Brevet FR3064066A1 — publié le 20180921

BANC D'ESSAI POUR GENERER DES CHARGES DYNAMIQUES SUR UN ACTIONNEUR ET METHODE POUR REALISER DES ESSAIS SUR UN ACTIONNEUR EN UTILISANT LEDIT BANC D'ESSAI La présente demande se rapporte à un banc d'essai pour générer des charges dynamiques sur un actionneur et à une méthode pour réaliser des essais sur un actionneur utilisant ledit banc d'essai. Un actionneur 10 comprend un corps 12 et une tige 14 mobile par rapport au corps 12 selon une direction de translation 16. Selon une application, un actionneur 10 peut être accouplé à une surface aérodynamique mobile telle qu'une gouverne ou un aileron par exemple, et soumis lors du fonctionnement d'un aéronef à des charges importantes qui peuvent osciller. Selon un mode de réalisation visible sur la figure 1, un banc d'essai 18 visant à générer de telles charges dynamiques sur un actionneur 10 comprend un châssis fixe 20 et un châssis pivotant 22 autour d'un axe de pivotement A22 par rapport au châssis fixe 20 qui présente une première partie 22.1 disposée d'un premier côté de l'axe de pivotement A22 et une seconde partie 22.2 disposée d'un second côté de l'axe de pivotement A22. Lors des essais, l'actionneur 10 est intercalé entre le châssis fixe 20 et la première partie 22.1 du châssis mobile 22, le corps 12 étant relié au châssis fixe 20 grâce à une première attache 24.1 et au châssis mobile 22 grâce à une seconde attache 24.2. L'actionneur 10 est orienté de telle manière que la direction de translation 16 soit perpendiculaire à l'axe de pivotement A22. Pour générer les charges dynamiques, le banc d'essai 18 comprend un ressort mécanique 26 dont une première extrémité est reliée au châssis fixe 20 grâce à une première attache 26.1 et une seconde extrémité est reliée au châssis mobile 22 grâce à une seconde attache 26.2, le ressort mécanique 26 étant orienté selon une direction sensiblement parallèle à la direction de translation 16. Le banc d'essai 18 comprend un actionneur d'amortissement 28 qui est positionné parallèlement à l'actionneur 10 à tester et qui comporte un corps relié au châssis fixe 20 grâce à une première attache 28.1 et une tige mobile par rapport au corps reliée à la première partie 22.1 du châssis mobile 22 grâce à une seconde attache 28.2. 3064066 2 Le banc d'essai 18 permet de générer des charges dynamiques orientées selon la direction de translation 16. En fonction du rapport entre la distance séparant la seconde attache 24.2 reliant l'actionneur 10 à tester et l'axe de pivotement A22, et la distance séparant la seconde attache 26.2 du 5 ressort mécanique 26 et l'axe de pivotement A22, de la raideur du ressort mécanique 26, de l'amortissement de l'actionneur d'amortissement 28, de la compression ou de l'allongement initial du ressort mécanique 26, il est possible d'ajuster l'amplitude initiale, la fréquence d'oscillation, le taux d'amortissement de la charge dynamique. Ce banc d'essai n'est pas satisfaisant car pour chaque point de vol à simuler la mise en oeuvre 10 est relativement longue et complexe. La présente invention vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, l'invention a pour objet un banc d'essai pour générer des charges aérodynamiques sur un actionneur à tester, ledit banc d'essai comprenant un châssis fixe et un châssis mobile par rapport au châssis fixe, l'actionneur à tester étant intercalé entre le 15 châssis fixe et le châssis mobile lors d'un essai, caractérisé en ce qu'il comprend : - un actionneur d'effort configuré pour générer au moins une charge dynamique, interposé entre le châssis fixe et le châssis mobile, le banc d'essai étant configuré pour transmettre la charge dynamique produite par l'actionneur d'effort à l'actionneur à tester, 20 - au moins un capteur de pression configuré pour mesurer une pression à l'intérieur d'au moins une chambre de l'actionneur d'effort, et - une commande pour contrôler la charge dynamique générée par l'actionneur d'effort en fonction de la pression mesurée à l'intérieur de l'une des chambres. Le banc d'essai selon l'invention permet de générer des charges dynamiques, appliquées sur 25 un actionneur à tester, proches de celles qu'il subit en fonctionnement sur un aéronef. De plus, il permet de récupérer, plus rapidement que pour l'art antérieur, les différents points des différents profils d'efforts subis par l'actionneur à tester en fonctionnement sur l'aéronef. Selon une autre caractéristique, le banc d'essai comprend une boucle d'asservissement fermée configurée pour, à partir d'une consigne qui correspond à une valeur souhaitée de l'effort généré par l'actionneur d'effort et d'une valeur mesurée de la pression d'une des 3064066 3 chambres par le capteur de pression, déterminer une valeur corrective d'un signal d'entrée transmis à la commande. Selon une autre caractéristique, la boucle d'asservissement fermée comprend un comparateur configuré pour comparer la consigne avec la valeur mesurée de la pression et 5 en déduire la valeur corrective et un correcteur de type proportionnel intégral. L'invention a également pour objet une méthode pour réaliser des essais sur un actionneur en utilisant un banc d'essai précédemment défini, caractérisé en ce que le banc d'essai est relié à au moins une commande d'un simulateur de vol configurée pour transmettre des valeurs en temps réel pour la consigne. 10 D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l'invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : - La figure 1 est un schéma d'un banc d'essai qui illustre un mode de réalisation de l'art antérieur, 15 - La figure 2 est un schéma d'un banc d'essai qui illustre un mode de réalisation de l'invention, - La figure 3 est un schéma d'une boucle d'asservissement fermée qui illustre un mode de réalisation de l'invention, et - Les figures 4A à 4C sont des schémas qui illustrent des profils d'efforts prédéfinis et 20 simulés pour respectivement une turbulence ponctuelle, une manoeuvre et des turbulences. Un actionneur à tester 30 comprend un corps 32 et une tige 34 mobile par rapport au corps 32 selon une première direction de translation 36, comme illustré sur la figure 2. Un banc d'essai 38 permet d'exercer sur cet actionneur à tester 30 une charge dynamique 25 orientée selon une direction approximativement confondue avec la première direction de translation 36. Ce banc d'essai 38 comprend un châssis fixe 40 et un châssis pivotant 42 autour d'un axe de pivotement A42 par rapport au châssis fixe 40 qui présente une première partie 42.1 disposée d'un premier côté de l'axe de pivotement A42 et une seconde partie 42.2 disposée 30 d'un second côté de l'axe de pivotement A42. 3064066 4 Lors d'un essai, l'actionneur 30 est intercalé entre le châssis fixe 40 et le châssis mobile 42. A cet effet, le châssis fixe 40 comprend une première attache 44.1 configurée pour relier le corps 32 ou la tige 34 au châssis fixe 40. La première partie 42.1 du châssis mobile 42 comprend une seconde attache 44.2 configurée pour relier la tige 34 ou le corps 32 au 5 châssis mobile 42. La première attache 44.1 et la seconde attache 44.2 sont positionnées de sorte que la direction de déplacement 36 soit perpendiculaire à l'axe de pivotement A42. Le banc d'essai 38 peut comprendre un système d'amortissement 46 intercalé entre le châssis fixe 40 et le châssis mobile 42. Selon un mode de réalisation, le système d'amortissement 46 est un actionneur d'amortissement qui comporte un corps 48 relié par 10 une première attache 46.1 au châssis fixe 40 ou au châssis mobile 42 et une tige 50 mobile par rapport au corps 48 et reliée par une seconde attache 46.2 au châssis mobile 42 ou au châssis fixe 40. Les première et seconde attaches 46.1 et 46.2 de l'actionneur d'amortissement sont positionnées de manière à ce que la tige 50 de l'actionneur d'amortissement se translate selon une direction parallèle à la première direction de 15 translation 36 de l'actionneur à tester 30. Le châssis fixe 40, le châssis mobile 42, les première et seconde attaches 44.1 et 44.2 destinées à l'actionneur à tester 30 ainsi que l'éventuel système d'amortissement 46 ne sont pas plus décrits car ils peuvent être identiques à ceux du banc d'essai de l'art antérieur. Selon une caractéristique de l'invention, le banc d'essai 38 comprend un actionneur d'effort 20 52 configuré pour générer au moins une charge dynamique, interposé entre le châssis fixe 40 et le châssis mobile 42, le banc d'essai 38 étant configuré pour transmettre la charge dynamique produite par l'actionneur d'effort 52 à l'actionneur à tester 30. L'actionneur d'effort 52 comprend un corps 54 et un piston 55 qui coulisse à l'intérieur du corps 54 et qui est prolongé par une tige 56 mobile par rapport au corps 54 selon une 25 deuxième direction de translation 58. Le piston 55 délimite à l'intérieur du corps 54 deux chambres CH1 et CH2. Le corps 54 est relié par une première attache 52.1 au châssis fixe 40 ou au châssis mobile 42 et la tige 56 est reliée par une seconde attache 52.2 au châssis mobile 42 ou au châssis fixe 40, les première et seconde attaches 52.1 et 52.2 étant positionnées afin que la deuxième direction de translation 58 soit approximativement 30 parallèle à la première direction de translation 36. 3064066 5 Selon une configuration, la seconde attache 52.2 est positionnée au niveau de la deuxième partie 42.2 du châssis mobile 42 et la distance entre la seconde attache 52.2 de l'actionneur d'effort 52 et l'axe de pivotement A42 est supérieure à la distance entre la seconde attache 44.2 de l'actionneur à tester 30 et l'axe de pivotement A42, afin d'obtenir un effet de bras de 5 levier. Les première et seconde attaches 52. 1 et 52.2 destinées à l'actionneur d'effort 52 peuvent être identiques aux attaches destinées au ressort mécanique du banc d'essai de l'art antérieur. Ainsi, l'actionneur d'effort 52 est positionné sur le banc d'essai existant en lieu et place du ressort mécanique sans avoir besoin de modifier les attaches. 10 Le banc d'essai 38 comprend également une commande 60 pour contrôler la charge dynamique générée par l'actionneur d'effort 52 en fonction d'un signal d'entrée 62. Selon les modes de réalisation, la commande 60 comprend une seule servovalve 64 reliée à l'une des chambres CH1 ou CH2, ou deux servovalves, une pour chaque chambre CH1 et CH2. A titre d'exemple, l'actionneur d'effort 52 est un actionneur hydraulique et chaque 15 servovalve 64 est de type électrohydraulique et configurée pour convertir un signal d'entrée 62 électrique en une grandeur hydraulique proportionnelle telle qu'un débit ou une pression. Le banc d'essai 38 comprend au moins un capteur de pression 66 configuré pour mesurer la pression à l'intérieur d'au moins une chambre CH1, CH2, la commande 60 étant configurée pour contrôler la charge dynamique générée par l'actionneur d'effort 52 en fonction de la 20 pression mesurée à l'intérieur de la ou des chambres CH1, CH2, afin de piloter l'actionneur d'effort 52 à l'effort. Selon les modes de réalisation, le banc d'essai 38 comprend un capteur de pression 66 pour l'une des chambres CH1 ou CH2 ou deux capteurs de pression 66, un pour chaque chambre CH1 et CH2. 25 Selon une configuration, le banc d'essai 38 comprend une boucle d'asservissement fermée 68 configurée pour, à partir d'une consigne 70 qui correspond à une valeur souhaitée de l'effort généré par l'actionneur d'effort 52 et d'une valeur mesurée P de la pression d'une des chambres CH1, CH2 par le capteur de pression 66, déterminer une valeur corrective E du signal d'entrée 62 transmis à la commande 60. 30 Selon une configuration visible sur la figure 3, la boucle d'asservissement fermée 68 comprend : 3064066 6 - un comparateur 72 configuré pour comparer la consigne 70 avec la valeur mesurée P de la pression et en déduire la valeur corrective E, - un correcteur de type proportionnel intégral 74 qui comporte une correction proportionnelle Pr visant à multiplier l'erreur E par un gain Kp et une correction 5 intégrale fl visant à intégrer l'erreur E et à la diviser par un gain Ki. Selon un mode de fonctionnement, le banc d'essai 38 est relié à au moins une commande d'un simulateur de vol 76 configurée pour transmettre des valeurs en temps réel pour la consigne 70. Le banc d'essai 38 selon l'invention permet de générer des charges dynamiques appliquées 10 sur un actionneur à tester 30 proches de celles qu'il subit en fonctionnement sur un aéronef. Sur les figures 4A à 4B, on a représenté des schémas qui illustrent chacun des profils d'efforts prédéfinis 78, 80, 82 correspondant respectivement à une turbulence ponctuelle, à une manoeuvre et à des turbulences et des profils d'efforts 78', 80', 82' simulés par le banc d'essai 38, correspondant aux profils d'efforts prédéfinis. 15 On note que les profils d'efforts simulés 78', 80' et 82'sont très proches des profils d'efforts prédéfinis 78, 80, 82. Selon un autre avantage, le banc d'essai permet d'obtenir en un temps beaucoup plus court que pour l'art antérieur les différents points des différents profils d'efforts subis par l'actionneur à tester en fonctionnement. 20 Ainsi, en utilisant le banc d'essai, il est possible de justifier l'intégration de l'actionneur testé à la liste principale d'équipement minimal (MMEL). REVENDICATIONS1. Banc d'essai pour générer des charges aérodynamiques sur un actionneur à tester (30), ledit banc d'essai comprenant un châssis fixe (40) et un châssis mobile (42) par rapport au châssis fixe (40), l'actionneur à tester (30) étant intercalé entre le châssis fixe (40) et le châssis mobile (42) lors d'un essai, caractérisé en ce qu'il comprend : un actionneur d'effort (52) configuré pour générer au moins une charge dynamique, interposé entre le châssis fixe (40) et le châssis mobile (42), le banc d'essai (38) étant configuré pour transmettre la charge dynamique produite par l'actionneur d'effort (52) à l'actionneur à tester (30), au moins un capteur de pression (66) configuré pour mesurer une pression à l'intérieur d'au moins une chambre (CH1, CH2) de l'actionneur d'effort (52), et une commande (60) pour contrôler la charge dynamique générée par l'actionneur d'effort (52) en fonction de la pression mesurée à l'intérieur de l'une des chambres (CH1, CH2). 2. Banc d'essai selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une boucle d'asservissement fermée (68) configurée pour, à partir d'une consigne (70) qui correspond à une valeur souhaitée de l'effort généré par l'actionneur d'effort (52) et d'une valeur mesurée (P) de la pression d'une des chambres (CH1, CH2) par le capteur de pression (66), déterminer une valeur corrective (E) d'un signal d'entrée (62) transmis à la commande (60). 3. Banc d'essai selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la boucle d'asservissement fermée (68) comprend un comparateur (72) configuré pour comparer la consigne (70) avec la valeur mesurée (P) de la pression et en déduire la valeur corrective (E) et un correcteur de type proportionnel intégral (74). 4. Méthode pour réaliser des essais sur un actionneur en utilisant un banc d'essai selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que le banc d'essai (38) est relié à au moins une commande d'un simulateur de vol (76) configurée pour transmettre des valeurs en temps réel pour la consigne (70).