Brevet FR3143548A1 — publié le 20240621

L’invention concerne un actionneur de commande mécanique de vol destiné à fournir une assistance à des moyens de pilotage (10) d’un aéronef, ledit actionneur de vol (11) comprenant un premier moteur électrique (110), un second moteur électrique (116) et un arbre d’assistance de secours (114). L’arbre d’assistance de secours (114) est adapté pour être mise en rotation par le second moteur électrique (116). L’arbre d’assistance de secours (114) comprend un dispositif d’embrayage d’assistance de secours (115), ledit dispositif d’embrayage d’assistance de secours (115) étant apte à prendre une position active dans laquelle l’arbre d’assistance de secours (114) entraîne l’arbre de sortie (113) et une position inactive et en ce que le dispositif d’embrayage d’assistance de secours (115) est dans sa position active lorsque le dispositif d’embrayage d’entrée (112) est dans sa position inactive et ledit dispositif d’embrayage d’assistance de secours (115) est dans sa position inactive lorsque le dispositif d’embrayage d’entrée (112) est dans sa position active. Figure pour l’abrégé : Fig. 3 Actionneur de commande mécanique de vol pour un aéronef La présente invention concerne un actionneur de commande mécanique de vol destiné à fournir une assistance à des moyens de pilotage d’un aéronef. Le domaine technique est donc celui des commandes de vol mécaniques en aéronautique et des actionneurs réalisant un retour d’effort sur manche ou pédale, en particulier, pour un hélicoptère. Plus particulièrement, l’invention se place dans le cadre d’un actionneur de commande compatible de deux versions ou architectures « Fail-Safe » à haute intégrité et « Fail-Operational » à haute intégrité en vue d’une plus haute disponibilité. Dans un système AFCS ( pour « Automatic Flight Control System » en anglais), un hélicoptère est piloté grâce à des équipements contrôlant et réalisant le déplacement de la tringlerie (« Flight Path » ou « linkage » en anglais), en prise avec les gouvernes ou les surfaces de vol, suivant le gabarit d’hélicoptères via amplification de puissance, par exemple, par des valves hydrauliques. Le pilotage peut être complétement automatique à l’aide d’algorithmes de guidage d’une part et de stabilisation pour les qualités de vol d’autre part, un pilotage semi-automatique avec une action manuelle conjointe sur le manche/pédales ou désengagé et en pilotage manuel. Dans un hélicoptère l’avionique contrôle les quatre axes de pilotage Roulis/Tangage/Lacet et le pas collectif. Une architecture classique AFCS comprend pour actionner la course de déplacement de la tringlerie des actionneurs série linéaires à faible autorité et forte vélocité dédiés à la stabilisation de vol et des actionneurs de compensation (dit «Trim» en anglais) rotatifs en parallèle à forte autorité, faible vélocité qui, de plus, réalisent un retour d’effort en pilotage manuel. Dans une architecture réduite, des actionneurs de compensation à plus haute vitesse et bande-passante permettent d’envisager des fonctions de stabilité en secours ou lors de performances dégradées de contrôle de vol. Dans l’ancienne génération de compensation électromécanique, en pilotage manuel, loi d’effort activée, les actionneurs requéraient une friction passive qui était réalisée par des dispositifs mécaniques dans la tringlerie de l’hélicoptère (patin sur tringlerie, par exemple sur axe collectif). La friction de l’hélicoptère comprend une partie inhérente à la tringlerie (assez limitée suivant l’hélicoptère comprise entre 0.5 à 3 Nm voire 5 Nm sur certains axes et type d’hélicoptères) et le réglage de la compensation consiste en une pré-charge de l’ordre de la friction de tringlerie pour le confort pilote en pilotage manuel et légèrement au-delà avec une marge pour se prémunir de désengagement intempestif du Pilote Automatique. Selon le type d’hélicoptères et les axes, il peut y avoir en plus besoin d’un dispositif localisé de friction typiquement jusqu’à de l’ordre de 6 Nm. Dans cette configuration, une friction passive de secours dans la tringlerie devient une limitation de par sa variabilité (sous facteur de charge, usure), et devient un inconvénient pour maitriser une loi d’effort prédéterminée en fonctionnement nominal. En outre, pour une loi d’effort motorisée, on cherche une réversibilité maximale pour un ressenti d’arbre libre et pour restituer précisément et fidèlement (non-linéarités) dans tout le domaine de vol une loi d’effort adaptable en vol. Les patins dans la tringlerie restent des dispositifs sujets à usure, constamment sollicités et donc difficiles à gérer par rapport à la suite avionique AFCS. Cela conduit à des contrôles périodiques et à des re-calibrations. De tels actionneurs sont notamment divulgués dans le document US5184054 et dans le document US6325331. Le document US20180197385 mentionne, quant à lui, l’utilisation d’un actionneur de compensation permettant une friction passive insérée dans un module au niveau de l’arbre de sortie ou localisée dans la tringlerie. Cette solution conduit cependant à un volume significatif : typiquement un frein/embrayage assumant des efforts de 20 Nm nécessite un volume de 80 diamètre x 45 mm longueur soit 16% de volume compact d’actionneur visé et avec une masse de 700 g, soit 35% de la masse globale visée de 2 kg de l’actionneur. En outre, la puissance mécanique de friction en sortie d’actionneur serait significative pour le dimensionnement de friction et pour le débrayage de cette fonction qui doit passer les efforts/la cinématique de l’actionneur. L’état de l’art de version « Fail-Operational » d’actionneur s’appuie sur une redondance par une seconde voie active incluant une motorisation et une transmission complète jusqu’à l’arbre de sortie. L’architecture peut comprendre un troisième embrayage volumineux sur l’arbre de sortie. Une alternative est d’utiliser un planétaire sur l’arbre de sortie pour coupler les deux chaines de transmission mais avec un jeu significatif. Enfin, un fusible mécanique peut être intégré au niveau de l’arbre de sortie en ultime protection. Une autre alternative est d’utiliser un principe de transmission « Harmonic Drive » au jeu faible, mais avec un volume et une masse significatifs, ainsi que l’inconvénient d’une variabilité en température du rapport de réduction et du rendement. Il existe donc un besoin de proposer un actionneur de commande mécanique pour un actionneur permettant une solution avec deux versions, à haute intégrité, tout en ayant une grande compacité, e.g. : - une fonction de secours passive optimisée dans une version « Fail-Safe » (friction, amortissement visqueux) ; - une fonction de secours active dans une version « Fail-Operational » pour une haute disponibilité, assurant, en cas de panne ou d’erroné, une commutation automatique transparente sur une seconde voie active de motorisation qui délivre toutes les fonctions de contrôle de l’actionneur. Par version « Fail-safe », on entend une fonction passive de friction et d’amortissement visqueux. Par version « Fail-operational », on entend une fonction active d’actionnement grâce à un compromis de redondance particulier des éléments électronique et électromécanique qui pèsent le plus dans le budget de fiabilité. La présente invention vise à remédier au moins en partie à ce besoin. Plus particulièrement, la présente invention a pour objectif de proposer un actionneur de commande mécanique à haute intégrité apte à délivrer un retour d’effort au pilote par contrôle intégré de sa motorisation. Pour cela un premier objet de l’invention concerne un actionneur de commande mécanique de vol destiné à fournir une assistance à des moyens de pilotage d’un aéronef, ledit actionneur de vol comprenant : - un premier moteur électrique ; - un arbre d’entrée adapté pour être mis en rotation par le premier moteur électrique, ledit arbre d’entrée comprenant un dispositif d’embrayage d’entrée, ledit dispositif d’embrayage d’entrée ayant une position active dans laquelle il est apte à coupler l’arbre d’entrée avec un arbre de sortie via un arbre intermédiaire et une position inactive ; - l’arbre de sortie étant apte à être relié aux moyens de pilotage de l’aéronef, ledit arbre de sortie étant adapté pour être couplé avec l’arbre d’entrée lorsque le dispositif d’embrayage d’entrée est dans la position active ; L’actionneur comprend : - un second moteur électrique ; - un arbre d’assistance de secours, ledit arbre d’assistance de secours étant adapté pour être mise en rotation par le second moteur électrique, ledit arbre d’assistance de secours comprenant un dispositif d’embrayage d’assistance, ledit dispositif d’embrayage d’assistance étant apte à prendre une position active dans laquelle l’arbre d’assistance de secours entraîne l’arbre de sortie et une position inactive et en ce que le dispositif d’embrayage d’assistance est dans sa position active lorsque le dispositif d’embrayage d’entrée est dans sa position inactive et ledit dispositif d’embrayage d’assistance est dans sa position inactive lorsque le dispositif d’embrayage d’entrée est dans sa position active. L’invention est utilisable dans une version « Fail-Safe », puis dans une version « Fail-Operational ». Dans la version « Fail-Safe », l’invention consiste en une nouvelle fonction de secours de friction ajustable et d’amortissement visqueux de type M = C. (dispositifs passifs) avec la particularité d’un dispositif appliqué sélectivement grâce à un embrayage d’entrée et un arbre d’assistance de secours adapté pour agir sur l’arbre de sortie lorsque le dispositif d’embrayage d’entrée est dans une position inactive. Un tel actionneur permet une forte compacité car ce dispositif est conçu dans une partie amont de la transmission de l’équipement avec un couple maximum limité sur l’arbre auquel l’unité est activable. En fonctionnement nominal le retour d’effort actif est assuré par asservissement en couple du moteur et estimation du couple résistant sur l’arbre de sortie, ce qui permet de restituer un retour tactile en dynamique avec un couple et un amortissement. L’arbre intermédiaire est apte à réaliser ou à porter un train d’engrenages pour coupler l’arbre d’entrée avec l’arbre de sortie. Dans une configuration mécanique complète, l’arbre d’assistance de secours est apte à freiner et à amortir des mouvements de rotation de l’arbre de sortie. Dans une configuration réduite au montage, l’arbre d’assistance de secours est apte à freiner ou à amortir des mouvements de rotation de l’arbre de sortie. Lorsque l’arbre d’assistance de secours n’est pas apte à entraîner en rotation l’arbre de sortie, l’assistance de secours est passive et elle n’est pas apte à entraîner la rotation de l’arbre de sortie. On perd alors la motorisation. La rotation de l’arbre de sortie n’est plus induite que par le pilote et les réactions aérodynamiques (rotations externes à l’actionneur). La notion d’assistance est assurée par la fonction principale, en nominal, par exemple, lorsqu’il n’y a pas de détection d’erroné par une unité de monitoring. Ceci permet de conserver le dispositif d’embrayage d’entrée embrayé. Dans un mode de réalisation particulier, une défaillance du moteur électrique rend inactif le dispositif d’embrayage d’entrée et rend actif le dispositif d’embrayage d’assistance de secours. Ceci est rendu possible par une unité de monitoring adaptée pour détecter les défaillances. Ainsi, une défaillance du moteur électrique est détectée par l’unité de monitoring qui commande automatiquement le dispositif d’embrayage à deux embrayages, en rendant inactif le dispositif d’embrayage d’entrée et en rendant actif le dispositif d’embrayage d’assistance de secours. L’invention consiste, dans une version « Fail-Operational », en un dispositif identique de commutation mécanique en cas de panne détectée par l’unité de monitoring sur une seconde voie active de motorisation et transmission amont partielle. Dans une réalisation particulière (estimé inférieur 10-10/FH) les deux voies de motorisation sont en « redondance froide », e.g. activées de façon exclusive. En cas de détection d’erroné, l’actionneur mécanique commute en quelques dizaines de millisecondes la charge de l’arbre de sortie en configuration « fail-safe » entre l’arbre motorisé et l’arbre du dispositif passif de friction/amortissement. Commuter une charge (arbre d’assistance de secours) est favorable en ressenti grâce à l’amortissement du transitoire de couple, dans la version « Fail-safe » via un mécanisme passif et dans la version « Fail-Operational » via une seconde chaine active. De plus, l’amortissement sur l’arbre d’assistance de secours joue favorablement sur l’arbre d’entrée moteur qui aurait transitoirement une vitesse établie ou résiduelle après passivation par l’unité monitoring, par exemple, lors d’une coupure 28V par un « circuit de breaker » sur le point de puissance. Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif d’embrayage d’entrée et le dispositif d’embrayage d’assistance de secours sont commandés électriquement conjointement par un même signal. Cette commande électrique est commune pour les aspects « safety » et avec la particularité de dispositifs de commutation automatique d’arbre avec un dispositif particulier de double-embrayage complémentaire avec trois arbres. Ceci permet une très haute intégrité avec une double surveillance électronique et physique de rotation de l’arbre d’assistance de secours. De plus, les dispositifs d’embrayage peuvent être commandés électriquement par un discret sécurisé FDR (pour « Force Drive Release » en anglais). Dans un mode de réalisation particulier, le premier moteur électrique est identique au second moteur électrique. Les deux motorisations (au niveau puissance – breaker) sont activées de façon exclusive en redondance froide. Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif d’embrayage d’entrée est de type à « appel de courant » de logique complémentaire au dispositif d’embrayage d’assistance de secours de type à « manque de courant ». Le dispositif d’embrayage d’assistance peut être de la même technologie à friction mécanique, ou à crabot, ou d’autres technologies à particules ou fluides mécanique. Dans un mode de réalisation particulier, la transition entre le dispositif d’embrayage d’entrée et le dispositif d’embrayage d’assistance de secours est automatique. Ainsi le pilote n’a pas la nécessité de déclencher le fusible mécanique en sortie de l’actionneur en cas de blocage de l’étage amont de l’actionneur (panne voie 1). Il est ainsi possible d’obtenir une commutation mécanique de voie assurant une sécurité très élevée en intégrité de 10-10/FH (estimation 2x10-11/FH avec une extension à un dual COM/MOM Std-By) et une disponibilité élevée de 10-7/FH (estimation 10-8/FH avec une extension à un dual COM/MOM Std-By) dans la version « Fail-Operational », grâce à la fiabilité des étages de sortie et des éléments de guidage (non redondés) et grâce à un découplage physique de la voie 1 potentiellement en défaut de la voie 2 de motorisation (Std-By). Cette commutation mécanique donne une architecture « fault-tolerant » par rapport à d’autres architectures « dual-motor » intégrées où les modes de panne induits entre moteurs peuvent être plus complexes à passiver. En outre, il est possible de réaliser une commutation de voie mécanique d’un point de vue ergonomie/ressenti avec une transition de moins de 30 ms, et une séquence de filtrage de commande moteur conduisant à un temps de réinitialisation de boucle à minima de l’ordre de 100 ms, avec une transition de commande potentiellement filtrée sur 500 ms. Dans un mode de réalisation particulier, la transition entre le dispositif d’embrayage d’entrée et le dispositif d’embrayage d’assistance est gérée par un filtrage de transition. Dans un mode de réalisation particulier, le filtrage de transition permet un filtrage simple de moyenne mobile sur une fenêtre de temps prédéterminée. Dans un mode de réalisation particulier, le filtrage de transition est un filtrage de lissage exponentiel simple donné par l’expression : , avec une valeur au temps t, une valeur lissée au temps t, une valeur lissée au temps t+1 et un facteur de lissage compris entre 0 et 1. Dans un mode de réalisation particulier, on ajoute une régression polynomiale au filtrage de lissage exponentiel simple. Un autre objet de l’invention concerne un système de contrôle de vol automatique d’un aéronef comprenant un actionneur de commande mécanique de vol selon l’invention. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : la illustre un système de contrôle de vol automatique d’un aéronef comprenant un actionneur de commande mécanique de vol selon l’invention en prise sur la tringlerie ; la illustre schématiquement l’actionneur de commande mécanique de vol de la , dans le cas d’une version « Fail-Operational » ; la illustre de manière plus détaillée dans le cas de la version « Fail-Operational » une partie électromagnétique de l’actionneur de commande mécanique de vol de la ; la illustre schématiquement un boîtier externe destiné à recevoir l’actionneur de commande mécanique de vol de la . L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation et variantes présentées et d’autres modes de réalisation et variantes apparaîtront clairement à l’homme du métier. La illustre un système de contrôle de vol automatique 1 d’un aéronef. Le système de contrôle de vol automatique 1 comprend : - un manche de commande 10 ; - un actionneur de commande mécanique de vol 11 ; - un actionneur linéaire 12 ; - un actionneur hydraulique 13 ; - une surface de vol pilotable 14 ; - un calculateur de bord 15 ou « Flight Control Computer FCC ». Le manche de commande 10 est utilisé pour être pris en main par le pilote. Ce manche 10 permet de commander l’ensemble de la tringlerie de l’aéronef. L’actionneur de commande mécanique de vol 11 est adapté pour apporter un retour d’effort au manche de commande 10. Cet actionneur de commande mécanique de vol 11 est ici un actionneur rotatif parallèle. Il permet ainsi de restituer précisément dans le domaine de vol une loi d’effort adaptable en vol. Cette loi d’effort est fonction de débattement angulaire du manche de commande 10. C’est une loi d’effort digitale adaptable en vol. Dans ce mode de restitution d’effort au pilote, cet actionneur permet ainsi d’assister le pilote dans ses opérations de commande. Dans un second mode « autotrim » l’actionneur de commande mécanique de vol 11 est apte à recevoir des commandes de déplacement provenant de l’actionneur linéaire 12 et du calculateur de bord 15. L’actionneur linéaire 12 est couplé dans la tringlerie en série en prise avec l’actionneur ou l’amplificateur hydraulique 13 qui pousse la surface de vol pilotable 14. L’actionneur linéaire crée ainsi un mouvement linéaire sur une course d’ordre du mm à quelques centaines de mm. L’actionneur linéaire 12 reçoit des commandes de position et il renvoie la position courante vers le calculateur de bord 15 qui peut être en charge des algorithmes de PA. Dans une variante, les algorithmes de PA sont implémentés dans le processeur de l’actionneur linéaire 12. Ainsi, l’actionneur linéaire est adapté pour transformer une commande du pilote en un ordre particulier à destination de l’actionneur hydraulique 13. Plus particulièrement, l’actionneur linéaire 12 est adapté pour créer un mouvement en ligne droite. Il reçoit des données du calculateur de bord 15. L’actionneur hydraulique 13 est apte à recevoir une information de l’actionneur linéaire 12 dans le but de commander la surface de vol pilotable 14. Pour le contexte des commandes vol mécanique (par opposition aux commandes vol électrique) l’actionneur hydraulique 13 amplifie la force/déplacement sur la course de l’actionneur linéaire 12 dans le but de commander ou déplacer la surface de vol pilotable 14. L’actionneur hydraulique 13 est, par exemple, un vérin hydraulique. La surface de vol pilotable 14 est déplacée pour piloter le vol de l’aéronef. Le pilotage de cette surface de vol pilotable 14 participe à la stabilisation de l’aéronef (quatre axes de pilotage sur un hélicoptère). La surface de vol pilotable 14 est ainsi adaptée pour influencer le mouvement de l’aéronef. Elle permet une interaction entre l’air extérieur et l’aéronef. Cette surface de vol pilotable 14 est ici pilotée autour d’un axe de rotation X. Le calculateur de bord 15 est adapté pour contrôler le vol de l’aéronef (fonction Pilote Automatique). Il agit pour cela sur la commande de l’actionneur rotatif parallèle (actionneur de commande mécanique de vol 11) et sur l’actionneur linéaire 12. La illustre schématiquement l’actionneur de commande mécanique de vol 11 de la selon une version de réalisation. Cette version dite « version Fail-Operational » est dédiée aux applications « Simplified Vehicle Operations » sur les nouvelles générations de plateformes automatisées et autonomes en vol. Cet actionneur de commande mécanique de vol 11 comprend : - un premier moteur électrique 110 ; - un arbre d’entrée 111 ; - un dispositif d’embrayage d’entrée 112 ; - un arbre de sortie 113 ; - un arbre d’assistance de secours 114 ; - un dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115 ; - un second moteur électrique 116 ; - une unité stand-by 117 ; - un arbre intermédiaire 118 ; - un dispositif de monitoring 120 ; - un dispositif de commande 121 ; - un dispositif d’une opération logique 122 ; - un engrenage 123 ; - un dispositif de protection 125 ; - un premier détecteur 126 ; - un second détecteur 127. Le premier moteur électrique 110 est adapté pour mettre en rotation l’arbre d’entrée 111. Le second moteur électrique 116 est adapté pour mettre en rotation l’arbre de secours 114. Le premier moteur électrique 110 et le second moteur électrique 116 sont ici des moteurs à courant continu sans balais qui présentent une grande fiabilité et qui permettent un compromis optimisé en termes de densité électromagnétique et de caractéristiques d’inertie et de couple de « cogging ». Préférentiellement, le premier moteur électrique 110 est identique au second moteur électrique 116. Ces deux moteurs indépendants identiques sont activés exclusivement en redondance froide. L’arbre d’entrée 111 est adapté pour être mis en rotation par le moteur 110 par l’intermédiaire de l’engrenage 123. Cet arbre d’entrée 111 comprend le dispositif d’embrayage d’entrée 112 que l’on peut dénommer également embrayage EM1. Ce dispositif d’embrayage 112 peut prendre une position active dans laquelle il couple l’arbre d’entrée 111 avec l’arbre de sortie 113 via l’arbre intermédiaire 118 qui porte un train d’engrenages. Le dispositif d’embrayage d’entrée 112 peut prendre une position inactive dans laquelle il ne couple pas l’arbre d’entrée 111 avec l’arbre de sortie 113. Le dispositif d’embrayage d’entrée 112 est à friction/glissement. L’arbre de sortie 113 est adapté pour être couplé avec l’arbre d’entrée 111 lorsque le dispositif d’embrayage d’entrée 112 est actif via l’arbre intermédiaire 118 qui porte un train d’engrenages. L’arbre d’assistance de secours 114 est adapté pour être mis en rotation par le second moteur électrique 116. Pour cela, l’arbre d’assistance de secours 114 comprend le dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115. Ce dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115 est apte à prendre une position active dans laquelle l’arbre d’assistance de secours 114 entraîne l’arbre de sortie 113 et une position inactive. Le dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115 est dans sa position active lorsque le dispositif d’embrayage d’entrée 112 est dans sa position inactive. Le dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115 est dans sa position inactive lorsque le dispositif d’embrayage d’entrée 112 est dans sa position active. Le dispositif d’embrayage d’entrée 112 et le dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115 sont donc à logique complémentaire. Le dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115 est à friction/glissement. En variante, ce dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115 utilise une technologie à crabot. Préférentiellement, le dispositif d’embrayage d’entrée 112 est de technologie équivalente au dispositif d’embrayage d’assistance 115 mais une logique de commande complémentaire. Une défaillance du moteur électrique rend inactif le dispositif d’embrayage d’entrée 112 et rend actif le dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115. On notera également que le dispositif d’embrayage d’entrée 112 et le dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115 sont commandé électriquement via l’utilisation de bobines. Le dispositif d’embrayage d’entrée 112 est à appel de courant, ce qui nécessite, par exemple, l’application d’une tension de 28V dans la bobine dudit dispositif pour le rendre actif. Le dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115 est à manque de courant. Ce dispositif est donc actif en absence d’alimentation dans la bobine de ce dispositif. L’actionneur de commande mécanique de vol (actionneur rotatif parallèle) 11 comprend également l’arbre intermédiaire 118. Cet arbre intermédiaire 118 est disposé entre l’arbre d’entrée 111, l’arbre d’assistance de secours 114 et l’arbre de sortie 113. Cet arbre intermédiaire 118 est adapté pour relier mécaniquement l’arbre d’entrée 111 avec l’arbre de sortie 113 ou pour relier mécaniquement l’arbre d’assistance de secours 114 avec l’arbre de sortie 113. Cet arbre intermédiaire est adapté pour porter un train d’engrenages qui permet de réaliser un rapport de réduction. L’actionneur de commande mécanique de vol 11 comprend le dispositif de monitoring 120. Le dispositif de monitoring 120 assure le suivi de la chaîne de commande de la transmission et le contrôle de deux dispositifs d’embrayage complémentaires en forçant le désembrayage du dispositif d’embrayage d’entrée et l’embrayage de secours en cas de détection d’erroné sur la chaîne moteur et de transmission. En cas de détection d’erroné par le dispositif de monitoring 120, le système compact commute en quelques dizaines de millisecondes la charge de l’arbre de sortie en configuration « fail-safe » entre l’arbre motorisé et l’arbre du dispositif passif de friction/amortissement. Ce dispositif de monitoring 120 est adapté pour transmettre un signal de commande aux dispositifs d’embrayage complémentaires. Ce dispositif de monitoring 120 inclut une unité électronique « HW elec » réalisant l’acquisition des signaux moteurs et une unité « SW » pour réaliser le monitoring de fonctions applicatives de contrôle de haut-niveau et pour le monitoring de fonction équivalente de l’asservissement moteur réalisé par l’unité de commande. Une version plus complète pour la Safety intégrité consiste à intégrer un « dual COM/MON complet avec un COM Std-By et un MON Std-By pour rehausser l’intégrité. Le dispositif de commande 121 est adapté pour commander des tensions/courant dans les bobines appartenant au dispositif d’embrayage d’entrée 112 et au dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115. Plus particulièrement, ce dispositif de commande 121 assure la supervision des modes de l’actionneur et le contrôle de haut-niveau de l’actionneur ainsi que le contrôle Haute-Fréquence moteur (boucles d’asservissement). L’actionneur de commande mécanique de vol 11 comprend également une unité stand-by 117. Cette unité stand-by 117 est ségréguée. Elle comprend : - un module de contrôle moteur 1171 ; - un module de commande de puissance du second moteur électrique 116. Le module de contrôle moteur 1171 comprend une loi d’effort programmée par défaut ou sélectionnable par calculateur externe. L’électronique de contrôle du second moteur est automatiquement commutée en cas d’erroné détecté par MON ou en cas de perte, pilotée par les calculateurs FCC1/FCC2 ou en secours par un troisième FCC back-up ou par un autre Smart Trim. L’unité stand-by est développée avec des composants dissimilaires par rapport au dispositif de monitoring 120 et dans une réalisation particulière par rapport au dispositif de commande 121, notamment pour la supervision, le contrôle digital ou la commande de puissance du moteur. Le dispositif d’une opération logique 122 permet quant à lui de réaliser une opération logique de type OR. Ce dispositif 122 est ainsi adapté pour recevoir un signal FC (pour « Force Commute »), et des signaux provenant du dispositif de monitoring 120 et potentiellement du dispositif de commande 121. Ce dispositif 122 est adapté pour délivrer des signaux à destination du dispositif d’embrayage d’entrée 112 et du dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115. Le dispositif de protection 125 comprend un limiteur de couple ou fusible mécanique sur l’arbre de sortie 113. Ce dispositif 125 permet de protéger la chaîne mécanique jusqu’à la sortie de l’arbre de sortie 113 en cas de défaillance même très improbable liés aux composants électromécaniques et roulement de la transmission conduisant à un blocage dudit arbre de sortie 113. Ce mécanisme peut assurer dans une réalisation particulière plusieurs fonctions mécaniques fusibles, déclenchant une friction statique prédéterminée et/ou un amortissement visqueux. Un dispositif de surveillance comprend un premier détecteur 126, un second détecteur 127. Ces détecteurs permettent, notamment, de surveiller la rotation de l’arbre de sortie 113. Ces détecteurs sont, par exemple, des détecteurs à effet Hall en vis-à-vis d’un aimant monté sur un disque à proximité. C’est sur le principe d’un assemblage d’un réducteur ou tout autre moyen de couplage de type soufflet dans l’axe de l’arbre de sortie 113, pour coupler un capteur de position/vitesse. On notera également que le système est conçu pour une « safety » maximale permettant une forte intégrité de la classe Catastrophique (réglementaire selon CS-29, CS-25 à la probabilité 10-9/FH) ou mieux (estimé à 10-10 /FH et avec un dual COM/MOM Std-By complet estimé à 2x10-11/FH) pour un cas de détection d’erroné de loi d’effort inférieure à l’attendu ou excessive avec impossibilité de passivation. En effet, le circuit commun de commande par l’unité de Monitoring (unité indépendante et ségréguée) contrôle les bobines des deux embrayages. Le procédé est en outre surveillé par acquisition de signal courant/tension de chacune des bobines. De façon particulière, au-delà de cette surveillance, l’invention permet de détecter un défaut potentiel d’embrayage de l’unité passive, qui conduirait à une surcharge sur la chaine motorisée liée à cette friction embrayée de façon erronée. La détection est réalisée par une mesure robuste de vitesse par l’unité de Monitoring via une détection à cellule à effet Hall en vis-à-vis d’aimant sur disque, ou via un codeur de type inductif incrémental. Au-delà d’une surveillance courant/tension de l’étage de commande des deux embrayages, l’invention intègre ainsi une surveillance particulière de rotation pour garantir que l’unité de friction/amortissement n’est pas embrayée anormalement avec rotation de son axe en relation avec la rotation de l’arbre amont côté moteur. Le dispositif de monitoring 120 surveille la logique de commutation du double-embrayage et détecte par deux circuits de mesure différents la cohérence d’état des deux embrayages. On notera enfin que l’électronique est ici adaptée pour permettre de réaliser un autotest de la voie de motorisation, dans une version « Fail-Safe » en utilisant la voie de secours de friction pour charger la motorisation de la voie principale. Dans une maintenance prédictive, cela permet de calibrer la transmission amont/motorisation sur la charge prédéfinie et d’identifier un modèle équivalent moteur chargé et d’éventuel vieillissement. De même le principe particulier dans une version « Fail-Operational » consiste à tester à chaque autotest les deux chaines de motorisation, de tester le double embrayage complémentaire, et de la fonction Std-By, en vérifiant la cohérence des vitesses mesurées au niveau des deux moteurs (mesurées par cellule Hall) en comparant à la position du codeur absolu monté au niveau de l’arbre de sortie après la transmission. A chaque autotest, on sélectionne la configuration de voie en alternant voie 1/voie 2. Cette version « Fail-Operational » permet ainsi une disponibilité meilleure HAZ (0.5 10-7/FH, estimé à 10-8/FH avec un dual COM/MON Std-By) et la même intégrité très élevée, toujours dans un même boitier stand-alone grâce à une redondance particulière et partielle électromécanique et complète de l’électronique du contrôle moteur. La illustre un exemple d’un tel boîtier 20. Ce boîtier 20 présente une forme globalement parallélépipédique. Plus particulièrement, le boîtier 20 comprend un orifice 201 par lequel sort l’arbre de sortie 113. La compacité du boîtier 20 est optimisée en design CAO de façon approfondie. La , dans le cas de la version « Fail-Operational », illustre de manière plus détaillée une partie de l’actionneur de commande mécanique de vol 11 (actionneur rotatif parallèle) comprenant une partie électromécanique avec moteur, des embrayages, des arbres, des roulements, des trains d’engrenages, un dispositif de friction et un dispositif d’amortissement. La logique d’état de commande du dispositif d’embrayage d’entrée 112 et du dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115 est la suivante : - Dans un état d’initialisation, le dispositif d’embrayage d’entrée 112 est inactif et le dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115 est actif. Aucun courant n’est injecté dans les bobines des dispositifs d’embrayage. - Dans un état nominal, le dispositif d’embrayage d’entrée 112 est actif et le dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115 est inactif. Un courant nominal est injecté dans chaque bobine. - Dans un étant erroné suite à la détection de panne par le dispositif de monitoring 120, ce dispositif de monitoring 120 commande le dispositif d’embrayage d’entrée 112 de façon à ce qu’il soit inactif et le dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115 de façon à ce qu’il soit actif. Aucun courant/tension n’est appliqué sur les bobines des dispositifs d’embrayage 112, 115. Pour l’ergonomie et la transition vers une fonction de secours en vol, la commutation entre le dispositif d’embrayage d’entrée 112 et le dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115 est réalisée dans un temps court et avec une réactivité compatible des deux dispositifs. Les transitions de couple à la commutation sont assumées par le dispositif d’embrayage d’entrée 112 et le dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115 qui sont conçus pour, en étant compatible des caractéristiques de vitesse et d’accélération et couple maximum des moteurs 110, 116 (capacité 50W). Les transitions sont gérées grâce à un filtre de commande de voie de contrôle associé à un pont de puissance pour limiter le temps de latence de commande à la commutation et pour lisser la commande de puissance. Le filtre de transition peut être dans une version par un filtrage simple de moyenne mobile sur une fenêtre de 500 ms par exemple. Une autre version de lissage/prédiction est, par exemple, un filtre exponentiel de constante de temps configurable par exemple sur cet horizon de 500 ms pour assurer un ressenti de « fondu-enchaîné » à la commutation. Avec une variable qui permet d’ajuster une dépendance au passé immédiat et lointain. Une troisième version de lissage / prédiction est, par exemple, en ajoutant au filtrage exponentiel une régression polynomiale de type des moindres carrés. En parallèle, un filtre de lissage géométrique de la commande est appliqué globalement. Ce filtre est associé par ailleurs à une commande d’interpolation au niveau d’un driver dans le contrôle de haut-niveau. Cela délivre un lissage géométrique supplémentaire, en limitant au besoin d’une part et à la capacité de l’actionneur d’autre part, de la vitesse par limiteur programmable, de l’accélération et du jerk par filtres FIR en séquence avec des constantes de temps adaptées. Cela permet, en outre, d’optimiser la réponse de l’actionneur et par exemple de se prémunir également de résonances ou antirésonances haute-fréquence dans la transmission en charge. Le temps de commutation du dispositif d’embrayage d’entrée 112 et du dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115 est favorable en amortissement lors de la commutation avec des temps dissymétriques via l’arbre de sortie moteur en rotation : - Dispositif d’embrayage d’entrée 112 à « appel de courant » : typiquement 18 ms en engagement, 5 ms en désengagement, - Dispositif d’embrayage d’assistance de secours 115 à « manque de courant » : typiquement 10 ms en engagement, 25 ms en désengagement. Le temps de commutation est acceptable vis à vis de la réponse des boucles d’asservissement moteur (20ms à 200 ms pour la fonction de transfert de réaction en angle). A la transition, les commandes FCC seront bufférisées et systématiquement appliquées dans l’Electronique Stand-By de façon à limiter le temps de latence à l’activation de la fonction Stand-By. L’invention apporte ainsi les avantages suivants dans la version « Fail-Safe » : - une friction de secours activée automatiquement et uniquement en cas de perte du contrôle moteur, optimisant de ce fait la réversibilité et le retour tactile par contrôle moteur, nativement sécurisée en cas de perte d’alimentation ; - une application sélective plus robuste et avec des caractéristiques fidèles à long terme ; - une commutation dite « fail-safe » même en cas de perte d’alimentation du dispositif, avec un temps court ; - une réduction de masse avec un dispositif plus compact ; - une alternative à la solution de double-embrayage sur la base de deux embrayages validés avec un fort « service experience » sur certains types d’actionneurs déjà vendus et disponible sur étagère par un dispositif intégré et miniaturisé de commutation à deux états et avec moins de pièces ; - une opportunité de supprimer les dispositifs de friction montés dans la tringlerie ; - un impact négligeable sur la fonction principale de l’actionneur (absence de frictions localisées dans la tringlerie dues à la fonction de secours, celle-ci étant débrayée en fonctionnement nominal ; - une très haute intégrité et disponibilité ; - des performances stables garanties dans le temps ; - une disponibilité de l’unité passive élevée grâce à une application sélective ; - une friction de secours activée automatiquement et uniquement en cas de perte du contrôle moteur, optimisant de ce fait la réversibilité et le retour tactile par contrôle moteur, nativement sécurisée en cas de perte d’alimentation ; - une application sélective plus robuste et avec des caractéristiques fidèles à long terme ; - un principe de commutation mécanique particulier avec deux embrayages complémentaires, robustes, assurant une forte disponibilité en Safety, avec un découplage des deux voies de motorisation vis-à-vis de cas de panne sur la première motorisation/transmission. L’invention apporte ainsi les avantages suivants dans la version « Fail-Operational » : - une très haute intégrité (10-10 /FH avec une estimation à 2x10-11/FH pour un dual COM/MOM Std-By) et une très haute disponibilité (10-7/FH et estimation à 10-8/FH pour un dual COM/MON Std-By) ; - une forte robustesse mécanique et qualité de transmission mécanique à faible jeu - une redondance partielle des contributeurs plus importants sur la disponibilité et en s’appuyant sur une conception particulière des étages aval de la transmission non redondés (proche de l’arbre de sortie, robuste par dimensionnement mécanique et marge, particularité de montage et « service experience » depuis plus de 40 ans). Plus particulièrement, le principe est de redonder les éléments électromagnétiques amont dans la transmission qui tournent le plus vite (moteur et premier réducteur), suite à leur probabilité de défaillance mécanique. Le choix de redondance limite la complexité avec un nombre de pièces plus faible, et avec un avantage en termes de masse et de prix. L’invention permet de façon avantageuse, dans une évolution en version « Fail-Operational », d’envisager de coupler une seconde chaine de transmission/motorisation pour augmenter la disponibilité de l’actionneur à une valeur élevée dans une solution intégrée dans un seul boîtier actionneur. Le MTBF reste élevé en version « Fail-Operational » pour les conditions d’environnement sévères Hélicoptères, au moins de l’ordre de 16500 H. L’invention permet de façon avantageuse, dans une évolution en version « Rotary », toujours dans le même volume : - d’intégrer une fonction d’irréversibilité additionnelle sur la seconde voie (activée en cas d’invalidité des commandes) ; - de configurer l’inhibition par SW de la fonction Loi d’effort, - de s’interfacer à une architecture système à quatre calculateurs FCC et un cinquième calculateur de secours comme un Smart Trim. L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation et variantes présentées et d’autres modes de réalisation et variantes apparaîtront clairement à l’homme du métier. Ainsi, dans la version « Fail-Operational » la fonction Stand-By peut être pilotée par une troisième voie de contrôle externe (en secours en plus des calculateurs FCC1/FCC2) et sécurisée par un discret de commande « Force_Commute » issu du calculateur externe FCC, du manche ou HOCAS dans le cockpit. Ainsi, l’actionneur de commande présente une compacité permettant de délivrer dans le cadre d’une famille de produits dans le même boîtier (interfaces mécaniques), les versions produit « Fail-Safe », « Fail-Operational », « Rotary », sur la base des mêmes briques fonctionnelles, de configuration SW, et de 70% de pièces communes en série (dans le cas « Rotary » de l’ajout d’un frein). Actionneur de commande mécanique de vol destiné à fournir une assistance à des moyens de pilotage (10) d’un aéronef, ledit actionneur de vol (11) comprenant : - un premier moteur électrique (110) ; - un arbre d’entrée (111) adapté pour être mis en rotation par le premier moteur électrique (110), ledit arbre d’entrée (111) comprenant un dispositif d’embrayage d’entrée (112), ledit dispositif d’embrayage d’entrée (112) ayant une position active dans laquelle il est apte à coupler l’arbre d’entrée (111) avec un arbre de sortie (113) via un arbre intermédiaire (118) et une position inactive ; - l’arbre de sortie (113) étant apte à être relié aux moyens de pilotage (10) de l’aéronef, ledit arbre de sortie (113) étant adapté pour être couplé avec l’arbre d’entrée (111) lorsque le dispositif d’embrayage d’entrée (112) est dans la position active ; caractérisé en ce que ledit actionneur (11) comprend : - un second moteur électrique (116) ; - un arbre d’assistance de secours (114), ledit arbre d’assistance de secours (114) étant adapté pour être mise en rotation par le second moteur électrique (116), ledit arbre d’assistance de secours (114) comprenant un dispositif d’embrayage d’assistance de secours (115), ledit dispositif d’embrayage d’assistance (115) étant apte à prendre une position active dans laquelle l’arbre d’assistance de secours (114) entraîne l’arbre de sortie (113) et une position inactive et en ce que le dispositif d’embrayage d’assistance de secours (115) est dans sa position active lorsque le dispositif d’embrayage d’entrée (112) est dans sa position inactive et ledit dispositif d’embrayage d’assistance de secours (115) est dans sa position inactive lorsque le dispositif d’embrayage d’entrée (112) est dans sa position active. Actionneur de commande selon la revendication 1, dans lequel une défaillance du moteur électrique (110) rend inactif le dispositif d’embrayage d’entrée (112) et rend actif le dispositif d’embrayage d’assistance de secours (115). Actionneur de commande selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le dispositif d’embrayage d’entrée (112) et le dispositif d’embrayage d’assistance de secours (115) sont commandés électriquement conjointement par un même signal. Actionneur de commande selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le premier moteur électrique (110) est identique au second moteur électrique (116). Actionneur de commande selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le dispositif d’embrayage d’entrée (112) est de type à « appel de courant » de logique complémentaire au dispositif d’embrayage d’assistance de secours (115) de type à « manque de courant ». Actionneur de commande selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la transition entre le dispositif d’embrayage d’entrée (112) et le dispositif d’embrayage d’assistance de secours (115) est automatique. Actionneur de commande selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la transition entre le dispositif d’embrayage d’entrée (112) et le dispositif d’embrayage d’assistance de secours (115) est gérée par un filtrage de transition. Actionneur de commande selon la revendication 7, dans lequel le filtrage de transition permet un filtrage simple de moyenne mobile sur une fenêtre de temps prédéterminée. Actionneur de commande selon la revendication 7, dans lequel le filtrage de transition est un filtrage de lissage exponentiel simple donné par l’expression : , avec une valeur au temps t, une valeur lissée au temps t, une valeur lissée au temps t+1 et un facteur de lissage compris entre 0 et 1. Actionneur de commande selon la revendication 9, dans lequel on ajoute une régression polynomiale au filtrage de lissage exponentiel simple. Système de contrôle de vol automatique d’un aéronef comprenant un actionneur de commande mécanique de vol (11) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10.