Brevet FR3060528A1 — publié le 20180622

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine de la commande des aéronefs, et plus particulièrement les dispositifs de commande des surfaces mobiles et 5 d'orientation au sol. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Un dispositif de commande d'un aéronef comprend classiquement un manche de pilotage relié à un calculateur de commande lui-même relié aux actionneurs 10 des surfaces mobiles de vol tels que les volets d'ailes et les gouvernes de l'empennage. Ce manche de pilotage est utilisé pour diriger l'avion lors des phases de vol. Lors des phases de roulage, les possibilités de diriger l'aéronef à l'aide des surfaces mobiles de vol sont 15 limitées du fait de la faible vitesse de l'aéronef par rapport à l'air. Les aéronefs sont donc généralement pourvus d'une roue directrice orientable permettant de diriger l'aéronef lors des phases de roulage. Celle-ci, généralement située à l'avant de l'appareil, est reliée à 20 un actionneur de direction qui est commandé depuis un volant dédié, aussi appelé « tiller », dans le cockpit. L'utilisation de ce volant impose cependant au pilote de modifier le mode de pilotage de l'aéronef lorsqu'il passe du manche de pilotage en phase de vol au volant 25 d'orientation en phase de roulage. En outre, ce volant et ses moyens de liaison à la roue directrice peuvent être difficiles à intégrer dans la partie avant de certains aéronefs dans laquelle la place est limitée. Du fait de ce manque de place, seule la place du pilote est alors 30 pourvue d'un volant de sorte que le co-pilote ne peut suppléer le pilote lors des phases de roulage sans intervertir de place avec le pilote. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est d'améliorer l'ergonomie 35 d'un dispositif de commande d'un aéronef. 3060528 2 RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit un dispositif de commande d'un aéronef pourvu de surfaces mobiles de vol et d'un dispositif de roulage comprenant une roue directrice, le 5 dispositif de commande comprenant : - un manche de pilotage ; - un calculateur de commande pourvu des moyens de sa liaison à un actionneur d'au moins une des surfaces mobiles de vol et à au moins un actionneur d'orientation 10 de la roue directrice, le calculateur de commande étant agencé pour discriminer une phase de roulage d'une phase de vol de l'aéronef, et pour : - piloter l'actionneur d'orientation de la roue 15 directrice en fonction d'actions appliquées sur le manche de pilotage lors de la phase de roulage ; - piloter la motorisation de la surface mobile de vol en fonction d'actions appliquées sur le manche de pilotage lors de la phase de vol. 20 Le dispositif de commande selon l'invention permet alors de gérer les moyens d'orientation de l'aéronef à l'aide d'une unique interface que l'aéronef soit en phase de roulage ou en phase de vol. Ceci permet de supprimer les commandes spécifiques d'orientation au 25 sol de l'art antérieur ce qui offre un pilotage plus intuitif à travers une unique interface et libère de l'espace dans le cockpit, tout en réduisant la masse du dispositif de commande. Avantageusement, le dispositif de commande 30 comporte des moyens de mesure de la vitesse au sol. Ces moyens permettent notamment au calculateur d'identifier une phase de roulage lorsque la vitesse au sol est inférieure à trente noeuds. Avantageusement encore, le dispositif de commande 35 comprend un interrupteur destiné à être actionné par un 3060528 3 pilote de l'aéronef. Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de commande comporte des moyens de détection du déploiement d'un atterrisseur portant la roue directrice et/ou des moyens de mesure de la charge verticale appliquée sur un atterrisseur de l'aéronef, voire une centrale inertielle. Selon un mode de réalisation préféré, le manche de pilotage est du type actif à retour d'effort. Le fait que le manche soit actif permet un retour automatique du positionnement réel de la roue directrice. Ainsi, un tel manche fournit des informations pertinentes au pilote qui lui permettent de mieux « sentir » l'aéronef. Préférentiellement, lorsqu'un atterrisseur de 15 l'aéronef comprend une roue motrice, le calculateur de commande comprend un module de pilotage de la vitesse d'entraînement de la roue motrice. Ceci trouve une application particulièrement intéressante lorsque la motricité est assurée au roulage 20 par les roues : trains principaux, voire la roue directrice. L'invention concerne également un aéronef comprenant un dispositif de commande d'un des types 25 précédents. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation non limitatifs de l'invention. 30 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique 35 d'un aéronef comprenant un premier mode de 3060528 4 réalisation d'un dispositif de commande selon l'invention ; - la figure 2 est une représentation schématique d'un aéronef comprenant un deuxième mode de 5 réalisation d'un dispositif de commande selon l'invention ; - la figure 3 est une représentation schématique partielle d'un aéronef comprenant un troisième mode de réalisation d'un dispositif de 10 commande selon l'invention ; - la figure 4 est une représentation schématique partielle d'un aéronef comprenant un quatrième mode de réalisation d'un dispositif de commande selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, le dispositif de commande, généralement désigné 1, est monté sur un aéronef 100 représenté en pointillé. L'aéronef 100 comprend deux ailes 101, 102 pourvues respectivement d'un volet 103, 104 mobile ainsi que d'un empennage 110 comprenant une gouverne de direction 111 ainsi que deux gouvernes de profondeur 112. L'aéronef 100 comprend également un atterrisseur 120 comportant une roue 121 directrice escamotable placée à l'avant de l'aéronef 100 et qui est également pourvue d'une motorisation électrique 130 et d'un capteur 131 de vitesse de rotation. Les volets 103 et 104 sont respectivement reliés à des vérins 105 et 106 hydrauliques tandis que la gouverne de direction 111 est reliée à un vérin 113 hydraulique et que les gouvernes de profondeur 112 sont reliées à des vérins 114 hydrauliques. La roue directrice 121 est reliée par un actionneur 122 d'orientation à l'aéronef 100. Le dispositif de commande 1 comprend un manche de 35 pilotage 2 actif à retour d'effort et un palonnier 6 3060528 5 reliés un calculateur 3 de commande. Le calculateur 3 est pourvu de connecteurs multibroches 4 qui relient le calculateur 3 aux vérins hydrauliques 105, 106, 113 et 114 ainsi qu'au capteur 131 et à l'actionneur de 5 direction 122. Le calculateur 3 comprend également un module 5 de pilotage de la vitesse d'entraînement de la roue directrice 121 relié à la motorisation 130. Lors de la mise en route de l'aéronef 100, le capteur de vitesse 131 transmet la mesure de la vitesse 10 de rotation de la roue 120 au calculateur 3. Ici, dans le cas d'un aéronef 100 statique, la vitesse de rotation, et donc la vitesse au sol de l'aéronef 100, est nulle. Le calculateur de commande 3 identifie, sur la base de la vitesse au sol nulle, que l'aéronef 100 est dans une 15 phase de roulage, c'est à dire que l'aéronef 100 ne vole pas et que les commandes de gouverne 111-112 et de volets 103-104 n'ont qu'un effet limité sur l'orientation de l'aéronef 100. Lors des phases de roulage de l'aéronef 100 - par exemple à l'aide de la motorisation 130 et/ou 20 d'un engin de remorquage au sol, voire à l'aide de la motorisation principale ou auxiliaire de l'aéronef 100-l'unité de commande 3 pilote l'actionneur d'orientation 122 de la roue directrice 121 en fonction des actions appliquées sur le manche de pilotage 2 par le pilote. Les 25 actions de direction, comme par exemple une inclinaison vers la droite ou la gauche du manche de pilotage 2, sont retranscrites par le calculateur de commande 3 en des ordres de d'orientation à droite ou à gauche de la roue 121 par l'actionneur de direction 122. Les actions 30 d'allure comme par exemple une inclinaison vers l'avant ou vers l'arrière du manche de pilotage 2 sont retranscrites par le module 5 du calculateur de commande 3 en des ordres de rotation vers l'avant ou l'arrière de la motorisation 130. Selon un mode de réalisation préféré, une action sur le palonnier 6 lors de la phase 3060528 6 de roulage provoque un freinage de l'ensemble des roues de l'atterrisseur 120. Tant que le train d'atterrissage est sorti, le calculateur de commande 3 surveille en permanence la 5 vitesse au sol de l'aéronef 100 à l'aide du capteur 131. Lorsque celle-ci dépasse une valeur seuil, ici fixée à trente noeuds, le calculateur de commande 3 identifie que l'aéronef 100 n'est plus dans une phase de roulage mais dans une phase de vol. Le calculateur de commande 3 10 pilote alors les vérins 105, 106 et 114 en fonction des actions appliquées sur le manche de pilotage 2. Les actions de direction comme par exemple une inclinaison vers la droite ou la gauche du manche de pilotage 2 sont retranscrites par le calculateur de commande 3 en des 15 ordres de déploiement et de rétraction des vérins 105 et 106 des volets d'aile 103 et 104. Les actions de tangage comme par exemple une inclinaison vers l'avant ou vers l'arrière du manche de pilotage 2 sont retranscrites par le module 5 du calculateur de commande 3 en des ordres de 20 déploiement et de rétraction des vérins 114. Le pilotage de la gouverne de direction 111 via le vérin 113 est généralement réalisé à l'aide du palonnier 6. On obtient ainsi un dispositif de commande 1 d'un aéronef 100 assurant la gestion des moyens d'orientation 25 de l'aéronef 100 au travers d'une même interface -ici le manche de pilotage 2- que l'aéronef 100 soit en phase de roulage ou en phase de vol. Ceci permet de supprimer les commandes spécifiques d'orientation au sol de l'art antérieur ce qui offre un pilotage plus intuitif à 30 travers une unique interface. Le pilote n'a plus à déterminer lui-même si les conditions d'évolution de l'aéronef correspondent à une utilisation de la roue directrice ou plutôt des surfaces de vol mobiles de l'aéronef. Le pilote peut alors se concentrer sur les 35 manoeuvres en cours. 3060528 7 Les éléments identiques ou analogues à ceux précédemment décrits porteront une référence numérique identique dans la description qui suit d'autres modes de réalisation de l'invention. 5 En référence à la figure 2, le dispositif de commande 1 comprend un interrupteur 10 relié au calculateur de commande 3 Cet interrupteur permet au pilote de provoquer le passage du calculateur de commande 3 d'un mode de pilotage à un autre. Ainsi, le pilote peut 10 lui-même décider que l'aéronef 100 adopte le mode de pilotage correspondant à la phase de roulage ou le mode de pilotage correspondant à la phase de vol. En référence à la figure 3, le dispositif de commande 1 comprend un capteur 20 inductif relié au 15 calculateur de commande 3. Ce capteur 20 est solidaire de l'aéronef 100 et est placé dans la soute d'accueil de l'atterrisseur 120. Le capteur 20 est agencé pour détecter une mire ferromagnétique 21 placée sur l'atterrisseur 120 et qui fait face au capteur inductif 20 20 lorsque l'atterrisseur 120 est déployé. Ainsi, le calculateur de commande 3 prend notamment en compte le déploiement effectif de l'atterrisseur 120 pour discriminer la phase de vol de la phase de roulage. Avantageusement, le dispositif de commande 1 comprend un 25 dynamomètre 30 placé sur le caisson 123 de l'atterrisseur 120 et qui est agencé pour mesurer la charge verticale appliquée sur l'atterrisseur 120. Ainsi, le calculateur de commande 3 prend notamment en compte les efforts d'appuis de l'aéronef 100 sur la roue directrice 121 pour 30 discriminer la phase de vol de la phase de roulage. En référence à la figure 4, le dispositif de commande 1 comprend une centrale inertielle 40 reliée au calculateur de commande 3. La centrale inertielle 40 mesure les variations de position, d'altitude et de 35 vitesse de l'aéronef 100.Sur la base de ces informations, 3060528 8 le calculateur de commande 3 peut discriminer la phase de vol de la phase de roulage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante 5 entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, - bien qu'ici un unique manche de pilotage soit relié au calculateur de commande, l'invention 10 s'applique également à un aéronef comprenant un manche de pilotage supplémentaire permettant au copilote d'agir également sur les moyens de direction de l'aéronef en phase de vol ou en phase de roulage. Les manches de 15 pilotage peuvent être actifs à retour d'effort ou passifs ; - bien qu'ici l'aéronef comprenne deux volets d'aile, une gouverne de direction et deux gouvernes de profondeur, l'invention 20 s'applique également à un aéronef comprenant d'autres surfaces mobiles de vol comme par exemple plus de deux volets d'aile, ou plus d'une gouverne de direction ; - bien qu'ici l'aéronef comprenne une roue avant 25 directrice qui est également la roue motrice, l'invention s'applique également à d'autres types de dispositifs de roulage comme par exemple un dispositif dont la roue directrice ne serait pas située à l'avant de l'aéronef, 30 ou dont les roues motrices seraient situées sur un atterrisseur distinct de l'atterrisseur comprenant une roue directrice, l'aéronef peut également comprendre des moyens de motorisation distinct des roues comme par 35 exemple un réacteur auxiliaire ; 3060528 9 - bien qu'ici les volets et gouvernes de l'aéronef soient reliés à des vérins hydrauliques, l'invention s'applique également à d'autres types d'actionneur de surfaces 5 mobiles de vol comme par exemple des vérins électriques, des actionneurs rotatifs ou des cames ; - bien qu'ici un vérin hydraulique s'étende entre l'aéronef et la roue directrice, 10 l'invention s'applique également à d'autres types d'actionneurs d'orientation de la roue directrice comme par exemple un vérin électrique ou un actionneur rotatif solidaire du caisson de l'atterrisseur, l'actionneur 15 d'orientation pouvant s'étendre entre toutes parties permettant une rotation relative de la roue directrice par rapport à l'aéronef; - bien qu'ici le calculateur de commande soit pourvu de connecteurs multibroches pour relier 20 le calculateur aux actionneurs, l'invention s'applique également à d'autres moyens de liaison du calculateur de commande aux actionneurs ; - bien qu'ici la détection de la sortie de 25 l'atterrisseur soit effectuée à l'aide d'un capteur inductif solidaire de l'aéronef et d'une mire ferromagnétique solidaire de l'atterrisseur, l'invention s'applique également à d'autres moyens de détection de la 30 sortie d'un atterrisseur comme par exemple un codeur rotatif lié au caisson de l'atterrisseur, un fin de course positionné sur un actionneur de déploiement de l'atterrisseur ou sur l'atterrisseur lui- 35 même ; 3060528 10 - bien qu'ici le dispositif de commande comprenne un dynamomètre placé sur le caisson de l'atterrisseur, l'invention s'applique également à d'autres moyens de mesure de la 5 charge verticale appliquée sur l'atterrisseur comme par exemple un axe dynamométrique, une mesure de pression de pneu ou un contacteur préchargé ; - -bien qu'ici le dynamomètre soit installé sur 10 le train avant de l'atterrisseur, l'invention s'applique également à des moyens de mesure de la charge verticale appliquée sur l'atterrisseur positionné sur un atterrisseur distinct de celui portant la roue directrice 15 et/ou la roue motrice ; - bien qu'ici la description indique que seules les actionneurs de la roue directrice sont pilotés lors de la phase de roulage, l'invention s'applique également à une phase 20 de roulage dans laquelle les surfaces de vol sont également utilisées pour orienter l'aéronef, comme par exemple pour compenser un vent de travers ou d'autres facteurs extérieurs ; 25 - le terme « phase de vol » ne signifie pas nécessairement que l'aéronef a quitté le sol, mais plutôt que l'orientation de l'aéronef est préférablement effectuée à l'aide des commandes des surfaces mobiles de vol ; 30 - bien qu'ici la discrimination de la phase de roulage et de la phase de vol s'effectue lorsqu'une vitesse au sol de trente noeuds est franchie, l'invention s'applique également à d'autres valeurs seuil ajustée notamment en 35 fonction des spécificités de l'aéronef et 3060528 11 /ou de son environnement, comme par exemple une valeur seuil comprise entre un et trente noeuds ou supérieure à trente noeuds ; - bien qu'ici la roue motrice soit également la 5 roue directrice, l'invention s'applique également à un aéronef dans lequel la roue motrice est distincte de la roue directrice, par exemple les roues motrices sont les roues des trains principaux. 10 Bien évidemment, les éléments des modes de réalisations peuvent être isolés pour obtenir un système plus économique ou combinés entre eux dans le but d'obtenir une discrimination plus précise des phases de roulage et de vol. REVENDICATIONS1. Dispositif de commande (1) d'un aéronef (100) pourvu de surfaces mobiles de vol (103, 104, 111, 112) et d'un dispositif de roulage comprenant une roue directrice 5 (121), le dispositif de commande (1) comprenant : - un manche de pilotage (2) ; - un calculateur de commande (3) pourvu des moyens de sa liaison (4) à un actionneur (105, 106, 113, 114) d'au moins une des surfaces mobiles de vol (103, 10 104, 111, 112) et à au moins un actionneur d'orientation (122) de la roue directrice (121), le calculateur de commande (3) étant agencé pour discriminer une phase de roulage d'une phase de vol de l'aéronef (100), et pour : 15 - piloter l'actionneur d'orientation (122) de la roue directrice (121) en fonction d'actions appliquées sur le manche de pilotage (2) lors de la phase de roulage ; - piloter l'actionneur (105, 106, 113, 114) de la 20 au moins une surface mobile de vol (103, 104, 111, 112) en fonction d'actions appliquées sur le manche de pilotage (2) lors de la phase de vol. 2. Dispositif de commande (1) selon la revendication 1, comportant des moyens de mesure de la 25 vitesse au sol (131). 3. Dispositif de commande (1) selon la revendication 2, dans lequel le calculateur de commande (3) est agencé pour identifier une phase de roulage lorsque la vitesse au sol est inférieure à trente noeuds. 30 4. Dispositif de commande (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un interrupteur (10) destiné à être actionné par un pilote de l'aéronef (100). 5. Dispositif de commande (1) selon quelconque 35 des revendications précédentes, comportant des moyens de 3060528 13 détection (20, 21) du déploiement d'un atterrisseur (120) portant la roue directrice (121). 6. Dispositif de commande (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant des 5 moyens de mesure (30) de la charge verticale appliquée sur un atterrisseur (120) de l'aéronef (100). 7. Dispositif de commande (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une centrale inertielle (40). 10 8. Dispositif de commande (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le manche de pilotage (2) est du type actif à retour d'effort. 9. Dispositif de commande (1) selon l'une 15 quelconque des revendications précédentes, dans lequel un atterrisseur (120) de l'aéronef comprenant une roue motrice (121), le calculateur de commande (3) comprend un module de pilotage (5) de la vitesse d'entraînement de la roue motrice (121). 20 10. Dispositif de commande (1) selon la revendication 9, dans lequel la roue motrice (121) est également la roue directrice (121). 11. Dispositif de commande (1) selon la revendication 9, dans lequel la roue motrice est 25 distincte de la roue directrice (121). 12. Aéronef (100) comprenant un dispositif de commande (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.