Brevet FR3085665A1 — publié le 20200313

Description Titre de l'invention : Système hypersustentateur pour un aéronef Domaine technique de l'invention [0001] L'invention concerne un système hypersustentateur pour un aéronef, comportant des volets montés sur les ailes d'avion de l'aéronef, ainsi qu'un entraînement central et des axes d'entraînement dont un axe respectif s'étend, à partir de l'entraînement central, dans une des ailes d'avion, chacun des axes d'entraînement étant relié à des stations d'entraînement qui sont entraînées par les axes d'entraînement et qui sont reliés aux volets pour les actionner, des capteurs de charge reliés à une unité de commande étant montés sur les stations d'entraînement. Etat de la technique [0002] Dans tous les avions actuellement courants de la catégorie « transport aircraft » (soit : avion de transport), les systèmes hypersustentateurs sont entraînés par un système d'entraînement central. L'unité d'entraînement centrale est reliée, sur l'envergure totale de l'aéronef, par un système d'axes rotatifs, à des stations d'entraînement correspondantes des différents segments du système de volets ou du système de becs de bord d'attaque. [0003] Lors de l'actionnement de ces volets ou becs, il peut y avoir des erreurs, soit, d'une part, par un coincement ou un blocage de la cinématique des volets ou becs, soit, d'autre part, par une rupture mécanique à un endroit de la chaîne cinématique d'entraînement ou à l'intérieur de la structure de l'un des segments dc volets ou becs. S'il y a blocage d'un segment individuel ou d'une station d'entraînement, le segment bloqué devrait recevoir, comme énergie de réaction, la totalité dc l'énergie d'entraînement de l'entraînement central qui continue à être appliquée. En prévision d'un tel cas, ceux-ci devraient être d'une conception massive et lourde pour résister à de telles pointes dc charge. Cependant, en tant qu'une alternative, il est plus pragmatique de monter sur chaque station d'entraînement individuelle, comme dispositifs dc protection, des limiteurs de charge mécaniques qui, dans un cas de surcharge défini, rendent possible de dévier l'énergie d'entraînement vers la structure de l'aile pour éviter des endommagements de la cinématique bloquée du corps de volet ou bec. [0004] Des développements récents dans le domaine de tels systèmes hypersustentateurs utilisent, à la place des limiteurs de charge mécaniques, des systèmes électroniques basés sur des capteurs. Une situation de surcharge détectée par des capteurs est contrée ici par un asservissement correspondant de l'entraînement central. Par cela, entre autres, des pointes élevées de couple susceptibles d'être engendrées en cas de 2 coincement sur les trajets de charge, doivent être amoindries. Mais les inventeurs ont découvert que l'avantage de tels systèmes basés sur des capteurs ne peut être mis à profit entièrement que lorsque, en même temps, la régulation nécessaire de l'entraînement central est optimisée notamment la dynamique de la régulation qui en découle, est améliorée. Présentation de l'invention [0005] Ce problème est résolu par un système hypersustentateur selon les caractéristiques de la revendication 1, c'est-à-dire par un système hypersustentateur pour un aéronef, comprenant des volets montés sur les ailes d'avion de l'aéronef, ainsi qu'un entraînement central et des axes d'entraînement dont un axe respectif s'étend, à partir de l'entraînement central, dans une des ailes d'avion, chacun des axes d'entraînement étant relié à des stations d'entraînement qui sont entraînées par les axes d'entraînement et qui sont reliés aux volets pour les actionner, des capteurs de charge reliés à une unité de commande étant montés sur les stations d'entraînement, l'unité d'entraînement centrale comprenant au moins un moteur hydraulique dont le raccord d'hydraulique est relié àl'alimentation en hydraulique via une servo-vanne électrohydraulique adaptée pour pouvoir être asservie de manière continue, et l'unité de commande étant relié à l'entrée de commande de la servo-vanne pour commander/réguler activement le moteur hydraulique en fonction des signaux de capteur entrants des capteurs de charge. Des modes de réalisation avantageux du système font l'objet des revendications dépendantes. [0006] Conformément à l'invention, pour le système hypersustentateur du type indiqué, l'alimentation en énergie dudit au moins un moteur hydraulique de l'unité d'entraînement centrale est commandée ou réglée à l'aide d'une servo-vanne électrohydraulique adaptée pour pouvoir être asservie de manière continue. L'asservissement électrique de cette servo-vanne est effectué via une unité de commande qui est reliée aux entrées de commande électriques de la servo-vanne prévues à cet effet. Dans ce but, l'unité de commande est configurée de façon qu'elle règle activement le moteur hydraulique par un asservissement correspondant de la servo-vanne en fonction des signaux de capteur entrants des capteurs de charge. [0007] La commande du flux volumique vers le moteur hydraulique, à l'aide de la servo- vanne, permet en cas de défaut (surcharge) de réduire la capacité d'entraînement de l'entraînement central avec une dynamique forte, immédiatement après avoir découvert le défaut, ce qui permet d'éviter de manière efficace la génération désavantageuse de pointes de couple élevées. Plus particulièrement, il est possible de mettre en oeuvre, de manière réactive, une inversion du sens de rotation. [0008] Il est préférable que différents algorithmes de logiciel pour la commande de la servo- 3 vanne soient stockés dans l'unité de commande. Un algorithme correspondant est mis en oeuvre pendant un fonctionnement sans défaut (sans surcharge). Lorsque, sur la base des signaux de capteur, un cas de défaut/surcharge est découvert par l'unité de commande, l'unité de commande commute vers une gestion de défauts qui commande le moteur hydraulique de manière appropriée et qui réduit notamment la capacité d'entraînement. [0009] Ainsi, par exemple, lorsqu'un cas de coincement survient dans le système d'axes rotatives, le couple augmente au capteur correspondant. Si le couple détecté par le capteur dépasse une valeur seuil définie, l'unité de commande commute vers la gestion de défauts et le moteur hydraulique est commandé par une commande inversée ciblée de la scrvo-vanne, ce qui réduit sensiblement aussi bien le couple d'entraînement de l'unité d'entraînement que les couples engendrés par les inerties des masses. [0010] Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le moteur hydraulique utilisé de l'unité d'entraînement centrale est caractérisé par un volume de refoulement constant. Par conséquent, la vitesse de rotation et/ou le sens de rotation du moteur hydraulique ne peuvent être réglés que par la servo-vanne électrohydraulique. La serve-vanne montée en amont rend possible un réglage continu et permanent de la vitesse de rotation et/ou du sens de rotation du moteur hydraulique. L'unité de commande est donc adaptée pour adresser à la servo-vanne des signaux de commande continus. [0011] Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, l'entraînement central peut prévoir au moins un autre moteur qui est relié ou qui est susceptible d'être relié, via un élément d'accouplement dédié, à au moins un axe d'entraînement de l'entraînement central. Ledit au moins un moteur supplémentaire peut être relié, par exemple, à l'axe de sortie du moteur hydraulique ou à un axe d'entrée ou l'axe de sortie d'une transmission disposée en aval. Une telle transmission comprend, par exemple, plusieurs entrées et/ou plusieurs sorties, le moteur hydraulique et ledit au moins un moteur supplémentaire étant accouplés à des entrées différentes de la transmission. Idéalement, ledit au moins un moteur supplémentaire est un moteur électrique, mais théoriquement, des types d'entraînement alternatifs peuvent être utilisés, ainsi par exemple un autre moteur hydraulique. [0012] L'élément d'accouplement est adapté pour pouvoir être actionné de préférence par des entrées de commande, notamment par l'unité de commande. Selon une réalisation préférée, un asservissement de l'élément d'accouplement par l'unité de commande est possible d'une façon telle que l'accouplement soit actionné en fonction des signaux de capteur des capteurs de charge. En cas d'erreur du côté du premier moteur, le deuxième moteur peut être accouplé par l'élément d'accouplement. Le deuxième moteur constitue donc un moteur de secours. [0013] Outre le système hypersustentateur selon l'invention, la présente invention concerne également un aéronef avec un tel système hypersustentateur. Par conséquent, l'aéronef se distingue par les mêmes avantages et caractéristiques que ceux démontrés en référence au système hypersustentateur. Pour cette raison, il peut être renoncé à une description répétitive. Brève description des dessins [0014] D'autres avantages et caractéristiques de l'invention doivent être décrits ci-après en davantage de détails en référence à l'exemple de réalisation représenté sur les figures. Elles montrent.: [0015] jfig.11 un schéma fonctionnel du système hypersustentateur selon l'invention [0016] jfig.21 un schéma de connexions hydrauliques d'une servo-vanne électrohydraulique pour la régulation du moteur hydraulique et [0017] [fig.3] une représentation simplifiée des composantes principales de l'unité d'entraînement central du système hypersustentateur selon l'invention. Description des modes de réalisation [0018] La figure 1 explique, à titre d'exemple, les fonctions du système hypersustentateur selon l'invention. L'unité d'entraînement centrale (PDU) 10 est constituée d'une transmission 11 avec des axes et des joints d'étanchéité associés lia, 1 lb ainsi que d'un carter de transmission 11c. Les axes d'entraînement respectifs 12a, 12b des différentes ailes d'avion sont accouplés via des sorties séparées de la transmission 11. Chacun des axes d'entraînement 12a, 12b s'étend le long d'une des ailes d'avion. Il est alors possible de prélever le couple pour l'actionnement de différents segments de volets, par exemple pour les volets du système de volets et/ou du système de becs de bord d'attaque. 100191 Dans les axes d'entraînement 12a, 12b, des capteurs électroniques de couple 13a, 13h sont intégrés. Ceux-ci peuvent être réalisés, de préférence, comme capteurs magnétostricti fs. Les signaux de capteur sont transmis à l'unité de commande centrale 18 via des liaisons électriques de signaux. Un capteur de position 13c est intégré dans la transmission 11 ou est relié à celle-ci, afin de mesurer la position d'axe actuelle. Ce capteur 13c, lui aussi, fournit ses résultats de mesure à l'unité de commande 18. 100201 La puissance motrice de l'unité d'entraînement centrale 10 est engendrée par un moteur hydraulique 15 à volume de refoulement constant ainsi que, de manière complémentaire, par un moteur électrique 16. Les deux moteurs 15, 16 sont accouplés à la transmission 11 via des entraînements séparés. Ce dernier (le moteur 16) est accouplé à l'entraînement de transmission via un élément d'accouplement, si hien que celui-ci puisse être accouplé à ou séparé de la branche d'entraînement. 100211 Le flux volumique provenant de l'alimentation en hydraulique 17 et allant au moteur hydraulique 15 est réglé par la servo-vanne électrohydraulique 19, ce qui permet de régler de manière continue le sens de rotation et la vitesse de rotation du moteur hydraulique 15. Un exemple pour une telle servo-vanne est représenté sur la figure 2. La servo-vanne 19 comprend des entrées de commande électriques 19a, 19h pour pouvoir régler de manière continue la direction de flux et le débit. Les entrées de commande 19a, 19h sont reliées à l'unité de commande 18 via des lignes de signaux électriques. [0022] L'unité de commande 18 évalue de manière continue les signaux capteur reçus des capteurs de couple 13a, 13h. Si une valeur mesurée de couple ou de charge dépasse une valeur seuil prédéterminée, la serve-vanne 19 est asservie via les entrées de commande 19a, 19b, afin de limiter ou, le cas échéant, d'inverser le flux volumique vers le moteur hydraulique 15, ce par quoi le couple d'entraînement engendré du moteur hydraulique 15 peut être réduit ou adapté au cas de charge, de façon très réactive. Outre pour r actionnement de la servo-vanne 19, l'unité de commande 18 est adaptée pour actionner l'accouplement du moteur électrique 16, afin de le séparer, en cas de besoin, de l'axe d'entrée de la transmission 11. [0023] Lorsqu'un cas de coincement survient dans le système des axes rotatives, le couple augmente au capteur de couple 13a, 13h concerné jusqu'à ce que le couple dépasse une valeur seuil définie. Par cela, dans l'unité de commande électronique 18, un algorithme est démarré qui, en contre-réglant la servo-vanne électrohydraulique 19, change le réglage du moteur hydraulique 15 et réduit par conséquent de manière significative le couple d'entraînement de l'unité d'entraînement 10 ainsi que les couples engendrés par l'inertie de masses. En même temps, le moteur électrique 16 est séparé, par l'accouplement, de la ligne d'entraînement, si bien que celui-ci ne puisse fournir ni un couple d'entraînement ni un couple d'inertie. [0024] La coopération des différentes composantes est encore rendue claire par la figure 3. Les composantes individuelles pour un système hypersustentateur employées selon l'invention réalisent une unité d'entraînement centrale 10 qui est caractérisée par un système de régulation ayant une dynamique comparativement élevée. L'avantage de la topologie selon l'invention est que, maintenant, dans le cas d'un coincement, une réduction significative et très réactive des charges d'erreur peut être obtenue. Par cela, il est possible de fixer des valeurs seuil plus petites pour la détection d'erreurs (valeurs seuil de couple). Les charges d'erreur réduites permettent, d'une manière générale, une certaine économie de matière, puisqu'il est possible de concevoir la construction pour des charges maximales dont la valeur numérique est plus petite. Au total, il en résulte une complexité moindre des composantes mécaniques et hydrauliques et ainsi une disponibilité plus grande du système entier. [0025] La combinaison de mesure de la charge, du moteur hydraulique avec un volume de refoulement constant et d'une servo-vanne électrohydraulique conduit à une grande dynamique du système de régulation et sert ainsi à réduire les charges d'erreur en cas 6 de coincement. Un contre-réglage plus rapide du moteur (dans le sens inverse) sert à réduire les effets d'inertie (notamment du moteur) dans le système. 7 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6]