Brevet FR3124255A1 — publié le 20221223

Atterrisseur d’aéronef comprenant un élément fixe et au moins un élément mobile qui peut se déplacer relativement à l’élément fixe entre une première position et une deuxième position, et des moyens de détection agencés pour détecter lorsque l’élément mobile est dans au moins l’une de ses positions, caractérisé en ce que les moyens de détection comprennent au moins un capteur de forme, filiforme et souple, relié à une unité électronique de traitement agencée pour déduire la position de l’élément mobile de la forme du capteur de forme, le capteur de forme comportant un premier tronçon solidarisé à l’élément fixe et un deuxième tronçon solidarisé à l’élément mobile de sorte que le premier tronçon et le deuxième tronçon sont immobiles vis-à-vis de l’élément fixe et de l’élément mobile respectivement, et sont mobiles relativement l’un à l’autre. FIGURE DE L’ABREGE : Fig.1 Atterrisseur d'aéronef équipé d'un capteur de forme La présente invention concerne le domaine des trains d’atterrissage et plus particulièrement les moyens permettant de détecter des positions d’un atterrisseur. ARRIERE PLAN DE L’INVENTION On connaît des atterrisseurs d’aéronef comprenant une jambe montée mobile sur la structure d’un aéronef entre une position déployée (pour le décollage et l’atterrissage) et une position rétractée (pour le vol) sous l’action d’un actionneur de manœuvre. Certains de ces atterrisseurs, et en particulier les atterrisseurs auxiliaires comportent une partie basse mobile en translation et en rotation afin notamment de permettre l’amortissement et la direction de l’aéronef au sol. A cet effet, la jambe est généralement constituée d'un caisson dans lequel est montée à coulissement une tige portant les roues de l’atterrisseur, et d’un manchon tournant entourant une partie inférieure du caisson ou d’un tube tournant inséré entre le caisson et la tige coulissante. Le manchon (ou le tube tournant) est relié à la tige par un compas articulé. Des actionneurs permettent de faire pivoter le manchon (ou le tube tournant), et donc les roues, en réponse à un ordre d’orientation généré par exemple au moyen d’un volant de commande dans le cockpit. Pour des raisons de sécurité, de tels atterrisseurs doivent remonter aux systèmes de l’aéronef des informations sur l’état de l’atterrisseur afin par exemple d’autoriser la rétraction ou le changement d’orientation de la jambe en fonction des différents modes de fonctionnement de l’aéronef (taxiage, décollage, atterrissage, vol…). Pour remonter de telles informations il est connu d’utiliser des contacteurs ou des capteurs de position sans contact. La branche supérieure du compas est par exemple équipée d’une cible magnétique agencée pour être en regard d’un capteur à effet Hall fixé sur le caisson lorsque la tige est dans une position extrême détendue. En fonctionnement, la présence de la cible magnétique devant le capteur à effet Hall permet de générer un signal traduisant le fait que les roues ne sont pas en contact avec le sol et donc que l’aéronef est en vol. Il est également courant d’équiper la jambe d’un potentiomètre ou d’un capteur de type RVDT (de l’anglais « Rotary Variable Differential Transformer ») pour recopier une position angulaire du manchon, et donc de la tige portant les roues, via un système de démultiplication par engrenages. Néanmoins, un tel système de recopie ne permet pas de capter la position angulaire exacte de la tige, la position mesurée par le système cumulant les imprécisions liées aux jeux mécaniques de fonctionnement de la jambe (tige, compas, manchon, engrenages) et aux erreurs de mesure électrique du capteur. Par ailleurs, l’intégration de contacteurs ou de capteurs de position sans contact tend à augmenter la masse de l’atterrisseur et nécessite le routage de câbles souvent blindés avec des rayons de courbure contraignant à intégrer. Qui plus est, le réglage de tels capteurs peut s’avérer compliqué, notamment lors de leur installation ou de leur remplacement. OBJET DE L’INVENTION L’invention a donc pour but de proposer un atterrisseur d’aéronef permettant d’obvier au moins en partie aux inconvénients précités. A cet effet, on propose un atterrisseur d’aéronef comprenant un élément fixe et au moins un élément mobile qui peut se déplacer relativement à l’élément fixe entre une première position et une deuxième position, et des moyens de détection agencés pour détecter lorsque l’élément mobile est dans au moins l’une de ses positions. Selon l’invention, les moyens de détection comprennent au moins un capteur de forme, filiforme et souple, relié à une unité électronique de traitement agencée pour déduire la position de l’élément mobile de la forme du capteur de forme. Le capteur de forme comporte un premier tronçon solidarisé à l’élément fixe et un deuxième tronçon solidarisé à l’élément mobile de sorte que le premier tronçon et le deuxième tronçon sont immobiles vis-à-vis de l’élément fixe et de l’élément mobile respectivement, et sont mobiles relativement l’un à l’autre. Ainsi, le déplacement de l’élément mobile entre la première et la deuxième position entraine une déformation du capteur (à l’exception au moins des premier et deuxième tronçons) représentative d’une position de l’élément mobile par rapport à l’élément fixe, et donc d’un état de l’atterrisseur. L’unité électronique de traitement permet de déterminer la forme du capteur de forme et d’en déduire l’état de l’atterrisseur. Un apprentissage lors de l’installation ou du remplacement du capteur peut être nécessaire, mais il est « logiciel » et n’est pas tributaire de réglages mécaniques complexes. Par ailleurs, un tel capteur peut fournir plusieurs informations sur l’état de l’atterrisseur et donc remplacer plusieurs capteurs, ce qui permet de limiter la masse dudit atterrisseur et simplifie son intégration. Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, le capteur de forme est un capteur de forme à fibre optique. Ce type de capteur est particulièrement léger et facile à installer. De manière particulière, le capteur de forme comprend une fibre optique à réseau de Bragg. De manière particulière, le capteur de forme comprend une fibre optique à multiplexage de longueur d’onde de type WDW. De manière particulière, le capteur de forme comprend une fibre optique à réflectométrie fréquentielle de type OFDR. Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, l’atterrisseur comprend une jambe constituée d'un caisson dans lequel est montée à coulissement selon un axe Z une tige dont une extrémité inférieure porte des roues, et d'un manchon tournant autour de l’axe Z et entourant une partie inférieure du caisson. Le manchon est relié par un compas articulé à la tige coulissante. Le premier tronçon et le deuxième tronçon du capteur de forme sont respectivement solidaires du caisson et de la tige. Selon un autre mode de réalisation particulier de l’invention, l’atterrisseur comprend une jambe constituée d'un caisson dans lequel est montée à coulissement selon un axe Z une tige dont une extrémité inférieure porte des roues, et d'un manchon tournant entourant une partie inférieure du caisson et relié par un compas articulé à la tige coulissante. Le premier tronçon et le deuxième tronçon du capteur de déformation sont respectivement solidaires du caisson et du compas. L’invention concerne aussi un procédé pour mesurer à un instant t une course de la tige de l’atterrisseur d’un tel atterrisseur, dans lequel l’unité électronique de traitement réalise les étapes suivantes : lorsque ladite tige est dans une position extrême détendue, déterminer et enregistrer à partir d’un signal lumineux introduit dans le capteur de forme une position de référence selon l’axe Z d’un point de mesure du deuxième tronçon du capteur de forme ; à l’instant t , déterminer la position du point de mesure à partir du signal lumineux introduit dans le capteur de forme ; calculer la différence entre la position de référence et la position à l’instant t ; et déduire de cette différence la course de la tige à l’instant t . L’invention concerne également un procédé pour mesurer à un instant t une course de la tige d’un tel atterrisseur, dans lequel le compas comprend une branche supérieure articulée sur le manchon et une branche inférieure articulée sur la branche supérieure et sur la tige, la branche supérieure et la branche inférieure définissant un angle d’ouverture du compas. L’unité électronique de traitement réalise les étapes suivantes : lorsque ladite tige est dans une position extrême détendue, déterminer et enregistrer à partir d’un signal lumineux introduit dans le capteur de forme un angle d’ouverture de référence du compas ; à l’instant t , déterminer l’angle d’ouverture du compas à partir du signal lumineux introduit dans le capteur de forme ; calculer la différence entre l’angle d’ouverture de référence et l’angle d’ouverture à l’instant t ; et déduire de cette différence la course à l’instant t de la tige par trigonométrie. L’invention concerne en outre un procédé pour mesurer à un instant t une position angulaire de la tige d’un tel atterrisseur, dans lequel l’unité électronique de traitement réalise les étapes suivantes : lorsque les roues sont orientées suivant un axe longitudinal de l’aéronef, déterminer et enregistrer à partir d’un signal lumineux introduit dans le capteur de forme une position de référence d’un point de mesure du deuxième tronçon du capteur de forme ; à l’instant t , déterminer la position du point de mesure à partir du signal lumineux introduit dans le capteur de forme ; calculer l’angle formé par la position de référence et la position à l’instant t vis-à-vis de l’axe Z de coulissement et de rotation de la tige ; et déduire de cet angle la position angulaire de la tige à l’instant t . L’invention concerne de plus un procédé pour mesurer à un instant t une position angulaire de la tige d’un tel atterrisseur, dans laquelle l’unité électronique de traitement réalise les étapes suivantes : lorsque les roues sont orientées suivant un axe longitudinal de l’aéronef, déterminer et enregistrer à partir d’un signal lumineux introduit dans le capteur de forme des positions de référence d’au moins deux points de mesure du deuxième tronçon du capteur de forme agencés dans un plan XY orthogonal à l’axe Z de coulissement et de rotation de la tige ; à l’instant t , déterminer des positions des points de mesure à partir du signal lumineux introduit dans le capteur de forme ; et calculer l’angle formé par la droite définie par les positions de référence et la droite définie par les positions à l’instant t ; et déduire de cet angle la position angulaire de la tige à l’instant t . L’invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des figures annexées parmi lesquelles : la est une vue d’un atterrisseur selon un mode de réalisation particulier de l’invention ; la est une vue schématique d’une méthode pour déterminer à un instant t une position angulaire de la tige de l’atterrisseur illustré à la ; la est une vue schématique d’une variante de la méthode illustrée à la . Atterrisseur (1) d’aéronef comprenant un élément fixe (3) et au moins un élément mobile (4, 6, 7) qui peut se déplacer relativement à l’élément fixe entre une première position et une deuxième position, et des moyens de détection agencés pour détecter lorsque l’élément mobile est dans au moins l’une de ses positions, caractérisé en ce que les moyens de détection comprennent au moins un capteur de forme (10), filiforme et souple, relié à une unité électronique de traitement (12) agencée pour déduire la position de l’élément mobile de la forme du capteur de forme, le capteur de forme comportant un premier tronçon (11.1) solidarisé à l’élément fixe et un deuxième tronçon (11.3, 11.5, 11.7) solidarisé à l’élément mobile de sorte que le premier tronçon et le deuxième tronçon sont immobiles vis-à-vis de l’élément fixe et de l’élément mobile respectivement, et sont mobiles relativement l’un à l’autre. Atterrisseur (1) selon la revendication 1, dans lequel le capteur de forme est un capteur de forme à fibre optique. Atterrisseur (1) selon la revendication 2, dans lequel le capteur de forme (10) comprend une fibre optique (11) à réseau de Bragg. Atterrisseur (1) selon la revendication 1, dans lequel le capteur de forme (10) comprend une fibre optique (11) à multiplexage de longueur d’onde de type WDW. Atterrisseur (1) selon la revendication 1, dans lequel le capteur de forme (10) comprend une fibre optique (11) à réflectométrie fréquentielle de type OFDR. Atterrisseur selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une jambe (2) constituée d'un caisson (3) dans lequel est montée à coulissement selon un axe (Z) une tige (4) dont une extrémité inférieure porte des roues (R), et d'un manchon (6) tournant entourant une partie inférieure du caisson et relié par un compas (7) articulé à la tige coulissante, le premier tronçon (11.1) et le deuxième tronçon (11.7) du capteur de forme (11) étant respectivement solidaires du caisson et de la tige. Atterrisseur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant une jambe (2) constituée d'un caisson (3) dans lequel est montée à coulissement selon un axe (Z) une tige (4) dont une extrémité inférieure porte des roues (R), et d'un manchon (6) tournant entourant une partie inférieure du caisson et relié par un compas (7) articulé à la tige coulissante, le premier tronçon (11.1) et le deuxième tronçon (11.3, 11.5) du capteur de forme (10) étant respectivement solidaires du caisson et du compas. Procédé pour mesurer à un instant t une course (C) de la tige (4) de l’atterrisseur (1) selon la revendication 6, dans lequel l’unité électronique et de traitement (12) réalise les étapes suivantes : lorsque ladite tige est dans une position extrême détendue, déterminer et enregistrer à partir d’un signal lumineux introduit dans le capteur de forme (10) une position de référence (T z_réf ) selon l’axe (Z) d’un point de mesure (T) du deuxième tronçon (11.7) du capteur de forme ; à l’instant t , déterminer la position (T z (t)) du point de mesure (T) à partir du signal lumineux introduit dans le capteur de forme ; calculer la différence entre la position de référence (T z_réf ) et la position à l’instant t (T z (t)) ; et déduire de cette différence la course C(t) de la tige (4) à l’instant t . Procédé pour mesurer à un instant t une course (C) de la tige (4) de l’atterrisseur (1) selon la revendication 7, dans lequel le compas (7) comprend une branche supérieure (7a) articulée sur le manchon (6) et une branche inférieure (7b) articulée sur la branche supérieure et sur la tige, la branche supérieure et la branche inférieure définissant un angle d’ouverture (α) du compas et l’unité électronique de traitement (12) réalisant les étapes suivantes : lorsque ladite tige est dans une position extrême détendue, déterminer et enregistrer à partir d’un signal lumineux introduit dans le capteur de forme (10) un angle d’ouverture de référence (α r éf ) du compas ; à l’instant t , déterminer l’angle d’ouverture (α(t)) du compas à partir du signal lumineux introduit dans le capteur de forme ; calculer la différence entre l’angle d’ouverture de référence (α réf ) et l’angle d’ouverture (α(t)) à l’instant t ; et déduire de cette différence la course C(t) à l’instant t de la tige par trigonométrie. Procédé pour mesurer à un instant t une position angulaire (Ø) de la tige (4) de l’atterrisseur (1) selon la revendication 6, dans lequel l’unité électronique de traitement (12) réalise les étapes suivantes : lorsque les roues sont orientées suivant un axe longitudinal de l’aéronef, déterminer et enregistrer à partir d’un signal lumineux introduit dans le capteur de forme (10) une position de référence (T’ réf ) d’un point de mesure (T’) du deuxième tronçon (11.7) du capteur de forme ; à l’instant t , déterminer la position (T’(t)) du point de mesure (T’) à partir du signal lumineux introduit dans le capteur de forme ; calculer l’angle (Ø(t)) formé par la position de référence (T’ réf ) et la position à l’instant t (T’(t)) vis-à-vis de l’axe (Z) de coulissement de la tige ; et déduire de cet angle la position angulaire (Ø) de la tige à l’instant t . Procédé pour mesurer à un instant t une position angulaire (Ø) de la tige (4) de l’atterrisseur (1) selon la revendication 6, dans lequel l’unité électronique de traitement (12) réalise les étapes suivantes : lorsque les roues sont orientées suivant un axe longitudinal de l’aéronef, déterminer et enregistrer à partir d’un signal lumineux introduit dans le capteur de forme (10) des positions de référence (T1’ réf , T2’ réf ) d’au moins deux points de mesure (T1’, T2’) du deuxième tronçon (11.7) du capteur de forme agencés dans un plan (XY) orthogonal à l’axe (Z) de coulissement de la tige ; à l’instant t , déterminer des positions (T1’(t), T2’(t)) des points de mesure (T1’, T2’) à partir du signal lumineux introduit dans le capteur de forme ; et calculer l’angle (Ø(t)) formé par la droite définie par les positions de référence (T1’ réf , T2’ réf ) et la droite définie par les positions à l’instant t (T1’(t), T2’(t)) ; et déduire de cet angle la position angulaire (Ø) de la tige à l’instant t .