Brevet FR3130252A1 — publié le 20230616

Ce compensateur de vol (1) pour aéronef comprend un module de friction (2) couplé d’une part à un arbre moteur (5) et d’autre part à un arbre de sortie (7) par l’intermédiaire d’une chaine cinématique (6), l’arbre de sortie (7) étant commandé par un organe de pilotage accessible à un pilote de l’aéronef, le compensateur comprenant un circuit de commande apte à ramener l’arbre de sortie (7) à une position angulaire de neutre sous l’action d’un effort de rappel généré par le moteur (M) lorsque l’utilisateur relâche un effort exercé sur l’organe de pilotage du compensateur (1). Figure pour l’abrégé : Fig 1 Compensateur de vol pour aéronef L’invention concerne, de manière générale, les systèmes de commande de vol pour aéronef et se rapporte plus particulièrement à un compensateur de vol pour aéronef, notamment pour hélicoptère. Techniques antérieures Les compensateurs de vol, ou trim, ont notamment pour fonction de compenser les perturbations susceptibles d’avoir une influence sur les paramètres de vol de l’aéronef, sans que le pilote n’ait à agir sur les commandes de vol. En complément, les actionneurs de trim restituent classiquement au pilote un effort résistant, généralement passif, sur les commandes de vol sous la forme d’un retour d’effort. Il existe, dans l’état de la technique, deux types de trim, à savoir les trims dits « trims gradients » et le trim à friction. Les trims gradients actuels génèrent un couple proportionnel au déplacement angulaire de la commande de vol et ramènent la commande de vol à la position angulaire neutre sous l’action d’un ressort en l’absence d’effort exercé par le pilote. Les trims à friction génèrent un couple constant, toujours opposé au sens de déplacement de la commande de vol, et ne ramènent pas la commande de vol en position neutre. Au vu de ce qui précède, la présente invention a pour but de proposer une architecture simplifiée d'un compensateur de vol à friction permettant de reproduire le comportement d'un compensateur gradient. Plus précisément, l'invention a pour but de proposer une architecture de compensateur de vol commune permettant de réaliser à la fois les fonctions d'un compensateur gradient et d'un compensateur à friction. L’invention a donc pour objet un compensateur de vol pour aéronef, comprenant un module de friction couplé d’une part à un arbre moteur et d’autre part à un arbre de sortie par l’intermédiaire d’une chaine cinématique, l’arbre de sortie étant commandé par un organe de pilotage accessible à un pilote de l’aéronef. Le compensateur comprend de plus un circuit de commande apte à ramener l’arbre de sortie à une position angulaire de neutre sous l’action d’un effort de rappel généré par le moteur lorsque l’utilisateur relâche un effort exercé sur l’organe de pilotage du compensateur. De manière préférentielle, l’effort de rappel est généré par le moteur en réponse à un signal de commande généré par le circuit de commande. Avantageusement, le signal de commande dépend de la position angulaire neutre et d’une valeur de déplacement angulaire de l’arbre de sortie délivrée par un capteur de position. De manière préférentielle, le signal de commande dépend d’une commande de vitesse de rotation du moteur. Avantageusement, la position angulaire neutre est modifiable selon des consignes émanant du pilote ou d’un module de pilotage automatique. Avantageusement, le module de friction est un module de friction variable ou un module de friction constante Dans un mode de réalisation, le module de friction comprendre en complément un module à friction visqueuse. Dans un mode de réalisation, le circuit de commande pilote le module de friction à partir d’une valeur de déplacement angulaire de l’arbre de sortie délivrée par un capteur de position. L’invention a également pour objet un aéronef, en particulier un hélicoptère comprenant un compensateur de vol tel que défini ci-dessus. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : illustre schématiquement l'architecture d'un compensateur de vol selon l'invention ; illustre un schéma fonctionnel du compensateur de vol selon l'invention ; Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation On a représenté schématiquement sur la l'architecture générale d'un compensateur de vol 1, ou trim, pour hélicoptère selon l'invention. Ce compensateur de vol 1 comprend un module de friction 2 comprenant un arbre de liaison 3 couplé par l'intermédiaire d'un réducteur irréversible 4, par exemple une vis sans fin, à un arbre moteur 5 entrainé en rotation par un moteur M piloté par un signal de commande S. Le compensateur de vol 1 comprend également une chaîne cinématique 6 assurant la liaison et la réduction mécanique entre le module de friction 2 et un arbre de sortie 7 lui-même couplé par l'intermédiaire d'un système de bielles, au manche (non représenté) directement manipulé par le pilote. De manière conventionnelle, la chaîne cinématique 6 comprend un système d'engrenages ainsi que des butées de fin de course, telles que 8, et est également équipée d'un capteur 9 de mesure de la position angulaire de l'arbre de sortie 7. Le module de friction 2 est un module à friction variable commandée. Toutefois, dans d’autres modes de réalisation de l’invention, le module de friction peut comprendre un module à friction constante, et dans ces deux cas le module de friction peut comprendre en complément un module à friction visqueuse. Le compensateur de vol 1 comprend en outre un circuit de commande comprenant une carte électronique 10 recevant les valeurs de déplacement angulaire de l'arbre de sortie 7 délivrées par le capteur 9, et fournissant une commande haptique SH au module de friction 2 lorsque le module de friction 2 comprend un module à friction variable. Le circuit de commande délivre par ailleurs le signal de commande S au moteur M. La illustre un schéma fonctionnel du compensateur de vol 1 selon l’invention. On retrouve les éléments de la avec un actionneur 11 de compensateur de vol comprenant le moteur M, le module de friction 2 générant un couple de friction en fonction de la commande haptique SH. On retrouve également le capteur 9 pouvant être à l’intérieur ou à l’extérieur de l’actionneur 11. Le moteur M, le module de friction 2, et le capteur 9 sont reliés par un lien mécanique 12 et sont liés au manche 13 du pilote par le lien 12. Le manche 13 du pilote est intégré dans l’organe de pilotage 14 à disposition du pilote. L’organe de pilotage 14 comprend donc le manche 13, et optionnellement une commande de débrayage 15 et une commande de modification de la position angulaire neutre 16 (nommée usuellement du terme anglosaxon comme commande de beep ou de beep trim). Les commandes 15 et 16 peuvent être réalisés sous la forme de boutons positionnés sur le manche 13 du pilote. Le compensateur 1 selon l’invention peut aussi comprendre un module de pilotage automatique 20. On retrouve de plus sur la le circuit de commande comprenant la carte électronique 10. La carte électronique 10 comprend un module 17 de programmation de la position angulaire de neutre mécanique connecté aux deux commandes 15 et 16 dans le cas où le compensateur 1 intègre ces fonctions. La carte électronique 10 comprend également un module 18 de régulation destiné à réguler la position angulaire de neutre mécanique autour de la position angulaire de neutre programmée et délivrant le signal de commande S au moteur M. Enfin la carte électronique 2 comprend un module 19 de régulation du couple de friction. Dans le mode de réalisation dans lequel le module de friction 2 est un module à friction variable asservie, le module 19 délivre la commande haptique SH au module de friction 2. Dans le mode de réalisation dans lequel le module de friction 2 est un module à friction constante, le module 19 n’est pas compris dans la carte électronique 10. Enfin, lorsque le compensateur 1 comprend un module à friction visqueuse en plus d’un module à friction constante ou variable, le module 19 délivre une commande de vitesse Sv de rotation du moteur M au module 18 afin que le module 18 tienne compte de cette vitesse de rotation pour élaborer le signal de commande du moteur S. Le module 17 est configuré pour transmettre aux modules 18 et 19 la position angulaire neutre dans une commande Sanc. Cette position angulaire neutre peut être la position angulaire neutre initiale de l’arbre de sortie 7 ou la position angulaire neutre virtuelle définie par le pilote via le module 16 ou par le pilote automatique 20, selon le cas d’utilisation du compensateur. Le module 18 élabore le signal S de commande à envoyer au moteur M. Le signal S dépend ainsi de la position angulaire de neutre réelle ou de neutre virtuelle Sanc définie le cas échéant par le pilote ou le pilotage automatique, et programmée dans le module 17. Le signal S dépend aussi le cas échéant de la commande Sv de vitesse de rotation du moteur M élaborée par le module 18, particulièrement dans le cas d’un module de friction visqueuse présent dans le compensateur 1. Le signal S dépend enfin de la position angulaire mesurée par le capteur 9. La carte électronique 10 détermine donc le signal de commande S afin que le moteur M ramène la position de l’arbre de sortie 7 du compensateur 1 en position angulaire de neutre. De cette manière, lorsque le pilote relâche le manche 13 et n’exerce donc plus d’effort sur l’arbre de sortie 7, le couple délivré par le moteur M rappelle l’arbre de sortie en position angulaire de neutre. Lorsque le pilote prend le manche 13 en main, il ressent ce mouvement de recentrage exercé par le moteur M. Pour s’opposer à ce mouvement de recentrage, il doit exercer une force surpassant celle du module de friction 2. Le module 15 permet au pilote de délivrer une commande d’embrayage ou de désembrayage Semb simulant le fonctionnement d’un embrayage FTR, acronyme de l’anglais « Force Trim Release ». Dans le cas où le module de friction 2 comprend uniquement un module à friction constante, la commande moteur S pour le rappel en position est constante quelle que soit la position angulaire de neutre définie, car la friction est constante. Le module 19 est donc inutile. Dans le cas où le module de friction 2 comprend uniquement un module à friction variable asservie, la commande SH est fonction de l’écart entre la position angulaire de neutre naturelle initiale et la position angulaire virtuelle Sanc définie par le pilote ou le pilote automatique 20. Le couple de rappel en position est donc le résultat de la combinaison entre le couple de friction délivré par le module de friction 2 et la commande moteur S. Dans le cas où le module de friction 2 comprend uniquement un module à friction constante et un module à friction visqueuse, la commande Sv est fonction de l’écart entre la position angulaire de l’arbre de sortie fournie par 9 et la position angulaire virtuelle Sanc définie par le pilote ou le pilote automatique 20. Il en est de même pour la commande moteur S. Ainsi, l’architecture du compensateur 1 est celle d’un compensateur à friction et est apte à adopter le comportement d’un trim gradient en effectuant un rappel en position angulaire de neutre de l’arbre de sortie 7 par le biais de l’élaboration d’une commande moteur S dépendante de la position angulaire de neutre définie Sanc et de l’information de position angulaire mesurée par le capteur 9 et permettant au moteur M de délivrer un couple de rappel en position du manche 13. Compensateur de vol (1) pour aéronef, comprenant un module de friction (2) couplé d’une part à un arbre moteur (5) et d’autre part à un arbre de sortie (7) par l’intermédiaire d’une chaine cinématique (6), l’arbre de sortie (7) étant commandé par un organe de pilotage (14) accessible à un pilote de l’aéronef, caractérisé en ce qu’il comprend un circuit de commande apte à ramener l’arbre de sortie (7) à une position angulaire de neutre sous l’action d’un effort de rappel généré par le moteur (M) lorsque l’utilisateur relâche un effort exercé sur l’organe de pilotage (14) du compensateur (1). Compensateur selon la revendication 1, dans lequel l’effort de rappel est généré par le moteur (M) en réponse à un signal de commande (S) généré par le circuit de commande. Compensateur selon la revendication 2, dans lequel le signal de commande (S) dépend de la position angulaire de neutre (Sanc) et d’une valeur de déplacement angulaire de l’arbre de sortie délivrée par un capteur de position (9). Compensateur selon la revendication 3, dans lequel le signal de commande (S) dépend d’une commande (Sv) de vitesse de rotation du moteur M. Compensateur selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la position angulaire neutre est modifiable selon des consignes émanant du pilote ou d’un module (20) de pilotage automatique. Compensateur selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le module de friction (2) est un module de friction variable ou un module de friction constante. Compensateur selon la revendication 6, dans lequel le module de friction (2) comprend un module à friction visqueuse. Compensateur selon l’une des revendications 3 à 7, dans lequel le circuit de commande pilote le module de friction (2) à partir de la valeur de déplacement angulaire de l’arbre de sortie (7) délivrée par le capteur de position (9). Aéronef, en particulier un hélicoptère comprenant un compensateur de vol (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.