Brevet FR3092394A1 — publié le 20200807

Description Titre de l'invention : Méthode de contrôle d'un jeu dans une gouverne d'un aéronef et système de contrôle associé [0001] La présente invention concerne une méthode de contrôle d'un jeu dans une gouverne d'un aéronef, mise en oeuvre par un système de contrôle, la méthode comprenant les étapes suivantes : [0002] - envoi d'un signal d'excitation sinusoïdal ; [0003] - mesure d'un signal de réponse correspondant à l'évolution d'un paramètre repré- sentatif de la réponse de la gouverne au signal d'excitation ; [0004] - traitement du signal de réponse pour déterminer le jeu dans la gouverne. [0005] L'invention s'applique aux aéronefs utilisés dans l'aviation civile, en particulier dans l'aviation d'affaires. [0006] Une gouverne d'aéronef comprend typiquement un actionneur configure pour commander l'orientation d'une surface mobile, par l'intermédiaire d'une chainc mécanique. Le changement d'orientation de la surface mobile génère une force aérodynamique qui permet de contrôler l'orientation de l'aéronef selon son axe de tangage, de roulis ou de lacet. [0007] La chainc mécanique d'une telle gouverne comprend un certain nombre de vis, de boulons, d'actionneurs et d'autres pièces. Chacune de ces pièces peut présenter un jeu mécanique. [0008] Ces jeux mécaniques s'accumulent pour former un jeu mécanique total pour la gouverne. Ce jeu mécanique total correspond en particulier à une plage de commande angulaire de la partie mobile autour d'une position angulaire initiale pour laquelle le couple appliqué sur la partie mobile par la chainc mécanique est nul. [0009] Un tel jeu mécanique total implique donc un décalage entre un signal de commande en amont de la chaine mécanique et un déplacement effectif de la surface mobile. Cc jeu peut produire des difficultés dans le pilotage de l'aéronef [0010] Dans le domaine de l'aviation civile, il devient nécessaire de démontrer que la valeur de cc jeu mécanique total est inférieure à une valeur seuil. Cc jeu mécanique total doit donc être déterminé. [0011] Pour cela, il est connu de le déterminer en procédant à de lourds et chronophages essais statiques, ces essais nécessitant de faire appel à des spécialistes. Ces essais provoquent une immobilisation longue de l'aéronef [0012] Il est aussi connu une méthode dynamique de contrôle d'un jeu dans une gouverne d'un aéronef comprenant l'envoi d'un signal d'excitation, la mesure d'un signal de réponse de la gouverne au signal d'excitation et le traitement du signal de réponse pour 2 déterminer le jeu dans la gouverne. [0013] Bien que cette méthode soit rapide et peu chère, elle dépend de l'inertie de la gouverne et de la raideur hydraulique de l'actionneur, qui peuvent varier suffisamment en production pour rendre la mesure imprécise. [0014] Un but de l'invention est donc de fournir une méthode permettant de déterminer un jeu dans une gouverne d'un aéronef, qui soit simple à mettre en oeuvre, fiable, précise et rapide. [0015] A cet effet, l'invention a pour objet une méthode de contrôle d'un jeu dans une gouverne d'un aéronef du type précité, caractérisée en ce que l'étape de traitement comprend les sous-étapes de : [0016] - détermination d'une grandeur caractéristique d'une harmonique impaire du signal de réponse autre que la première harmonique dudit signal de réponse ; et [0017] - détermination dudit jeu à partir de ladite grandeur caractéristique avec une courbe d'abaque. [0018] La méthode selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes combinaisons techniquement possibles : [0019] - l'étape de traitement comprend la détermination d'un rapport entre une valeur de la grandeur caractéristique correspondant à la première harmonique du signal de réponse et une valeur de ladite grandeur caractéristique correspondant à ladite harmonique impaire du signal de réponse, et l'étape de détermination dudit jeu comprend la comparaison d'un paramètre représentatif dudit rapport déterminé avec la courbe d'abaque ; [0020] - ladite autre harmonique impaire est la troisième harmonique ou la cinquième harmonique ; [0021] - ladite grandeur caractéristique correspondant à une harmonique donnée est une aire d'une courbe représentative de la transformation de Fourrier du signal de réponse, l'aire étant prise entre deux fréquences correspondant chacune à un affaiblissement prédéfini par rapport à ladite harmonique donnée ; [0022] - l'affaiblissement est supérieur à -1dB, avantageusement compris entre -1(1B et - 5dB, de préférence compris entre -2dB et -4dB, encore préférentiellement égal à -3dB ; [0023] - ladite grandeur caractéristique est l'amplitude, au niveau d'une harmonique corres- pondante, d'une transformation de Fourrier du signal de réponse ; [0024] - la gouverne comprend une partie fixe par rapport à une structure de l'aéronef et une partie mobile par rapport à la partie fixe, le signal d'excitation étant un signal de commande d'un déplacement angulaire de la partie mobile de la gouverne par rapport à la partie fixe, le paramètre représentatif de la réponse de la gouverne au signal d'excitation étant représentatif d'un déplacement angulaire de la partie mobile par rapport à la partie fixe ; 3 [0025] - la courbe d'abaque est une courbe prédéterminée reliant ledit paramètre repré- sentatif dudit rapport à une grandeur dépendant dudit jeu ; [0026] - le signal d'excitation présente une amplitude prédéterminée, la grandeur dépendant dudit jeu dépendant du rapport entre ledit jeu et l'amplitude du signal d'excitation ; [0027] - le signal d'excitation présente une unique fréquence d'excitation prédéterminée, la fréquence d'excitation prédéterminée étant préférentiellement comprise entre 0,5 Hz et 5 Hz, avantageusement entre 1,25 Hz et 5 Hz ; [0028] - le signal d'excitation est envoyé pendant une période de temps prédéterminée, la période de temps prédéterminée étant au moins supérieure à 10 secondes, de préférence supérieure à 30 secondes, avantageusement supérieure à 1 minute ; [0029] - la méthode comprend une étape de communication d'une information repré- sentative dudit jeu déterminé à un utilisateur, l'étape de communication comprenant l'affichage de ladite information représentative ; et [0030] - le signal d'excitation est envoyé par un actionneur de la gouverne. [0031] L'invention concerne aussi un système de contrôle d'un jeu dans une gouverne d'un aéronef comprenant : [0032] - un module d'excitation configure pour envoyer un signal d'excitation sinusoïdal ; [0033] - un module de mesure configure pour mesurer un signal de réponse correspondant à l'évolution d'un paramètre représentatif de la réponse de la gouverne au signal d'excitation ; [0034] - un module de traitement configure pour déterminer une grandeur caractéristique d'une harmonique impaire du signal de réponse autre que la première harmonique dudit signal de réponse et pour déterminer le jeu à partir de ladite grandeur caractéristique avec une courbe d'abaque. [0035] Le système de contrôle comprend optionnellement les caractéristiques suivantes : [0036] - le module de traitement est configure pour déterminer un rapport entre une valeur de la grandeur caractéristique correspondant à la première harmonique du signal de réponse et une valeur de ladite grandeur caractéristique correspondant à ladite harmonique impaire du signal de réponse ; le module de traitement étant aussi configure pour déterminer ledit jeu par comparaison d'un paramètre représentatif dudit rapport déterminé avec une courbe d'abaque ; et [0037] - le module de traitement est intégré dans un système avionique de l'aéronef ou est intégré dans un boitier externe propre à être séparé de l'aéronef et à être branché sur un actionneur de la gouverne. [0038] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : [0039] [fig.1] la Figure 1 est une représentation schématique d'un mode de réalisation du système de contrôle d'un jeu d'une gouverne selon l'invention ; [0040] [fig.2] la Figure 2 est une représentation schématique de côté d'une gouverne dont le jeu mécanique est contrôlé par le système de contrôle de la figure 1 ; [0041] [fig.3] la Figure 3 est un graphique illustrant un exemple de courbe représentative de la transformation de Fourrier du signal de réponse de la gouverne ; [0042] [fig.4] la Figure 4 est un graphique illustrant un exemple de courbe d'abaque utilisée ; et [0043] [fig.5] la Figure 5 est un organigramme d'une méthode de contrôle selon l'invention. [0044] Un système de contrôle 10 d'un jeu dans une gouverne 12 d'un aéronef selon l'invention est illustré sur la figure 1. [0045] La gouverne 12, illustrée sur la figure 2, comprend une partie fixe 14 par rapport à une structure de l'aéronef et une partie mobile 16 par rapport à la partie fixe 14. [0046] La partie mobile 16 est en contact avec une masse d'air extérieure à l'aéronef. Elle présente une surface 18 dont le changement d'orientation par rapport à ladite partie fixe 14 génère une force aérodynamique. [0047] Comme illustré sur la figure 2, la partie mobile 16 est typiquement mobile en rotation par rapport à la partie fixe 14 entre au moins deux positions, illustrées respectivement en trait plein et en traits mixtes sur la figure 2. [0048] La partie mobile 16 est par exemple configurée pour que ladite surface 18 permette de contrôler l'orientation de l'aéronef selon son axe de tangage, de roulis ou de lacet. [0049] La gouverne 12 comprend aussi un actionneur 20 configure pour commander l'orientation de la partie mobile 16, par l'intermédiaire d'une chaine mécanique 22. [0050] L'actionneur 20 est par exemple une servocommande. [0051] L'actionneur 20 est typiquement connecté à un système avionique de l'aéronef. [0052] La chaine mécanique 22 comprend une pluralité d'organes d'assemblage 24, tels que des vis et/ou des boulons. [0053] La chaine mécanique 22 comprend aussi des organes de transmission 26 propres à convertir un signal de commande de l'actionneur 20 en déplacement angulaire de la partie mobile 16. [0054] Au moins un organe de transmission 26 est propre à convertir le signal de commande en déplacement rectiligne. De plus, au moins un organe de transmission 26 est propre à convertir le déplacement rectiligne en déplacement angulaire de la partie mobile 16. [0055] Au moins un de ces organes 24, 26 présente un jeu mécanique. L'ensemble du ou des jeux mécaniques des organes 24, 26 conduit à un jeu mécanique total Jt associé à la gouverne 12. [0056] Ce jeu mécanique total Jt correspond en particulier à une plage de commande angulaire de la partie mobile 16 autour d'une position angulaire initiale pour laquelle le couple appliqué sur la partie mobile 16 par la chaine mécanique 22 est nul. [0057] Ce jeu mécanique total sera aussi appelé « jeu de la gouverne » par la suite. [0058] Le système de contrôle 10 est configure pour déterminer le jeu mécanique total Jt de la gouverne 12. [0059] Pour cela, le système de contrôle 10 comprend au moins un processeur 28 et une mémoire 30. [0060] Le système de contrôle 10 comprend un module d'excitation 32, un module de mesure 34 et un module de traitement 36. De préférence, il comprend aussi un module de communication 38 à un utilisateur. [0061] Par exemple, chacun de ces modules 32, 34, 36, 38 est réalisé sous forme d'un logiciel stocké dans la mémoire 30 et apte à être exécuté par le processeur 28. En variante, chacun des modules 32, 34, 36, 38 est réalisé au moins partiellement sous forme d'un composant logique programmable, ou encore sous forme d'un circuit intégré dédié, inclus dans le système de contrôle 10. [0062] Dans un exemple de réalisation, chacun de ces modules 32, 34, 36, 38 est intégré au système avionique de l'aéronef. En variante, chacun de ces modules 32, 34, 36, 38 est intégré dans un calculateur non embarqué, par exemple un PC ou une tablette. [0063] Le module d'excitation 32 est configure pour envoyer un signal d'excitation si- nusoïdal. [0064] En particulier, le module d'excitation 32 est configure pour commander l'envoi du signal d'excitation par l'actionneur 20 de la gouverne 12. [0065] Le signal d'excitation est un signal de commande d'un déplacement angulaire de la partie mobile 16 de la gouverne 12 par rapport à la partie fixe 14. [0066] Le signal d'excitation présente une unique fréquence d'excitation prédéterminée. Par « une unique fréquence d'excitation prédéterminée », on entend qu'une transformée de Fourrier du signal d'excitation peut comprendre d'autres fréquences mais que l'amplitude respective associée à ces fréquences est inférieure à 10%, de préférence à 5%, de l'amplitude associée à ladite fréquence d'excitation prédéterminée. [0067] La fréquence d'excitation prédéterminée dépend de l'actionneur. [0068] La fréquence d'excitation prédéterminée est par exemple comprise entre 0,5 Hz et 5 Hz, avantageusement entre 1,25 Hz et 5 Hz. [0069] Le signal d'excitation présente une amplitude prédéterminée A. [0070] L'amplitude A du signal d'excitation est prédéterminée pour qu'une évolution d'un paramètre représentatif de la réponse de la gouverne 12 au signal d'excitation puisse être mesurée, comme décrit ci-dessous. Par « paramètre représentatif de la réponse », on entend ici et par la suite que l'évolution et la valeur du paramètre dépend de la réponse. [0071] Le module d'excitation 32 est configuré pour envoyer le signal d'excitation pendant une période de temps prédéterminée. [0072] La période de temps prédéterminée est au moins supérieure à 10 secondes, de 6 préférence supérieure à 30 secondes, avantageusement supérieure à 1 minute. [0073] Le module de mesure 34 est configure pour mesurer un signal de réponse cor- respondant à l'évolution d'un paramètre représentatif de la réponse de la gouverne 12 au signal d'excitation. [0074] Ladite évolution est une évolution temporelle dudit paramètre représentatif [0075] Le paramètre représentatif de la réponse de la gouverne 12 au signal d'excitation est par exemple représentatif d'un déplacement angulaire de la partie mobile 16 par rapport à la partie fixe 14. [0076] Le module de mesure 34 est connecté à des capteurs 40 propres à mesurer l'évolution dudit paramètre représentatif. [0077] Ces capteurs 40 sont par exemple des accéléromètres. [0078] Le module de traitement 36 est configure pour déterminer une grandeur caracté- ristique d'une harmonique impaire du signal de réponse autre que la première harmonique dudit signal de réponse et pour déterminer le jeu Jt de la gouverne 12 avec une courbe d'abaque 44, comme détaillé par la suite. [0079] Pour cela, comme illustré sur la figure 3, le module de traitement 36 est configure pour mettre en oeuvre une transformation de Fourier du signal de réponse. [0080] La transformée de Fourier FFT obtenue par cette transformation présente en par- ticulier une première harmonique FI correspondant à la fréquence d'excitation prédéterminée et une pluralité d'autres harmoniques F3, FS. [0081] Avantageusement, le module de traitement 36 est configuré pour déterminer ledit jeu Jt à partir d'un rapport Rd de deux valeurs, l'une sur l'autre, d'une même grandeur caractéristique du signal de réponse. [0082] Le rapport déterminé Rd par le module de traitement 36 est entre une valeur de la grandeur caractéristique correspondant à la première harmonique Fl du signal de réponse et une valeur de ladite grandeur caractéristique correspondant à une autre harmonique impaire F3, F5 du signal de réponse. [0083] Avantageusement, le rapport déterminé Rd est celui de la valeur de la grandeur ca- ractéristique correspondant à la première harmonique Fi du signal de réponse sur la valeur de ladite grandeur caractéristique correspondant à une autre harmonique impaire F3, F5 du signal de réponse. [0084] En variante, le rapport déterminé Rd est celui de la valeur de la grandeur caracté- ristique correspondant à une autre harmonique impaire F3, F5 du signal de réponse sur la valeur de ladite grandeur caractéristique correspondant à la première harmonique Fl du signal de réponse [0085] Ladite autre harmonique impaire est avantageusement la troisième harmonique F3. En variante, ladite autre harmonique impaire est la cinquième harmonique F5. [0086] Dans un mode de réalisation avantageux, illustré sur la figure 3, la grandeur caracté- 7 ristiquc correspondant à une harmonique donnée est une aire Al, A3 d'une courbe 42 représentative de la transformation de Fourrier du signal de réponse dans un graphe représentant cette transformation en fonction de la fréquence, l'aire étant prise entre deux fréquences correspondant chacune à un affaiblissement prédéfini par rapport à ladite harmonique donnée. [0087] Comme illustré sur la figure 3, ladite courbe 42 représentative de la transformation de Fourrier du signal de réponse est de préférence une courbe de densité spectrale, reliant notamment le module en fonction de la fréquence respective, ledit graphe ayant par exemple en ordonnée une échelle logarithmique. [0088] Dans l'exemple de la figure 3, pour des raisons de clarté, seules les harmoniques impaires ont été représentées. En pratique, la transformée présente aussi des harmoniques paires. [0089] Par « aire d'une courbe », on entend l'aire en dessous ou au-dessus de la courbe 42. Cette aire est représentée hachurée sur la figure 3. [0090] L'affaiblissement prédéfini est de préférence supérieur à -1dB, avantageusement compris entre -1dB et -5dB, de préférence compris entre -2dB et -4dB, encore préférentiellement égal à -3dB. [0091] Ladite aire AI, A3 est fermée et par exemple bornée par une droite d'ordonnée constante sur ledit graphe, par exemple par la droite correspondant à l'affaiblissement prédéfini par rapport à l'harmonique donnée. [0092] Ainsi, le rapport déterminé Rd est, dans cet exemple, entre l'aire A3 de la transformée de Fourrier prise entre deux fréquences correspondant à un affaiblissement de -3(1B autour de la troisième harmonique et l'aire Al de la transformée de Fourrier prise entre deux fréquences correspondant à un affaiblissement de -3(1B autour de la première harmonique Fi. [0093] En outre, le module de traitement 36 est configuré pour déterminer ledit jeu Jt de la gouverne 12 par comparaison d'un paramètre représentatif dudit rapport déterminé Rd avec la courbe d'abaque 44. [0094] La courbe d'abaque 44 est une courbe prédéterminée reliant ledit paramètre repré- sentatif du rapport Rd à une grandeur G dépendant dudit jeu Jt de la gouverne 12. [0095] Un exemple de courbe d'abaque 44 utilisée est illustré sur la figure 4. [0096] Dans l'exemple illustré, le paramètre représentatif correspond audit rapport déterminé Rd. [0097] En particulier, la grandeur G dépendant dudit jeu Jt dépend avantageusement du rapport entre ledit jeu Jt et l'amplitude A du signal d'excitation. La grandeur G est de préférence égale au rapport entre ledit jeu Jt et l'amplitude A du signal d'excitation. [0098] La courbe d'abaque 44 est prédéterminée par une série de tests en amont de la mise en oeuvre de la méthode de contrôle selon l'invention, en particulier en amont de 8 l'envoi du signal d'excitation. [0099] L'utilisation d'une telle courbe d'abaque 44 permet de ne dépendre ni de l'inertie de la gouverne 12, ni de la fréquence du signal d'excitation, ni de l'amplitude A du signal d'excitation, et ni de la raideur de la chainc mécanique 22. [0100] Le module de communication 38 est configure pour communiquer une information représentative dudit jeu déterminé JI à un utilisateur. [0101] Pour cela, le module de communication 38 est configure pour afficher ladite in- formation représentative sur un écran 46 à destination de l'utilisateur. [0102] Une méthode 100 de contrôle d'un jeu Jt dans la gouverne 12 va maintenant être décrite, en référence à la figure 5. [0103] La méthode 100 est avantageusement mise en oeuvre par ordinateur, en particulier par le système de contrôle 10 décrit ci-dessus. La méthode est par exemple mise en oeuvre dans une station-service lors d'une opération de maintenance sur l'aéronef, ou encore lors de contrôles effectués avant le départ de l'aéronef, en vol, sur le parking ou lors du roulage. [0104] La méthode 100 comprend l'envoi 102 du signal d'excitation sinusoïdal, et la mesure 104 du signal de réponse correspondant à l'évolution du paramètre représentatif de la réponse de la gouverne 12 au signal d'excitation. [0105] Cet envoi 102 est mis en oeuvre par le module d'excitation 32, et cette mesure 104 est mise en en oeuvre par le module de mesure 34 et les capteurs 40. [0106] Le signal de réponse est ensuite traité pour déterminer le jeu Jt dans la gouverne 12. [0107] Ce traitement 106 est mis en oeuvre par le module de traitement 36. [0108] Comme décrit plus haut, le traitement comprend la détermination 107 d'une grandeur caractéristique d'une harmonique impaire du signal de réponse autre que la première harmonique dudit signal de réponse. [0109] Pour cela, le traitement comprend la détermination de la transformée de Fourier du signal de réponse mesurée. [0110] Le traitement 106 comprend alors la détermination 110 dudit jeu Jt à partir de ladite grandeur caractéristique de l'harmonique impaire avec une courbe d'abaque 44. [0111] Pour cela, le traitement 106 comprend avantageusement la détermination 108 dudit rapport Rd entre la valeur de la grandeur caractéristique correspondant à la première harmonique FI du signal de réponse et la valeur de ladite grandeur caractéristique correspondant à l'autre harmonique impaire. [0112] La détermination 110 dudit jeu Jt comprend la comparaison d'un paramètre repré- sentatif dudit rapport déterminé Rd avec la courbe d'abaque 44 décrite plus haut. [0113] La méthode 100 comprend aussi avantageusement la communication 112 de l'information représentative dudit jeu Jt déterminé à un utilisateur, cette étape 112 de communication comprenant l'affichage de ladite information représentative. 9 [0114] Cette communication 112 est mise en oeuvre par le module de communication 38. [0115] Dans une variante de réalisation, ladite grandeur caractéristique est l'amplitude, au niveau d'une harmonique correspondante, d'une transformation de Fourrier du signal de réponse. [0116] En variante, au moins le module de traitement 36 est intégré dans un boiticr externe propre à être séparé de l'aéronef et à être branché sur l'actionneur 20 de la gouverne 12. [0117] Un tel boitier peut aussi comprendre au moins un, plusieurs ou tous les autres modules décrits ci-dessus. [0118] Grâce aux caractéristiques décrites ci-dessus, la détermination du jeu dans la gouverne 12 est simple à mettre en oeuvre, fiable, précise et rapide. [0119] Elle ne nécessite pas d'instrumentation spécifique, ni de moyens d'essai externe. [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5]