'entrées liées aux conditions d'évolution de l'aéronef, telles que les vitesses (451, 452, 453) de l'aéronef selon les axes x, y et z, les accélérations selon ces mêmes axes, les angles de dérive, d'assiette et d'inclinaison, et la masse de l'aéronef, ou de paramètres mesurés sur le vérin (150) tels que la position (461) du piston, ou les pressions (462, 463) dans les chambres de détente et de compression ou encore la température du fluide hydraulique, ou les caractéristiques de raideur et d'amortissement des moyens de liaison au sol, par exemple au moyen de la pression dans les pneumatiques, sans que ces listes ne soient exhaustives. Ce contrôle actif permet d'adapter la réponse des trains en fonction de la masse de l'aéronef, notamment à l'atterrissage, et ainsi d'offrir plus de souplesse dans la gestion de la quantité de carburant embarquée, particulièrement dans le cas de vols comportant de nombreuses escales. Afin de pallier une défaillance de la pompe (440), le dispositif de commande comporte, selon cet exemple de réalisation un accumulateur (420) hydraulique de secours. Selon un exemple de réalisation, ledit accumulateur (420) de secours est avantageusement logé dans la ferrure d'articulation du train réalisant la liaison avec la structure de l'aéronef, afin de gagner en compacité. Figure 5, selon un exemple de réalisation, l'aéronef (500) objet de l'invention comprend deux trains (531, 532) actifs comme trains principaux. Le manoeuvre de ces trains permet d'agir sur les déplacements de l'aéronef selon les axes x, y et z définis dans un repère lié à l'aéronef. L'axe x est l'axe longitudinal sensiblement parallèle à la 5 plus grande dimension du fuselage sur un avion. La rotation autour de l'axe x est définie comme le roulis mesuré par l'angle d'inclinaison. L'axe y est l'axe transversal sensiblement parallèle au plan de voilure et perpendiculaire à l'axe x sur un avion. La rotation autour de l'axe y est définie comme le tangage, mesuré par l'angle d'assiette. L'axe z est perpendiculaire aux deux autres, la rotation autour de cet axe est définie 10 comme le lacet mesuré par l'angle de dérive. Figure 5A, en situation de décollage, l'aéronef prend de la vitesse les trains (531, 532) principaux étant en position d'extension réduite, sans contact du patin avec le sol. Figure 5B, au moment du cabrage, les trains sont pilotés pour se placer en position d'extension maximale, ainsi l'angle (501) d'incidence au décollage est 15 augmenté sans risque de toucher du fuselage ou « tailstrike ». Le même principe d'extension maximale des trains (531, 532) actifs est utilisable à l'atterrissage au moment du contact au sol et avant l'arrondi, pour permettre, de la même manière, un angle (501) d'incidence élevé sans risque de toucher de fuselage. Figure 6, lors de la poursuite de l'atterrissage et après l'arrondi, les trains (531, 20 532) principaux actifs sont avantageusement pilotés en extension maximale de sorte à orienter le fuselage de l'aéronef (500) selon un angle d'incidence (601) négatif et favoriser le freinage aérodynamique. Cette position augmente la charge sur les roues des trains (531, 532) principal favorisant également le freinage sur ces trains. Figure 7, en conditions de roulage, les trains (531, 532) sont pilotés en position 25 d'extension intermédiaire pour bénéficier de toute l'amplitude de débattement afin d'amortir les vibrations et de compenser les éventuels phénomènes de ballottement. Figure 8, selon un exemple de mise en oeuvre du procédé de pilotage objet de l'invention, les trains (531, 532) principaux sont sortis selon des extensions dissymétriques. Par exemple, l'un (531) des trains est en extension minimale alors que 30 l'autre (532) est en extension maximale. Selon un premier mode de réalisation, ce mode de pilotage est mis en oeuvre en situation de roulage au sol. Ainsi, ce mode de pilotage permet de réaliser des virages à grande vitesse et de dégager plus rapidement des pistes, notamment dans les aéroports à fort trafic. Selon un autre mode de réalisation, ce mode de pilotage est utilisé en vol et permet alors de générer un contrôle différentiel de la traînée et ainsi de compléter l'efficacité des gouvernes. Finalement selon un troisième mode de mise en oeuvre ce mode de pilotage est utilisé lorsque l'avion est au parking afin de faciliter l'embarquement des passagers ou du fret. REVENDICATIONS1. Aéronef (500) comportant un train d'atterrissage dit actif, caractérisé en ce que ledit train comprend : a. une jambe (131), dite pilier, en liaison pivot avec la structure de l'aéronef ; b. une jambe (132), dite de support, en liaison pivot avec la jambe (131) pilier selon un axe (135) parallèle à l'axe de tangage de l'aéronef (500) et portant un moyen (140) de liaison au sol de l'aéronef ; c. un vérin (150) apte à déplacer la jambe (132) de support relativement à la jambe (131) pilier selon une rotation autour du pivot (135) de liaison entre les deux jambes ; d. des moyens (160) pour déplacer la jambe (131) pilier par rapport à la structure de l'aéronef autour de l'axe (125) de liaison pivot de cette jambe avec ladite structure. 2. Aéronef selon la revendication 1, dans lequel le vérin du train actif comprend une chambre de compression et une chambre de détente, et qu'il comporte : e. des moyens (450, 411, 412, 441, 440, 431) pour contrôler la pression dans la chambre de compression (451) et dans la chambre (452) de détente. 3. Aéronef selon la revendication 1, comportant : f. un accumulateur (420) hydraulique de secours apte à alimenter le vérin (150), ledit accumulateur de secours étant logé dans un des tubes (120, 131) constituant la jambe (131) pilier ou la ferrure (120) de liaison de ladite jambe avec la structure de l'aéronef. 4. Aéronef selon la revendication 2, dans lequel les moyens pour contrôler la pression dans les chambres du vérins comprennent un accumulateur (431) oléo-pneumatique, ledit accumulateur étant logé dans un des tubes (120, 131) constituant la jambe (131) pilier ou la ferrure (120) de liaisonde ladite jambe avec la structure de l'aéronef. 5. Aéronef selon la revendication 1, comportant deux trains (531, 532) principaux actifs. 6. Aéronef selon la revendication 2, comportant un train avant actif. 7. Aéronef selon la revendication 1, dans lequel l'axe (125) la liaison pivot de la jambe (131) pilier avec la structure de l'aéronef est parallèle à l'axe de roulis. 8. Aéronef selon la revendication 1, dans lequel la jambe (132) de support comporte un patin (232) de frottement. 9. Aéronef selon la revendication 1, dans lequel la plage angulaire de déplacement relatif entre la jambe (131) pilier et la jambe (132) de support est comprise entre 0 ° et 90 °. 10. Procédé de pilotage d'un aéronef selon la revendication 5 comportant les étapes consistant à : i. en phase de cabrage lors du décollage ou de prise de contact à l'atterrissage, manoeuvrer les vérins (150) des trains (531, 532) actifs de sorte à augmenter la garde au sol et éviter le toucher de fuselage pour un angle (501) d'incidence donné du fuselage. 11. Procédé selon la revendication 10, comportant une étape consistant à : ii. lors de la phase de freinage à l'atterrissage, manoeuvrer les vérins (150) des trains actifs de sorte à produire une incidence (601) négative. 12. Procédé selon la revendication 10, comportant une étape consistant à : iii. lors des phases de roulage, de décollage ou d'atterrissage, contrôler la pression dans les chambres (461, 452) des vérins (150) des trains actifs de sorte à modifier les paramètres de raideur et d'amortissement desdits trains. 13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel le contrôle descaractéristiques des trains actifs de l'étape iii) est réalisé en fonction d'un ou plusieurs paramètres de l'aéronef parmi, les vitesses (451, 452, 453) et les accélérations de l'aéronef selon les axes x, y et z, les angles d'inclinaison, d'assiette et de dérive de l'aéronef et la masse de l'aéronef. 14. Procédé selon la revendication 12, dans lequel le contrôle des trains actifs de l'étape iii) est réalisé en fonction d'un ou plusieurs paramètres relatifs auxdits trains parmi, la position (461) du piston du vérin, la température et la pression (462, 463) du fluide hydraulique dans les chambres (451, 452) des vérins, les caractéristiques de raideur et d'amortissement du moyen (140) de liaison au sol. 15. Procédé pour le pilotage d'un aéronef selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à : x. manoeuvrer les vérins (150) des trains (531, 532) actifs de manière dissymétrique. 16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel l'étape x) est réalisée au sol en roulage. 17. Procédé selon la revendication 15, dans lequel l'étape x) est réalisée en vol. 18. Procédé selon la revendication 15 pour le pilotage d'un aéronef selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à : y. manoeuvrer le vérin du train actif de sorte à appliquer le patin (232) au sol. 19. Procédé selon la revendication 15 pour le pilotage d'un aéronef selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à : z. manoeuvrer les vérins (150) des trains actifs de sorte à donner une impulsion verticale à l'aéronef au moment du décollage.