Brevet FR3074895A1 — publié le 20190614

L'invention concerne le domaine des dispositifs de mesure des vitesses de rotation de roues d'atterrisseur d'aéronef. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Un système de freinage moderne de roues d'atterrisseur d'aéronef met classiquement en oeuvre une fonction d'antipatinage des roues sur lesquelles le freinage est appliqué (on parle de « roues freinées »). La fonction d'antipatinage vise à détecter un début de blocage des roues freinées et à adapter le freinage pour éviter ce blocage. Le système de freinage comporte, pour chaque roue freinée, un tachymètre qui mesure une vitesse de rotation de la roue freinée. La mesure de vitesse de rotation est utilisée pour détecter un début de blocage de ladite roue freinée. Un tachymètre traditionnel de roue freinée d'aéronef comprend un capteur passif, par exemple un capteur à reluctance variable. Le capteur passif comporte ainsi une bobine aux bornes de laquelle est induite une tension de mesure représentative de la vitesse de rotation de la roue. On tente d'améliorer la précision de la mesure de vitesse de rotation de la roue et la sensibilité à basse vitesse de la mesure en utilisant un capteur actif, par exemple un capteur à effet Hall. Comme le fonctionnement du capteur actif nécessite une alimentation électrique, on tente aussi de profiter de la disponibilité de cette alimentation électrique pour équiper le tachymètre de fonctions additionnelles : numérisation de mesures de vitesse de rotation, filtrage, traitement, transmission des mesures numériques via un bus numérique, etc. Cependant, ces fonctions additionnelles nécessitent l'utilisation de composants additionnels qui sont plus 35 sensibles que les composants passifs du tachymètre 2 traditionnel à l'environnement contraignant du bas de l'atterrisseur, et notamment aux contraintes mécaniques et aux cycles de température et d'humidité. Les fonctions additionnelles ont donc tendance 5 réduire la fiabilité du tachymètre. Or, la perte d'un tachymètre d'une roue freinée est très problématique, car elle a pour conséquence l'inhibition de la fonction d'antipatinage associée à la roue freinée. OBJET DE L'INVENTION 10 L'invention a pour objet d'améliorer la fiabilité de la fonction d'antipatinage. RESUME DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose un dispositif de mesure de vitesses de rotation d'au moins 15 deux roues d'un atterrisseur d'aéronef, comportant une unité de mesure et une unité de traitement associées à chaque roue, l'unité de mesure de chaque roue étant agencée pour transformer une vitesse de rotation de la roue en une grandeur électrique, l'unité de traitement de 20 chaque roue étant agencée pour acquérir les grandeurs électriques produites par les deux unités de mesure, pour transformer les grandeurs électriques en signaux numériques de mesure représentatifs des vitesses de rotation des deux roues, et pour transmettre les signaux 25 numériques de mesure à un équipement externe. Ainsi, les grandeurs électriques représentatives des vitesses de rotation des deux roues sont acquises par deux unités de traitement distinctes. Une défaillance de l'une des deux unités de traitement ne mène donc pas à la 30 perte de la fonction d'antipatinage pour la roue associée à l'unité de traitement défaillante. On améliore ainsi de manière très significative la fiabilité de la fonction d'antipatinage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description 3 qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi 5 lesquels : - la figure 1 représente deux roues freinées d'un atterrisseur d'un aéronef et un dispositif de mesure selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 représente une unité de mesure du 10 dispositif de mesure selon un premier mode de réalisation de l'invention - la figure 3 représente une unité de mesure et une unité de traitement associée à une roue, et une unité de mesure associée à une autre roue ; 15 - la figure 4 représente deux roues freinées d'un atterrisseur d'un aéronef et un dispositif de mesure selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 représente une unité de mesure et une unité de traitement associée à une roue, et une unité de 20 traitement associée à une autre roue. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, l'invention est ici mise en oeuvre sur un atterrisseur 1 d'un aéronef comprenant une première roue 2a et une deuxième roue 2b montées en 25 regard l'une de l'autre autour d'un même essieu 3. La première roue 2a et la deuxième roue 2b sont des roues freinées. La première roue 2a et la deuxième roue 2b comportent ainsi chacune un frein destiné à freiner la roue. 30 Le frein de chaque roue 2 est ici un frein dit « électrique ». Le frein comporte un porte-actionneurs sur lequel sont montés des actionneurs électromécaniques de freinage, et des organes de friction, en l'occurrence une pile de disques de carbone. 35 Les actionneurs électromécaniques de freinage sont 4 utilisés pour appliquer un effort de freinage sur la pile de disques de carbone et exercer ainsi un couple de freinage sur la roue 2 qui ralentit la rotation de la roue 2 et donc freine l'aéronef lorsque celui-ci est au 5 sol. La première roue 2a est équipée d'un premier tachymètre 4a, et la deuxième roue 2b est équipée d'un deuxième tachymètre 4b. Le premier tachymètre 4a est relié par un premier 10 bus numérique 5a à un équipement externe, en l'occurrence à un calculateur 6 situé dans le fuselage de l'aéronef. Le deuxième tachymètre 4b est relié par un deuxième bus numérique 5b au calculateur 6. Le premier tachymètre 4a est relié par un premier 15 câble de puissance 7a à une unité d'alimentation 8 située dans le fuselage de l'aéronef. Le deuxième tachymètre 4b est relié par un deuxième câble de puissance 7b à l'unité d'alimentation 8. Les bus numériques 5 et les câbles de puissance 7 20 cheminent partiellement le long d'une jambe de l'atterrisseur 1. Le premier tachymètre 4a comporte une unité de mesure 9 et une unité de traitement 10, qui sont donc associées à la première roue 2a. 25 L'unité de mesure 9 comporte un capteur actif, ici un capteur à effet Hall. L'unité de traitement 10 comporte quant à elle un convertisseur analogique-numérique, un composant de traitement, un composant d'alimentation et un composant 30 de communication. Le composant de traitement est ici un microcontrôleur, mais pourrait être un composant différent, par exemple un processeur, un FPGA, un ASIC, etc. Le deuxième tachymètre 4b comporte une unité de 35 mesure 9 et une unité de traitement 10 semblables a 5 celles du premier tachymètre 4a, qui sont donc associées à la deuxième roue 2b. En référence à la figure 2, l'unité de mesure 9 de la première roue 2a (c'est à dire du premier tachymètre 5 4a) comporte en outre une première sortie de mesure 12, une deuxième sortie de mesure 13 et un amplificateur 14. Le capteur à effet Hall 15 de l'unité de mesure 9 de la première roue 2a est relié à l'unité de traitement 10 de la première roue 2a via la première sortie de mesure 12 10 et à l'unité de traitement 10 de la deuxième roue 2b (c'est à dire du deuxième tachymètre 4b) via l'amplificateur 14 et la deuxième sortie de mesure 13. De même, l'unité de mesure 9 de la deuxième roue 2b (c'est à dire du deuxième tachymètre) comporte une 15 première sortie de mesure, une deuxième sortie de mesure et un amplificateur. Le capteur à effet Hall de l'unité de mesure 9 de la deuxième roue 2b est relié à l'unité de traitement 10 de la deuxième roue 2b via la première sortie de mesure et à l'unité de traitement 10 de la 20 première roue 2a via l'amplificateur et la deuxième sortie de mesure. Les amplificateurs permettent de compenser une différence de chemin entre un capteur à effet Hall et chaque unité de traitement 10. On évite ainsi une 25 pollution du signal de sortie du capteur à effet Hall (appelé plus bas « tension de mesure »), susceptible de se produire lorsque le signal de sortie est de faible amplitude, typiquement inférieure à 1V. En référence à la figure 3, l'unité de mesure 9 de 30 la première roue 2a comporte deux ports d'alimentation 17, qui sont reliés par un premier câble d'alimentation 18 à deux ports d'alimentation 19 de l'unité de traitement 10 de la première roue 2a. L'unité de mesure 9 de la deuxième roue 2b comporte deux ports d'alimentation 35 20, qui sont reliés par un deuxième câble d'alimentation 6 21 aux deux ports d'alimentation 19 de l'unité de traitement 10 de la première roue 2a. Le premier câble d'alimentation 18 et le deuxième câble d'alimentation 21 comprennent chacun deux conducteurs (ou fils 5 électriques). Dans les unités de mesure 9 et l'unité de traitement 10 qui viennent d'être évoquées, chaque ensemble 17, 19 et 20 de deux ports d'alimentation comprend un port d'alimentation positif (c'est à dire qu'un potentiel 10 positif est appliqué sur le port d'alimentation positif) et un port d'alimentation négatif (c'est à dire qu'un potentiel négatif ou nul est appliqué sur le port d'alimentation positif). De même, l'unité de mesure 9 de la deuxième roue 2b 15 comporte deux ports d'alimentation, qui sont reliés par un troisième câble d'alimentation 22 (visible sur la figure 1) à deux ports d'alimentation de l'unité de traitement 10 de la deuxième roue 2b. L'unité de mesure 9 de la première roue 2a comporte deux ports 20 d'alimentation, qui sont reliés par un quatrième câble d'alimentation 23 aux deux ports d'alimentation de l'unité de traitement 10 de la deuxième roue 2b. Dans les unités de mesure 9 et l'unité de traitement 10 qui viennent d'être évoquées, chaque ensemble de deux 25 ports d'alimentation comprend un port d'alimentation positif et un port d'alimentation négatif. On décrit maintenant le fonctionnement du dispositif de mesure selon le premier mode de réalisation. L'unité de traitement 10 de la première roue 2a et 30 l'unité de traitement 10 de la deuxième roue 2b reçoivent chacune une tension d'alimentation générale de l'unité d'alimentation 8, via respectivement le premier câble de puissance 7a et le deuxième câble de puissance 7b. Le composant d'alimentation de l'unité de traitement 35 10 de la première roue 2a transforme la tension 7 d'alimentation générale en une tension d'alimentation que l'unité de traitement 10 utilise pour sa propre alimentation, mais aussi pour alimenter l'unité de mesure 9 de la première roue 2a, et notamment le capteur à effet 5 Hall, via le premier câble d'alimentation 18. En cas de défaillance de l'unité de traitement 10 de la deuxième roue 2b, l'unité de traitement 10 de la première roue 2a peut aussi alimenter l'unité de mesure 9 de la deuxième roue 2b via le deuxième câble 10 d'alimentation 21. De même, le composant d'alimentation de l'unité de traitement 10 de la deuxième roue 2b transforme la tension d'alimentation générale en une tension d'alimentation que l'unité de traitement 10 utilise pour 15 sa propre alimentation, mais aussi pour alimenter l'unité de mesure 9 de la deuxième roue 2b, et notamment son capteur à effet Hall, via le troisième câble d'alimentation 22. En cas de défaillance de l'unité de traitement 10 de 20 la première roue 2a, l'unité de traitement 10 de la deuxième roue 2b peut aussi alimenter l'unité de mesure 9 de la première roue 2a via le quatrième câble d'alimentation 23. Ainsi, une défaillance de l'une des deux unités de 25 traitement 10 n'empêche pas l'alimentation de l'unité de mesure 9 reliée à l'unité de traitement 10 défaillante, et n'entraîne donc pas de perte de la fonction d'antipatinage pour la roue 2 à laquelle est associée l'unité de traitement 10 défaillante. 30 Le capteur à effet Hall de l'unité de mesure 9 de la première roue 2a transforme une vitesse de rotation de la première roue 2a en une grandeur électrique, en l'occurrence en une première tension de mesure. De même, le capteur à effet Hall de l'unité de mesure 9 de la 35 deuxième roue 2b transforme une vitesse de rotation de la 8 deuxième roue 2b en une grandeur électrique, en l'occurrence en une deuxième tension de mesure. L'unité de traitement 10 de la première roue 2a acquiert la première tension de mesure et la deuxième 5 tension de mesure (via l'amplificateur de l'unité de mesure 9 de la deuxième roue 2b). Le convertisseur analogique-numérique de l'unité de traitement 10 de la première roue 2a numérise la première tension de mesure et la deuxième tension de mesure pour 10 obtenir des signaux numériques de mesure représentatifs des vitesses de rotation de la première roue 2a et de la deuxième roue 2b. Le composant de traitement réalise éventuellement des traitements sur les signaux numériques de mesure. Les traitements comprennent par exemple un 15 filtrage, une transformation des tensions de mesure en vitesse de rotation des roues 2, et des traitements quelconques. Les traitements quelconques comprennent par exemple des traitements en vue de la génération d'un courant d'antipatinage destiné à alimenter les 20 actionneurs électromécaniques de freinage de l'un des freins ou des deux freins pour éviter le blocage d'une roue 2 ou des deux roues 2. Le composant de communication de l'unité de traitement 10 de la première roue 2b transmet au 25 calculateur 6, via le premier bus de communication 5a, les signaux numériques de mesure, qui sont bruts ou traités. Les signaux numériques de mesure bruts sont directement issus de la conversion analogique numérique, alors que les signaux numériques de mesure traités sont 30 issus des traitements réalisés par le composant de traitement. De même, le convertisseur analogique-numérique de l'unité de traitement 10 de la deuxième roue 2b numérise la deuxième tension de mesure et la première tension de 35 mesure pour obtenir des signaux numériques de mesure 9 représentatifs des vitesses de rotation de la deuxième roue 2b et de la première roue 2a. Le composant de traitement réalise éventuellement des traitements sur les signaux numériques de mesure. 5 Le composant de communication de l'unité de traitement 10 de la deuxième roue 2b transmet au calculateur 6, via le deuxième bus de communication 5b, les signaux numériques de mesure (bruts ou traités). Ainsi, une défaillance de l'une des deux unités de 10 traitement 10 n'empêche pas la transmission des signaux numériques de mesure produits par l'unité de mesure 9 reliée à l'unité de traitement 10 défaillante. Le dispositif de mesure selon le premier mode de réalisation de l'invention apporte un gain de fiabilité 15 très important. En effet, dans chaque tachymètre 4, le taux de défaillance de l'unité de mesure 9 est nettement inférieur à celui de l'unité de traitement 10, car ses composants sont plus simples. L'utilisation de deux unités de traitement 10 pour alimenter chaque unité de 20 mesure 9 et pour transmettre les signaux numériques de mesure via les bus numériques 5 permet quasiment de doubler le MTCBF (pour Plean Time Between Critical Failure) du dispositif de mesure. Le MTCBF est considéré ici comme étant un temps 25 moyen avant que ne survienne une défaillance conduisant à une perte totale du dispositif de mesure pour une roue 2. Ainsi, si À1 est le taux de défaillance de l'unité de mesure 9 et À2 est le taux de défaillance de l'unité de traitement 10, on a : 30 À1 REVENDICATIONS1. Dispositif de mesure de vitesses de rotation d'au moins deux roues (2a, 2b ; 102a, 102b) d'un atterrisseur (1 ; 101) d'aéronef, comportant une unité de mesure (9 ; 109) et une unité de traitement (10 ; 110) associées à chaque roue, l'unité de mesure de chaque roue étant agencée pour transformer une vitesse de rotation de la roue en une grandeur électrique, l'unité de traitement de chaque roue étant agencée pour acquérir les grandeurs électriques produites par les deux unités de mesure, pour transformer les grandeurs électriques en signaux numériques de mesure représentatifs des vitesses de rotation des deux roues, et pour transmettre les signaux numériques de mesure à un équipement externe (6 ; 106). 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, dans lequel chaque unité de mesure (9) comporte un capteur actif, et dans lequel chaque unité de traitement (10) est agencée pour alimenter les capteurs actifs des deux unités de mesure. 3. Dispositif de mesure selon la revendication 2, dans lequel, pour chaque roue, l'unité de mesure de ladite roue comporte une première sortie de mesure (12), une deuxième sortie de mesure (13) et un amplificateur (14), le capteur actif (15) de l'unité de mesure de ladite roue étant relié à l'unité de traitement de ladite roue via la première sortie de mesure et à l'unité de traitement de l'autre roue via l'amplificateur et la deuxième sortie de mesure. 4. Dispositif de mesure selon la revendication 2, dans lequel, pour chaque roue, l'unité de mesure de 35 ladite roue est reliée par un premier câble 15 d'alimentation (18, 22) à deux ports d'alimentation de l'unité de traitement de ladite roue, dans lequel l'unité de mesure de l'autre roue est reliée par un deuxième câble d'alimentation (21, 23) aux deux ports 5 d'alimentation de l'unité de traitement de ladite roue, et dans lequel l'unité de traitement de ladite roue est agencée pour alimenter l'unité de mesure de ladite roue via le premier câble d'alimentation et l'unité de mesure de l'autre roue via le deuxième câble d'alimentation. 10 5. Dispositif de mesure selon la revendication 2, dans lequel le capteur actif est un capteur à effet Hall. 15 6. Dispositif de mesure selon la revendication 1, dans lequel chaque unité de mesure (109) comporte un capteur passif, dans lequel, pour chaque roue, l'unité de mesure de ladite roue est reliée par un premier câble de mesure (112, 116) à deux ports de mesure de l'unité de 20 traitement de ladite roue, dans lequel l'unité de traitement de l'autre roue est reliée par un deuxième câble de mesure (115, 117) aux deux ports de mesure de l'unité de traitement de ladite roue, et dans lequel la grandeur électrique de l'unité de mesure de ladite roue 25 est acquise par l'unité de traitement de ladite roue via le premier câble de mesure et par l'unité de traitement de l'autre roue via le deuxième câble de mesure. 7. Dispositif de mesure selon la revendication 30 6, dans lequel le capteur passif est un capteur à reluctance variable.