Brevet FR3090915A1 — publié le 20200626

Description Titre de l'invention : Dispositif de commande de la motorisation d'un train d'atterrissage [0001] La présente invention concerne le domaine de l'aéronautique et plus particulièrement le pilotage des aéronefs au sol. Arrière-plan technologique [0002] 11 est nécessaire de déplacer au sol les aéronefs entre la piste de décollage/atterrissage et leur place de parking. Certains de ces déplacements suivent une trajectoire rectiligne ou courbe à grand rayon et se font à une vitesse relativement élevée (on parle de « taxiage » ou « taxiing »). D'autres déplacements précèdent l'arrêt de l'aéronef ou suivent une trajectoire courbe à petit rayon et doivent donc se faire à une vitesse réduite (on parle alors de « manoeuvre »). [0003] Classiquement, ces déplacements sont réalisés en utilisant soit, pour les déplacements vers l'avant, la motorisation principale de l'aéronef, c'est-à-dire celle utilisée pour les évolutions aériennes, généralement une motorisation thermique ; soit, pour les déplacements vers l'arrière, un véhicule terrestre attelé à la jambe de train avant de l'aéronef. [0004] Un tel aéronef présente une consommation globale de carburant relativement im- portante compte tenu de l'utilisation de la motorisation principale au sol comme en vol. 100051 Pour y remédier, il est connu de pourvoir l'aéronef d'un dispositif entraînement en rotation d'une ou plusieurs roues du dispositif d'atterrissage de l'aéronef de manière à permettre à celui-ci de se déplacer au sol sans recourir à sa motorisation principale. 100061 Pour tendre vers l'avion plus électrique ou tout électrique, le dispositif d'entraînement en rotation utilise un ou plusieurs moteurs électriques qui sont commandés par une unité électronique de commande reliée à une interface de pilotage installée dans le cockpit de l'aéronef. 100071 Or, cet agencement entraîne une rupture des habitudes des pilotes qui rencontrent des difficultés pour se sentir parfaitement à l'aise lors du taxiage. 100081 Objet de l'invention 100091 Un but de l'invention est de fournir un moyen pour faciliter le pilotage de l'aéronef au sol. 100101 Bref exposé de l'invention 100111 A cet effet, on prévoit, selon l'invention un dispositif de motorisation pour déplacer au sol un aéronef ayant un dispositif d'atterrissage comportant des roues, le dispositif de motorisation comprenant au moins un moteur électrique ayant un arbre de sortie 2 pourvu de moyen de sa liaison en rotation à au moins une des roues du dispositif d'atterrissage pour entraîner ladite roue en rotation, et une unité électronique de commande reliée cl'une part au moteur pour le commander et d'autre part à une interface de pilotage à partir de laquelle le pilote de l'aéronef peut émettre des signaux de commande que l'unité électronique de commande est agencée pour transformer en signaux de pilotage du moteur. L'unité de commande est agencée pour mettre en oeuvre une première loi de commande ayant une dynamique déterminée pour favoriser une vitesse de déplacement de l'aéronef et une deuxième loi de commande ayant une dynamique favorisant une manoeuvrabilité de l'aéronef. [0012] Les évolutions au sol de l'aéronef comprennent des déplacements selon des tra- jectoires rectilignes et des déplacements selon des trajectoires courbes. Les déplacements rectilignes doivent pouvoir être réalisés à une vitesse comprise entre une vitesse minimale et une vitesse maximale selon que le pilote souhaite s'arrêter prochainement ou au contraire traverser le plus rapidement possible une piste de décollage/atterrissage. La vitesse maximale des déplacements en courbe est conditionnée par le rayon des trajectoires courbes : plus ce rayon est faible, plus la vitesse maximale possible est faible. L'invention permet un pilotage facile de l'aéronef dans chacune de ces phases. [0013] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier et non limitatif de l'invention. Brève description des dessins [0014] Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : [0015] [fig.1] la figure 1 est une vue schématique partielle, en perspective, d'un aéronef selon l'invention ; [0016] W8.21 la figure 2 est un schéma par bloc de la commande dc l'aéronef selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention ; [0017] [fig.3] la figure 3 est un schéma par bloc de la commande dc l'aéronef selon un deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention ; [0018] [fig.4] la figure 4 est une vue schématique de l'interface de pilotage selon un premier mode de réalisation ; [0019] [fig.5] la figure 5 est une vue schématique de l'interface de pilotage selon un deuxième mode de réalisation. Description détaillée de l'invention 100201 L'invention est décrite, en référence aux figures, en application à un aéronef, ici un avion A, pourvu d'un train d'atterrissage dont un atterrisseur avant L pourvu de roues W est représenté sur la figure 1. L'atterrisseur avant L est connu en lui-même et ne sera pas décrit plus en détail ici. 3 [0021] L'avion A est pourvu d'un dispositif de motorisation, généralement désigné en 1, pour déplacer au sol l'avion A. [0022] Le dispositif de motorisation 1 comprend un moteur électrique 2 ayant un arbre de sortie pourvu de moyen de sa liaison en rotation aux roues W de l'atterrisseur avant L pour entraîner lesdites roues W en rotation. [0023] Le dispositif de motorisation comprend également une unité électronique de commande 3 reliée, d'une part, au moteur électrique 2 pour le commander et, d'autre part, à une interface de pilotage 4 qui est disposée dans le cockpit de l'avion A. A partir de l'interface de pilotage 4, le pilote de l'avion A peut émettre des signaux de commande que l'unité électronique de commande 3 est agencée pour transformer en signaux de pilotage du moteur 2. [0024] L'unité électronique de commande 3 comprend un processeur (ou un autre type de calculateur comme un circuit de type ASIC, un FPGA, un microcontrôleur...) et une mémoire contenant au moins un programme contenant des instructions agencées pour la mise en oeuvre d'un programme de commande du dispositif de motorisation 1. [0025] Le programme de commande exécuté par l'unité électronique de commande 3 comprend plusieurs lois de commande mettant en oeuvre des boucles et stratégies de contrôle pour piloter le moteur 2 en fonction des signaux électriques émis par l'interface de commande 4, à savoir : [0026] - une première loi de commande ayant une dynamique déterminée pour favoriser une vitesse de déplacement de l'avion A, [0027] - une deuxième loi de commande ayant une dynamique favorisant une manoeu- vrabilité de l'avion A dans un sens d'avancement, [0028] - une troisième loi de commande ayant une dynamique déterminée pour favoriser une manoeuvrabilité de l'avion A dans un sens de recul. [0029] En référence plus particulièrement à la figure 4, l'interface de pilotage 4 comprend un commutateur 50 d'activation de la motorisation qui est mobile entre une position ON » et une position « OFF », et un élément de commande 10, tel qu'une manette, agencé pour être déplaçable par le pilote de l'avion A le long d'une première échelle 11 et d'une deuxième échelle 12 parallèles l'une à l'autre et reliées l'une à l'autre par un tronçon de liaison 13 comprenant un point neutre 14. [0030] La première échelle 11 comprend deux extrémités 11.1, 11.2 correspondant respec- tivement à une vitesse maximale et à une vitesse minimale, ici nulle, pour commander le moteur électrique 2 entre ces deux vitesses, en fonction de la position de l'élément de commande 10 le long de la première échelle 11, en mettant en oeuvre la première loi de commande. [0031] La deuxième échelle 12 comprend un premier tronçon 12.1 ayant une première extrémité correspondant à une vitesse maximale en marche avant et une deuxième extrémité qui correspond à une vitesse nulle et qui est reliée à une première extrémité d'un deuxième tronçon 12.2 ayant une deuxième extrémité correspondant à une vitesse maximale en marche arrière. L'élément de commande 10 est déplaçable le long de la deuxième échelle 12 pour commander le moteur entre l'une des deux vitesses maximales et la vitesse nulle en fonction de la position de l'élément de commande 10 : en mettant en oeuvre la deuxième loi de commande lorsque l'élément de commande 10 est dans le tronçon 12.1 ; en mettant en oeuvre la troisième loi de commande lorsque l'élément de commande 10 est dans le tronçon 12.2. [0032] Pour une amplitude de déplacement donné de l'élément de commande 10, la première loi de commande détermine une accélération prédéterminée : supérieure à l'accélération déterminée par la deuxième loi de commande pour une même amplitude de déplacement de l'élément de commande 10 ; supérieure à l'accélération déterminée par la troisième loi de commande pour une même amplitude de déplacement de l'élément de commande 10. [0033] En outre, la vitesse maximale atteignable avec la première loi de commande est su- périeure à celle atteignable avec les deux autres lois de commande. [0034] Pour une amplitude de déplacement donnée de l'élément de commande 10, la deuxième loi de commande détermine une accélération prédéterminée (par exemple une accélération de 4kn par seconde, on rappelle que 1 kn, ou knot, vaut 1852 m/h) supérieure à l'accélération déterminée par la troisième loi de commande (par exemple 0,5kn par seconde) pour une même amplitude de déplacement de l'élément de commande 10. En variante, pour une amplitude de déplacement donnée de l'élément de commande 10, la deuxième loi de commande détermine une accélération prédéterminée égale, ou inférieure à l'accélération déterminée par la troisième loi de commande pour une même amplitude de déplacement de l'élément de commande 10. [0035] L'accélération prédéterminée par la première loi de commande est compatible (c'est-à-dire plus adaptée) avec un déplacement en ligne droite ou selon des trajectoires courbes à grands rayons (résultant d'un angle de braquage de la jambe de train avant compris entre 0° et 30° par exemple) à vitesse relativement élevée comme lors du taxiage (à une vitesse comprise entre 10 et 20 kn par exemple). [0036] L'accélération prédéterminée par la deuxième loi de commande est plus adaptée à la réalisation de virages de faible rayon (résultant d'un angle de braquage de la jambe de train avant compris entre 31° et 74° par exemple) à relativement faible vitesse (inférieure à 10 kn par exemple) comme pour rentrer dans une place de parking ou en sortir. [0037] Selon la figure 3 également, le dispositif de motorisation étant à l'arrêt (100), le pilote qui désire utiliser le dispositif de motorisation actionne le commutateur 50 (105) provoquant la mise sous tension du dispositif de motorisation 1 (110) et de l'unité de commande 3 qui assure une vérification de l'état du dispositif de motorisation (115). Le pilote choisit alors en déplaçant l'élément de commande 10 le type de roulage qu'il souhaite effectuer (120) et le sens de roulage (125). L'unité de commande 3 va alors commander le moteur électrique 2 (130) en appliquant la loi de commande découlant du choix du pilote (131 pour la première loi de commande, 132 pour la deuxième, 133 pour la troisième). [0038] Selon le deuxième mode de réalisation représenté sur la figure 5, l'unité électronique de commande 3 ne met en oeuvre qu'une première loi de commande pour le taxiage et une deuxième loi de commande pour les manoeuvres en marche avant et en marche arrière. L'interface de pilotage 4 comprend : un élément de commande 10 agencé pour être déplaçahle par le pilote de l'avion 3 le long d'une échelle 11 comprenant deux extrémités 11.1, 11.2 correspondant respectivement à une vitesse maximale et à une vitesse minimale pour commander le moteur électrique 2 entre ces deux vitesses en fonction de la position de l'élément de commande 10 le long de l'échelle 11 ; un organe de sélection de la première loi de commande ou de la deuxième loi de commande, ici un commutateur 20 ; un organe de sélection d'un sens de rotation du moteur électrique 2 lors de la mise en oeuvre de la deuxième loi de commande, ici un commutateur 30. [0039] Le commutateur 20 pivote ici entre une position de taxiage « Taxi » pour commander à l'unité de commande 3 d'appliquer la première loi de commande et une position de manoeuvre « Man » pour commander à l'unité de commande 3 d'appliquer la deuxième loi de commande. [0040] Le commutateur 30 pivote ici entre une position « Avant » pour commander à l'unité de commande 3 d'entraîner le moteur 2 en marche avant et une position « Arrière » pour commander à l'unité de commande 3 d'entraîner le moteur 2 en marche arrière. On remarquera que l'unité de commande 3 est agencée pour tenir compte de la sélection du sens avant ou arrière uniquement lorsque le commutateur 20 est en position manoeuvre, en position taxiage seul un déplacement en marche avant étant possible. On peut prévoir que le placement du commutateur 20 en position de taxiage provoque l'allumage d'une led sur le commutateur 30 pour indiquer que celui-ci est activé. [0041] Le mode de fonctionnement correspondant est décrit à la figure 2. [0042] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. [0043] En particulier, le dispositif peut avoir une structure différente de celle décrite. 6 [0044] Le dispositif de l'invention peut être utilisé pour la motorisation d'une ou plusieurs roues d'un aéronef [0045] Les commutateurs 20, 30 peuvent être remplacés par tout autre dispositif permettant une sélection et par exemple des interrupteurs comme des boutons poussoirs. [0046] L'élément de commande 10 peut être remplacé par tout dispositif permettant une variation continue comme par exemple un potentiomètre. L'élément de commande 10 pourrait également être remplacé par un commutateur permettant une sélection de vitesse parmi des valeurs prédéfinics. On pourrait prévoir un commutateur de sélection de vitesse pour le taxiage et un commutateur de sélection de vitesse pour la manoeuvre, r actionnement de l'un ou l'autre des commutateurs sélectionnant automatiquement la loi de commande correspondante. [0047] L'élément de commande 10 et les commutateurs 20, 30 peuvent également être remplacés par un ou plusieurs écrans tactiles. [0048] Le mode de fonctionnement peut être différent de celui décrit. Par exemple, le dispositif de motorisation peut être agencé pour ne pas fonctionner en marche arrière. Le mode de fonctionnement correspond à celui de la figure 2 sans l'opération 125. [0049] On peut également prévoir une vitesse unique en marche arrière. [0050] Les angles de braquage ou les vitesses mentionnés peuvent être différents de ceux mentionnés à titre indicatif dans la description. 7 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4]