Brevet FR3062636A1 — publié le 20180810

L'invention concerne le domaine des atterrisseurs d'aéronef. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Plusieurs méthodes ont été envisagées pour 5 déterminer de manière fiable si, au moment d'un atterrissage, des roues portées par un atterrisseur d'aéronef ont ou non touché le sol. On a notamment envisagé de mesurer la pression d'un amortisseur d'une jambe de l'atterrisseur, ou bien de 10 mesurer un déplacement d'une tige coulissante de la jambe de l'atterrisseur. Cependant, l'amortisseur de la jambe de l'atterrisseur présente un seuil de déplacement et un seuil d'enfoncement qui rendent ces solutions inefficaces et inappropriées. 15 On a aussi envisagé d'intégrer, à l'intérieur d'un essieu de l'atterrisseur portant les roues, des capteurs de déplacement, et notamment des capteurs magnétiques de déplacement de type LVDT (pour Linear Variable Differential Transformer, en anglais). Les capteurs LVDT 20 sont positionnés sur un diamètre interne de l'essieu. Cependant, l'espace disponible à l'intérieur de l'essieu est très réduit, et il convient alors d'utiliser des capteurs LVDT de très faible dimension, qui sont fragiles, peu précis et coûteux. Par ailleurs, le montage 25 et le démontage des capteurs LVDT sont complexes à réaliser du fait, une fois encore, de l'exiguïté de l'essieu. Enfin, l'espace disponible réduit oblige a positionner les capteurs LVDT sur un même support. Un grippage de l'un des capteurs LVDT entraîne ainsi la 30 perte des informations produites par les autres capteurs LVDT. OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet de pallier les inconvénients des méthodes évoquées plus têt. 35 3062636 2 RESUME DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose un atterrisseur d'aéronef comportant un essieu pour porter au moins une roue, l'atterrisseur d'aéronef comprenant en outre une cible de mesure magnétique et au moins un capteur magnétique de déplacement coopérant avec la cible de mesure magnétique pour mesurer une flexion de l'essieu, la cible de mesure magnétique comportant un corps qui s'étend à l'intérieur de l'essieu, le corps comprenant une extrémité de fixation fixée à une extrémité de l'essieu et une surface cible qui s'étend sur une surface interne du corps, le capteur magnétique de déplacement étant positionné à l'intérieur de l'essieu pour mesurer un déplacement de la surface cible. Le positionnement de la cible de mesure magnétique à l'intérieur de l'essieu permet d'augmenter l'espace disponible pour l'intégration du capteur magnétique de déplacement qui coopère avec la cible de mesure magnétique. Cette intégration permet en outre de faciliter les opérations de maintenance réalisées pour la cible de mesure magnétique et pour le capteur magnétique de déplacement. Enfin, dans le cas où plusieurs capteurs magnétiques de déplacement sont utilisés, l'augmentation de l'espace disponible permet de positionner les capteurs magnétiques de déplacement sur des supports différents, et donc d'augmenter la fiabilité des mesures. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la 30 description qui suit d'un mode de mise en oeuvre particulier non limitatif de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : 35 - la figure 1 représente une jambe d'un 3062636 3 atterrisseur d'aéronef selon l'invention ; - la figure 2 représente une cible de mesure magnétique et des capteurs LVDT coopérant avec la cible de mesure magnétique ; 5 - la figure 3 représente deux cibles de mesure magnétique et des capteurs LVDT intégrés dans un essieu de l'atterrisseur d'aéronef selon l'invention ; - la figure 4 est un agrandissement de la figure 3 en bout d'essieu. 10 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, l'atterrisseur d'aéronef 1 selon l'invention est ici un atterrisseur auxiliaire qui comporte une jambe 2 comprenant un caisson 3 dans lequel coulisse une tige coulissante 4. 15 Un essieu 5 portant deux roues 6 est positionné au bas de la tige coulissante 4. Deux cibles de mesure magnétique et des capteurs magnétiques de déplacement sont utilisés ici pour détecter une déformation de l'essieu 5 de manière à 20 déterminer de manière fiable si, au moment d'un atterrissage, les roues 6 ont ou non touché le sol. En référence à la figure 2, la cible de mesure magnétique 10 comporte un corps 11 qui comprend une extrémité de fixation 12 et une partie courante 13. 25 L'extrémité de fixation 12 présente successivement et selon la longueur du corps 11 une portion de surface extérieure cylindrique 14, une portion de surface extérieure hexagonale 15, une portion filetée 16, une première gorge 17, un chanfrein externe 18, une deuxième gorge 19 et une troisième gorge 20 de section carrée. Un joint d'étanchéité, non représenté sur les figures, est positionné dans la troisième gorge 20. Un orifice traversant 22 est situé dans la première gorge 17. La portion courante 13 du corps 11 présente une forme cylindrique d'axe X évidée partiellement. 3062636 4 Une fente 23 est pratiquée dans la portion courante 13 du corps 11. La fente 23 s'étend selon une direction axiale, parallèlement à l'axe X, sur presque toute la longueur de la portion courante 13. 5 La fente 23 sépare entre elles deux portions longitudinales de corps 25. Chaque portion longitudinale de corps 25 présente à une extrémité libre une surface cible plane 26, qui s'étend sur une surface interne de la portion longitudinale de corps 25, c'est à dire au regard 10 de l'axe X. Les deux surfaces cibles 26 sont ainsi séparées uniquement par la fente 23. La forme cylindrique évidée partiellement de la portion courante 13 est telle qu'aucune matière (du corps 11) ne s'étend au regard des 15 surfaces cibles 26. En référence aux figures 3 et 4, deux cibles de mesure magnétique 10 sont intégrées dans l'essieu 5, chaque cible de mesure magnétique 10 étant positionnée d'un côté de l'essieu 5. 20 Le montage de chaque cible de mesure magnétique 10 requiert des moyens de fixation qui comprennent un écrou 30 et un jonc 31. Le corps 11 de la cible de mesure 10 est inséré à l'intérieur de l'essieu 5, légèrement au-delà de sa 25 position finale. Le jonc 31 est alors positionné contre le chanfrein externe 18. Puis, le corps 11 est reculé vers l'extérieur de l'essieu 5 pour être positionné dans sa position finale. Le jonc 31 se positionne alors partiellement dans 30 une gorge 35 pratiquée à cet effet sur une surface interne de l'essieu 5. Lorsque le corps 11 recule vers l'extérieur de l'essieu 5, le chanfrein externe 18 appuie sur le jonc 31 et vient augmenter le diamètre du jonc 31 qui s'enfonce encore dans la gorge 35. 35 L'écrou 30 est alors vissé sur la portion filetée 16 3062636 5 du corps 11. Une portion 36 de l'écrou 30 est insérée à l'intérieur de l'essieu 5. Plus l'écrou 30 est vissé, plus le jonc 31 s'enfonce dans la gorge 35. Le jonc 31 et la gorge 35 forment une butée axiale 5 pour le corps 11 de la cible de mesure magnétique 10. Le diamètre extérieur de l'écrou 30, au niveau de la portion 36, est très proche du diamètre interne de l'essieu 5 a son extrémité, de sorte qu'un premier centrage court de la cible de mesure magnétique 10 à 10 l'intérieur de l'essieu 5 est obtenu via l'écrou 30, le corps 11 et l'essieu 5. Le joint d'étanchéité et les surfaces de corps 37 situées de part et d'autre de la troisième gorge 20 présentent aussi un diamètre extérieur très proche du 15 diamètre interne de l'essieu 5 à cet endroit, de sorte qu'un deuxième centrage court de la cible de mesure magnétique 10 à l'intérieur de l'essieu 5 est obtenu via le joint d'étanchéité, les surfaces de corps 37 et l'essieu 5. 20 Un écrou de roue 33 est vissé sur une portion filetée 38 d'une surface externe de l'essieu 5. Un boulon 32, qui arrête en rotation l'écrou de roue 33, est insérée au travers d'un orifice traversant l'écrou de roue 33, au travers d'un orifice traversant l'essieu 5, 25 et au travers de l'orifice traversant 22 situé dans la première gorge 17 du corps 11. Le boulon 32 présente au niveau de l'une de ses extrémités un orifice traversant radial 40 au travers duquel est susceptible de cheminer un fil à freiner. 30 Le fil à freiner peut être remplacé par une goupille fendue pour le freinage d'un écrou (non représenté sur les figures). L'écrou 30, le jonc 31, la gorge 35 pratiquée sur la surface interne de l'essieu 5, ainsi que l'extrémité de 35 fixation 12 du corps 11, forment donc des moyens de 3062636 6 fixation sans jeu du corps 11 et donc de la cible de mesure magnétique 10 à l'essieu 5. Ainsi, pour chaque cible de mesure magnétique 10, la liaison sans jeu entre l'essieu 5 et la cible de mesure 5 magnétique 10, résultant de ces moyens de fixation sans jeu, permet de produire un déplacement des surfaces cibles 26 représentatif d'un mouvement de l'extrémité de l'essieu 5 à laquelle est fixé le corps 11 de la cible de mesure magnétique 10. En particulier, une flexion de 10 l'essieu 5 entraîne une rotation des cibles de mesure magnétiques 10 et donc des surfaces cibles 26. Le déplacement des surfaces cibles 26 est amplifié par rapport au mouvement de l'extrémité de l'essieu 5 à laquelle est fixé le corps 11, du fait de la distance 15 entre les surfaces cibles 26 et l'extrémité de l'essieu (et donc du fait de la longueur de la partie courante 13 du corps 11). Chaque cible de mesure magnétique 10 est incluse dans un dispositif de mesure magnétique qui, outre la 20 cible de mesure magnétique 10, comprend au moins deux capteurs magnétiques de déplacement, en l'occurrence un ensemble de quatre capteurs magnétiques de déplacement. Les capteurs magnétiques de déplacement utilisés ici sont des capteurs LVDT 41. 25 Dans chaque dispositif de mesure magnétique, la cible de mesure magnétique est donc associée à un ensemble de quatre capteurs LVDT 41. Dans chaque dispositif de mesure magnétique, les quatre capteurs LVDT 41 comprennent deux capteurs LVDT 41 30 destinés à coopérer avec l'une des deux surfaces cibles 26, et deux capteurs LVDT 41 destinés à coopérer avec l'autre des deux surfaces cibles 26. Chaque capteur LVDT 41 comporte une extrémité de mesure comprenant un palpeur 42 qui est en contact avec 35 l'une des surfaces cibles 26 lorsque la cible de mesure 3062636 7 magnétique 10 et donc ladite surface cible 26 est entraînée en rotation. On détecte ainsi une flexion de l'essieu 5 qui résulte du contact des roues 6 avec le sol. 5 Chaque ensemble de quatre capteurs LVDT 41 associé à une cible de mesure magnétique 10 (deux capteurs LVDT 41 par surface cible 26 de la cible de mesure magnétique 10) est monté sur un support de capteurs 43. Des fils 44, reliés aux capteurs LVDT 41 et permettant de transmettre 10 à un calculateur ou à un concentrateur de données les mesures produites par les capteurs LVDT 41, cheminent depuis chaque support de capteur 43. L'essieu 5 comprend un pot d'essieu, qui est une partie centrale 45 de l'essieu 5 fixée à la tige 15 coulissante 4 au niveau d'une extrémité basse 46 de la tige coulissante 4. La partie centrale 45 de l'essieu 5 comprend deux ouvertures inférieures 48 permettant d'accéder à l'intérieur de l'essieu 5. Chaque support de capteurs 43 est fixé à la partie 20 centrale 45 et s'étend au travers de l'une des ouvertures inférieures 48. Les capteurs LVDT sont ainsi introduits à l'intérieur de la partie centrale 45 de l'essieu 5. Les capteurs LVDT 41 s'étendent donc à l'intérieur de la partie centrale 45 de l'essieu 5 et sont positionnés de 25 manière à ce que les extrémités de mesure des capteurs LVDT 41 soient situées à proximité immédiate voire au contact des surfaces cibles 26, pour mesurer un déplacement des surfaces cibles 26. Un capot 47 protège les capteurs LVDT 41. 30 Cette configuration permet de monter, de démonter et de remplacer très facilement les capteurs LVDT 41, puisqu'il suffit, pour accéder aux capteurs LVDT 41, de démonter le capot 47. Il n'est donc pas nécessaire d'accéder à l'intérieur de l'essieu 5. On facilite ainsi 35 les opérations de maintenance mise en oeuvre sur les 3062636 8 dispositifs de mesure magnétique (comprenant chacun une cible de mesure magnétique 10 et un ensemble de quatre capteurs LVDT 41). Cette configuration permet aussi de traiter les 5 cibles de mesures magnétiques 10 et les capteurs LVDT 41 (ou, plus précisément ici, les ensembles de quatre capteurs LVDT 41) comme des LRU (pour Line-Replacable Unit), c'est à dire comme des équipements indépendants pouvant être surveillés, remplacés, stockés, 10 individuellement. On facilite une fois encore les opérations de maintenance mises en oeuvre sur les dispositifs de mesure magnétique. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant 15 dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. L'invention s'applique bien sûr à tout type d'atterrisseur (auxiliaire, principal), et notamment aux atterrisseurs portant un nombre de roues différents de 20 deux (par exemple, à un atterrisseur portant une seule roue). On a décrit ici l'utilisation de quatre capteurs magnétiques de déplacement par cible de mesure magnétique. Il est possible d'utiliser un nombre de 25 capteurs magnétiques de déplacement différent, et, notamment, un seul capteur magnétique de déplacement par surface cible. Les capteurs magnétiques de déplacement ne sont pas nécessairement des capteurs LVDT. Tout type de capteur 30 peut être utilisé (par exemple des capteurs à effet Hall). Bien que l'on ait indiqué ici que les capteurs LVDT détectent « uniquement » si les roues ont touché le sol ou non, les capteurs magnétiques de déplacement 35 pourraient bien sûr aussi mesurer de manière précise 3062636 9 l'amplitude du déplacement subi par les surfaces cibles et par l'essieu. On a indiqué que le dispositif de mesure magnétique comprenant la cible de mesure magnétique et les capteurs 5 LVDT est utilisé pour détecter si les roues ont touché le sol ou non. Le dispositif de mesure magnétique pourrait aussi être utilisé pour mettre en oeuvre des fonctions différentes, et par exemple une fonction de health monitoring (aussi appelée fonction de maintenance 10 conditionnelle ou de maintenance prédictive), ou une fonction de weight and balance (évaluation de la masse et du centrage de l'aéronef), ou bien une fonction de mesure d'une force de freinage via une mesure de flexion ou de torsion de l'essieu. 15 REVENDICATIONS1. Atterrisseur d'aéronef comportant un essieu (5) pour porter au moins une roue (6), l'atterrisseur 5 d'aéronef comprenant en outre une cible de mesure magnétique (10) et au moins un capteur magnétique de déplacement (41) coopérant avec la cible de mesure magnétique pour mesurer une flexion de l'essieu, la cible de mesure magnétique comportant un corps (11) qui s'étend 10 à l'intérieur de l'essieu, le corps comprenant une extrémité de fixation (12) fixée à une extrémité de l'essieu et une surface cible (26) qui s'étend sur une surface interne du corps, le capteur magnétique de déplacement (41) étant positionné à l'intérieur de 15 l'essieu pour mesurer un déplacement de la surface cible. 2. Atterrisseur d'aéronef selon la revendication 1, dans lequel le capteur magnétique de déplacement (41) est positionné à l'intérieur d'une partie centrale de l'essieu. 20 3. Atterrisseur d'aéronef selon la revendication 2, dans lequel le capteur magnétique de déplacement (41) est monté sur un support (43) fixé à la partie centrale de l'essieu, le support s'étendant au travers d'une ouverture pratiquée dans la partie centrale de l'essieu. 25 4. Atterrisseur d'aéronef selon la revendication 1, dans lequel le corps comporte une partie courante (13) qui présente une forme cylindrique évidée partiellement. 5. Atterrisseur d'aéronef selon la revendication 1, dans lequel une fente (23) est pratiquée dans le corps 30 selon une direction axiale, la fente séparant entre elles deux portions longitudinales de corps (25), chaque portion longitudinale de corps présentant une surface cible (26) qui s'étend sur une surface interne de la portion longitudinale de corps. 35 3062636 11 6. Atterrisseur d'aéronef selon la revendication 5, comprenant deux capteurs magnétiques de déplacement, chaque capteur magnétique de déplacement étant positionné à l'intérieur de l'essieu pour mesurer un déplacement de l'une des deux surfaces cibles. 7. Atterrisseur d'aéronef selon la revendication 1, dans lequel le capteur magnétique de déplacement est un capteur LVDT. 8. Atterrisseur d'aéronef selon la revendication 7, dans lequel le capteur LVDT comporte un palpeur (42) susceptible d'être en contact avec la surface cible. 9. Atterrisseur d'aéronef selon la revendication 1, comprenant des moyens de fixation sans jeu de l'extrémité de fixation du corps de la cible de mesure magnétique à l'extrémité de l'essieu. 10. Atterrisseur d'aéronef selon la revendication 9, dans lequel les moyens de fixation sans jeu comprennent un écrou (30) vissé sur l'extrémité de fixation du corps et inséré partiellement à l'intérieur de l'essieu. 11. Atterrisseur d'aéronef selon la revendication 9, dans lequel les moyens de fixation sans jeu comprennent un jonc (31) monté autour de l'extrémité de fixation du corps et positionné partiellement dans une gorge (35) pratiquée sur une surface interne de l'essieu (5). 12. Atterrisseur d'aéronef selon la revendication 1, comprenant deux cibles de mesure magnétique positionnées chacune d'un côté de l'essieu, et une pluralité de capteurs magnétiques de déplacement coopérant avec les deux cibles de mesure magnétique.