Brevet FR3157348A1 — publié le 20250627

Dispositif d’activation d’une fonction d’urgence de train d’atterrissage Dispositif (100) d’activation d’une fonction d’urgence de déploiement du train d’atterrissage d’un aéronef, comprenant : un moteur électrique ; une vis (120) configurée pour être entraînée en translation par le moteur électrique entre une position étendue et une position rétractée et configurée pour désolidariser un élément de maintien du train d’atterrissage en position fermée lorsqu’elle est en position étendue et solidariser ledit élément de maintien du train d’atterrissage en position fermée lorsqu’elle est en position rétractée ; deux capteurs (151, 152) de champs magnétique ; et un doigt (160) comprenant un aimant permanent (165) à l’une de ses extrémités et apte à se déplacer entre les deux capteurs de champs magnétiques par entraînement avec la vis de manière à ce que l’aimant permanent soit en vis-à-vis des capteurs de champs magnétique. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Dispositif d’activation d’une fonction d’urgence de train d’atterrissage La présente invention se rapporte au domaine général des trains d’atterrissage d’un aéronef, et plus particulièrement à un actionneur électro-mécanique pouvant mettre en œuvre une fonction d’urgence de mise en œuvre d’un déploiement du train d’atterrissage. Dans le domaine aéronautique, le verrouillage d’un train d’atterrissage d’un aéronef est généralement assuré par un dispositif mécanique d’actionnement (connu sous le vocable anglo-saxon « Up-Lock ») destiné à supporter le poids du train d’atterrissage pendant la phase de vol de l’aéronef par le biais d’un crochet et sans aucune autre source d’énergie additionnelle. Pour déverrouiller le train d’atterrissage et lui permettre de se déployer, un premier vérin hydraulique est disposé de manière à désolidariser ledit crochet du dispositif mécanique d’actionnement. Toutefois, si l’intégrité du premier vérin hydraulique est atteinte ou s’il se retrouve dans un état non opérationnel, c’est-à-dire en panne, un deuxième vérin hydraulique (connu sous le vocable anglo-saxon « Freefall ») se substitue au premier vérin hydraulique pour assurer cette même fonction. Le recours au deuxième vérin constitue donc une mesure (ou fonction) d’urgence à dispositifion du pilote de l’aéronef. Cependant, afin de faciliter la maintenance du deuxième vérin hydraulique et ainsi garantir la mise en œuvre de cette fonction d’urgence, il est préférable de le remplacer par un autre type d’actionneur présentant le même niveau de fiabilité et de disponibilité, tout en minimisant les coûts. Par exemple, on souhaite éviter l’utilisation d’une circuiterie électronique complexe pour contrôler ce nouvel actionneur. De plus, avec l’essor des aéronefs hybrides et/ou électriques, il est préférable de remplacer le deuxième vérin hydraulique par un actionneur électrique ou électro-mécanique. Il est donc souhaitable de disposer d’un nouveau dispositif d’activation de cette fonction d’urgence permettant de remplacer le deuxième vérin hydraulique par un actionneur électro-mécanique présentant les mêmes niveaux de fiabilité et de disponibilité, tout en minimisant les coûts. L’invention concerne un dispositif d’activation d’une fonction d’urgence de déploiement du train d’atterrissage d’un aéronef, comprenant : un moteur électrique ; une vis configurée pour être entraînée en translation par le moteur électrique entre une position étendue et une position rétractée et configurée pour désolidariser un élément de maintien du train d’atterrissage en position fermée lorsqu’elle est en position étendue et solidariser ledit élément de maintien du train d’atterrissage en position fermée lorsqu’elle est en position rétractée ; deux capteurs de champs magnétique ; et un doigt comprenant un aimant permanent à l’une de ses extrémités et apte à se déplacer entre les deux capteurs de champs magnétiques par entraînement avec la vis de manière à ce que l’aimant permanent soit en vis-à-vis des capteurs de champs magnétique. Le dispositif d’activation selon l’invention propose une activation de la fonction d’urgence du train d’atterrissage sans circuit hydraulique et sans logiciel de contrôle du déploiement du train d’atterrissage. C’est la position du doigt face aux deux capteurs de champs magnétique qui permet de contrôler le sens de rotation du moteur électrique et donc la position de la vis. En effet, en position étendue, la vis permet de désolidariser (découpler ou déverrouiller) l’élément de maintien, par exemple un crochet, du train d’atterrissage en position fermée de manière à déployer le train d’atterrissage ; tandis qu’en position rétractée, le train d’atterrissage reste verrouillé, ce qui signifie que l’élément de maintien est solidaire du train d’atterrissage ou bien couplé au moyen d’atterrissage ou bien en position dite verrouillée. Selon une caractéristique particulière de l’invention, le moteur électrique est un moteur à balais. Cela permet de simplifier le dispositif d’activation, car un moteur avec balais ne nécessite pas de composants supplémentaires par rapport à un moteur sans balais. En effet, un moteur sans balais nécessite le développement et l’utilisation d’une électronique de pilotage. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la vis est une vis à billes, une vis à rouleaux ou une vis à filets trapézoïdaux. La vis à billes a l’avantage de présenter un très bon rendement, autour de 96 %, et permet donc de réduire la taille du moteur électrique ; tandis qu’une vis trapézoïdale nécessitera un moteur électrique plus puissant, mais sera moins coûteuse. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le dispositif d’activation comprend deux étages de réduction. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le dispositif d’activation comprend une butée à l’arrière de la vis de manière à bloquer sa translation lors de la mise en position rétractée ou étendue. Il est à noter que dans le cas d’une vis à billes, il peut exister deux butées à l’arrière de manière à bloquer sa translation que cela soit en position rétractée ou étendue. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, les deux capteurs de champs magnétiques sont des capteurs à effet Hall. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le dispositif d’activation comprend un connecteur fixe destiné à connecter le moteur électrique à une alimentation électrique. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le dispositif d’activation comprend un premier transistor et une première diode, en parallèle du premier transistor, connectés à l’un des deux capteurs de champs magnétiques et au moteur électrique, et un deuxième transistor et une deuxième diode, en parallèle du deuxième transistor, connectés à l’autre capteur de champs magnétiques et au moteur électrique. Grâce aux transistors, le contrôle du moteur électrique est simplifié. Selon la position du doigt, c’est-à-dire face au premier ou au deuxième capteur de champs magnétiques, les transistors seront en position ouverte ou fermée, ce qui permet d’alimenter ou non le moteur électrique pour pouvoir bouger la vis entre les positions étendue et rétractée. De plus, selon la tension, en particulier la polarité, fournie aux bornes des transistors, le moteur tournera dans un sens ou dans l’autre. Autrement dit, grâce aux transistors, les deux capteurs de champs magnétiques servent d’interrupteur sur un transistor lorsque le doigt, en particulier l’aimant permanent, est en face de l’un ou de l’autre. Un autre objet de l’invention est un aéronef comprenant un train d’atterrissage et un dispositif d’activation d’une fonction d’urgence dudit train d’atterrissage selon l’invention. Selon une caractéristique particulière de l’invention, l’aéronef comprend une alimentation électrique de secours configurée pour alimenter électriquement le moteur électrique dudit dispositif d’activation. Ainsi, le dispositif de l’invention ne nécessite pas d’alimentation particulière pour fonctionner, car il peut être alimenté par l’alimentation de secours ou de base de l’aéronef. Cette alimentation électrique est par exemple de +14 V, ou de + 28 V ou encore de + 36 V. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. FIG. 1 La FIG. 1 représente, de manière schématique et partielle, une coupe de côté du dispositif d’activation selon un mode de réalisation de l’invention. FIG. 2 La FIG. 2 représente, de manière schématique et partielle, le dispositif de la FIG. 1 selon une coupe du dessus. FIG. 3 La FIG. 3 représente, de manière schématique et partielle, un circuit électrique contrôlant le moteur électrique et la position du doigt selon un mode de réalisation de l’invention. Les figures 1 et 2 représentent, de manière schématique et partielle, une coupe du dispositif d’activation 100 selon un mode de réalisation de l’invention en vue de côté pour la FIG. 1 et en vue de dessus pour la FIG. 2 . Le dispositif 100 comprend un moteur électrique 110 qui est alimenté électriquement par une alimentation électrique via un connecteur électrique fixe 180. Le moteur électrique 110 peut également être alimenté électriquement via un câble électrique relié à une alimentation électrique avec ou sans système de presse-étoupe. Le moteur électrique 110 est par exemple un moteur avec balais, car cela permet de réduire le nombre de composants du dispositif 100. Néanmoins, le moteur 110 peut également être un moteur sans balais. Le dispositif 100 comprend une vis 120 entraînée en translation par le moteur électrique 110. La vis 120 peut se déplacer entre une position rétractée et une position étendue. En position étendue, elle va pouvoir déverrouiller le crochet (ou l’up-lock) qui maintient le train d’atterrissage pour déployer le train d’atterrissage. Lors de la translation de la vis 120, celle-ci entraîne un doigt 160 qui va se déplacer entre deux capteurs de champ magnétique 151 et 152. D’autres types de capteurs peuvent bien entendu être envisagés tels que des capteurs de type « switch ». Le doigt 160 comprend à son extrémité, en vis-à-vis des capteurs 151, 152, un aimant permanent 165. Les capteurs 151, 152 détectent le champ magnétique généré par l’aimant permanent 165 lorsque celui-ci (et donc le doigt 160) est en face du capteur 151, 152 détectant ce champ magnétique. Le doigt 160 est maintenu mécaniquement à la vis 160. A titre d’exemple, le doigt 160 est fixé à la vis 120 par collage, par vissage ou par soudure. Les capteurs 151, 152 sont par exemple des capteurs à effet Hall. Quand la vis 120 est en position rétractée, le doigt 160 et son aimant permanent 165 sont en face du capteur 151 ; tandis que lorsque la vis 120 est en position déployée ou étendue, le doigt 160 et son aimant 165 sont en face du capteur 152. La position du doigt 160 et de son aimant 165 face à l’un des capteurs 151, 152 permet de servir d’interrupteur dans le circuit 300 de la FIG. 3 pour alimenter ou non électriquement le moteur électrique 100, grâce à la détection du champ magnétique, généré par l’aimant 165, par les capteurs 151, 152. Dans cet exemple de réalisation, le dispositif 100 comprend deux étages de réduction. Un pignon 141 est fixé au rotor 112 du moteur électrique 110 et constitue avec la roue de l’arbre 140 le premier étage de réduction. Le deuxième étage de réduction est constitué du pignon de l’arbre 140 qui engrène avec la roue de l’écrou 130 de la vis 120. Ces deux étages de réduction permettent d’augmenter le couple entre le moteur électrique 10 et la vis 120. Ces deux étages de réduction peuvent être remplacés par un réducteur de type elliptique, ce qui permet de n’avoir qu’un seul étage de réduction et donc de réduire la masse et le volume du dispositif 100. A titre exemplatif, un tel réducteur existe dans le commerce sous le nom « Harmonic drive ® ». On peut encore supprimer les deux étages de réduction et remplacer l’écrou 130 en rotor moteur. La vis 120 est avantageusement une vis à billes, mais peut encore être une vis à filets trapézoïdaux. Une butée 122 peut également être présente pour arrêter la vis 120 lorsqu’elle est en position rétractée ou étendue. Une anti-rotation 135 peut également être présente pour permettre à l’écrou 130 de transmettre un couple qui est transformé en effort de poussée eu niveau de la vis 120. Cet effort de poussée est un effort supplémentaire pour déverrouiller le crochet verrouillant le train d’atterrissage. Le dispositif 100 peut également comprendre une carte électronique 170 sur laquelle sont soudés les deux capteurs de champs magnétiques 151, 152 et sur laquelle le circuit électrique 300 de la FIG. 3 peut être implémenté. La FIG. 3 représente, de manière schématique et partielle, un circuit électrique 300 qui permet de contrôler le moteur électrique 110 et la position de vis 120 et donc du doigt 160 selon un mode de réalisation de l’invention. Chaque transistor 171, 172 est en position ouverte lorsque le doigt 160 et son aimant permanent 165 est en face du capteur 151 ou 152 détectant le champ magnétique généré par l’aimant 165. Quand le doigt 160 est donc en face du capteur 152, celui-ci ouvre le transistor 172. Le transistor 172 ne laisse donc pas passer le courant électrique à travers lui ; tandis que le transistor 171 est fermé et laisse donc passer le courant électrique car le capteur 151 ne détecte aucun champ magnétique. En appliquant une tension V électrique positive, par exemple de + 28 V, au niveau du connecteur 180, un courant électrique va pouvoir circuler à travers la diode 182, le moteur électrique 110 et le transistor 171. Le moteur électrique 110 étant alimenté positivement, il va entraîner en rotation le réducteur, formé par le pignon 141, l’arbre 140 et l’écrou 130, et faire translater la vis 120 en position étendue pour déverrouiller le crochet maintenant le train d’atterrissage. Le doigt 160 va donc également se déplacer vers le capteur 151. Lorsque le doigt 160 et l’aimant 165 atteignent le capteur 151, celui-ci ouvre le transistor 171, ce qui bloque le passage du courant électrique par la diode 181. Cela arrête donc la translation de la vis 120 qui reste alors en position étendue. Le train d’atterrissage de l’aéronef est donc déployé, car l’élément de maintien du train d’atterrissage en position fermée (non déployée), ici le crochet, est désormais désolidarisé (ou déverrouillé) d’un dispositif mécanique d’actionnement destiné à supporter le poids du train d’atterrissage pendant la phase de vol de l’aéronef. Pour que la vis 120 revienne en position rétractée, une tension V négative, par exemple de – 28 V, est appliquée au niveau du connecteur 180. Le courant électrique va pouvoir circuler à travers la diode 181, le moteur électrique 110 et le transistor 172. Le transistor 172 est maintenant fermé car le capteur 152 ne détecte plus le champ magnétique généré par l’aimant 165 puisque le doigt 160 n’est plus en face du capteur 152. Du fait de la tension négative, le moteur électrique 110 tourne en sens inverse et donc fait rentrer la vis 120 pour que celle-ci revienne en position rétractée. Lorsque le doigt 160 et l’aimant 165 vont être en face du capteur 152, celui-ci va ouvrir à nouveau le transistor 172 bloquant ainsi le passage du courant électrique à travers le moteur électrique 110 par l’effet de la diode 181. Le dispositif d’activation de la fonction d’urgence de déploiement du train d’atterrissage est ainsi réinitialisé. Ainsi le dispositif d’activation de la fonction d’urgence de déploiement de l’invention est activable et contrôlable simplement à l’aide de la polarité de la tension appliquée aux bornes du moteur électrique 110 ; et les capteurs 151 et 152 sont utilisés comme butées électriques et permettent d’actionner le dispositif. Il ne nécessite aucun logiciel, ni électronique complexe pour être contrôlé et activé. Des diodes 301 et 302 peuvent également être présentes pour protéger le dispositif contre la foudre et pouvoir décharger le courant électrique des bobines du moteur 110. On peut également ajouter des limiteurs de courant 161, 162 pour prévenir des effets thermiques et des variations de tension électrique du réseau électrique alimentant le dispositif de l’invention. Dispositif (100) d’activation d’une fonction d’urgence de déploiement du train d’atterrissage d’un aéronef, comprenant : un moteur électrique (110) ; une vis (120) configurée pour être entraînée en translation par le moteur électrique entre une position étendue et une position rétractée et configurée pour désolidariser un élément de maintien du train d’atterrissage en position fermée lorsqu’elle est en position étendue et solidariser ledit élément de maintien du train d’atterrissage en position fermée lorsqu’elle est en position rétractée ; deux capteurs (151, 152) de champs magnétique ; et un doigt (160) comprenant un aimant permanent (165) à l’une de ses extrémités et apte à se déplacer entre les deux capteurs de champs magnétiques par entraînement avec la vis de manière à ce que l’aimant permanent soit en vis-à-vis des capteurs de champs magnétique. Dispositif d’activation selon la revendication 1, dans lequel le moteur électrique est un moteur à balais. Dispositif d’activation selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel la vis est une vis à billes, une vis à rouleaux ou une vis à filets trapézoïdaux. Dispositif d’activation selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant deux étages de réduction. Dispositif d’activation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant une butée (122) à l’arrière de la vis de manière à bloquer sa translation lors de la mise en position rétractée ou étendue. Dispositif d’activation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les deux capteurs de champs magnétiques sont des capteurs à effet Hall. Dispositif d’activation selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant un connecteur fixe (180) destiné à connecter le moteur électrique à une alimentation électrique. Dispositif d’activation selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant un premier transistor (171) et une première diode (181), en parallèle du premier transistor, connectés à l’un des deux capteurs (151) de champs magnétiques et au moteur électrique, et un deuxième transistor (172) et une deuxième diode (182), en parallèle du deuxième transistor, connectés à l’autre capteur (152) de champs magnétiques et au moteur électrique. Aéronef comprenant un train d’atterrissage et un dispositif d’activation d’une fonction d’urgence dudit train d’atterrissage selon l’une quelconque des revendications 1 à 8. Aéronef selon la revendication 9, comprenant une alimentation électrique de secours configurée pour alimenter électriquement le moteur électrique dudit dispositif d’activation.