INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Une transmission hydromécanique comprend deux circuits : un circuit mécanique comportant par exemples des câbles et poulies et reliant les commandes du cockpit à un circuit hydraulique, le circuit hydraulique comportant des pompes hydrauliques, réservoirs, tuyaux, valves/servovalves et actionneurs hydrauliques. Le pilote émet une commande, en agissant sur les commandes dans le cockpit, qui sont transmises par le circuit mécanique au circuit hydraulique qui met en œuvre les actionneurs hydrauliques permettant de déplacer le rotor principal et le rotor anti-couple. Les transmissions hydromécaniques sont très utilisées dans les hélicoptères, cependant quelques hélicoptères comportant des transmissions électriques ont été développés.
Contrairement aux avions, les commandes électriques (De l'anglais "Fly-by-Wire"), comprenant des systèmes de transmission électriques, électroniques et informatiques sont encore très peu utilisées dans les hélicoptères. Dans un avion, les systèmes de transmission électriques, électroniques et informatiques transmettent des commandes de vol envoyées par un ordinateur de commande de vol ("FCC") à des actionneurs hydrauliques permettant de mettre en mouvement les gouvernes de l'avion.
L'utilisation d'une architecture Fly-By-Wire est avantageuse dans les avions car, les transmissions mécaniques entre les commandes actionnées par le pilote et les gouvernes d'un avion sont remplacées par des transmissions électriques ce qui permet de réduire les efforts physiques exercés par le pilote. De plus, l'architecture Fly-By-Wire est avantageuse par rapport aux architectures mécaniques et hydromécaniques citées précédemment car l'architecture Fly-by-Wire est facile à installer et à mettre en place et permet d'avoir des fonctions supplémentaires.
Ainsi, dans un hélicoptère, un système de transmission électrique permet de commander les rotors par l'ordinateur de commande de vol (en anglais "FCC" : flight control computer) qui a pleine autorité et qui détermine leur mouvement grâce à la vitesse, la position, l'altitude, etc, de l'hélicoptère via des actionneurs hydrauliques.
Cependant, l'utilisation de commandes de vol électroniques actuelles comprend un inconvénient majeur : une défaillance de l'ordinateur de commande de vol et/ou du système de transmission électrique des commandes de vol aux actionneurs hydrauliques peut entrainer la perte de capacité à commander au moins un axe de l'hélicoptère, ce qui a pour conséquence l'altération de l'appareil.
Il existe donc un besoin de trouver une architecture de commande de vols permettant de s'affranchir des liaisons mécaniques entre les commandes et les actionneurs hydrauliques et de garantir une disponibilité élevée des commandes de vols, afin d'éviter l'altération de l'appareil piloté permettant de conserver l'architecture actuelle des actionneurs hydrauliques. En outre, la taille d'un hélicoptère nécessite une architecture de commande de vols électrique peu encombrante spatialement.
L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant de transmettre des commandes électriques émises par à un ordinateur de commande de vol à au moins un actionneur hydraulique, grâce à une architecture électromécanique offrant une disponibilité élevée des commandes de vol, tout en respectant un encombrement restreint.
Un premier aspect de l'invention concerne un système de transmission de commande à au moins un servo actionneur hydraulique comportant : Au moins un système mécanique comprenant : un actionneur électrique rotatif comportant une première voie comprenant un moteur, et une deuxième voie comportant un moteur ; un actionneur électrique linéaire comportant une troisième voie comportant un moteur, l'actionneur électrique linéaire étant relié à l'actionneur électrique rotatif par une première liaison mécanique et étant configuré pour être relié au servo actionneur hydraulique par une deuxième liaison mécanique ; Un système de commande comprenant : un premier dispositif de commande relié par une liaison électrique à la première voie de l'actionneur électrique rotatif dudit système mécanique, un deuxième dispositif de commande relié par une liaison électrique à la deuxième voie de l'actionneur électrique rotatif dudit système mécanique, un troisième dispositif de commande relié par une liaison électrique à la voie de l'actionneur électrique linéaire.
Grâce à l'invention, il est possible de s'affranchir des circuits entièrement mécaniques entre les commandes du cockpit et les servo-actionneurs hydrauliques d'un hélicoptère, ce qui permet de limiter les efforts exercés par un pilote dans le cockpit. L'invention permet de de plus conserver les servo-actionneurs utilisés actuellement dans les hélicoptères, permettant de réduire les coûts de production. En outre, la présence de trois voies permet avantageusement de garantir une disponibilité des commandes en cas de défaillance d'une voie.
Pour chaque mode de fonctionnement, la somme de chaque commande reçue respectivement par le moteur de la première voie ou le moteur de la deuxième voie et/ou le moteur de la troisième voie assure la commande mécanique du servo actionneur hydraulique.
On entend par état de validité opérationnel d'un dispositif de commande un état durant lequel le dispositif de commande peut recevoir des commandes émises par le calculateur, destinées au moteur auquel est relié ledit dispositif de commande, et peut transmettre les commandes au moteur auquel ledit dispositif de commande est relié et durant lequel le dispositif de commande peut recevoir des données par la voie à laquelle il est relié.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention. La montre une représentation schématique d'un ensemble de commande d'au moins un servo-actionneur hydraulique, comprenant un système de transmission de commande selon l'invention ; La est un schéma d'un actionneur électrique rotatif compris dans le système de transmission selon l'invention ; La est un schéma d'un actionneur électrique linéaire compris dans le système de transmission selon l'invention ; La est un schéma d'un mode de réalisation d'un dispositif de commande ; La est un schéma de l'ensemble de commande d'au moins un servo actionneur hydraulique lorsque le système de transmission selon l'invention est dans un mode de fonctionnement dit nominal ; La est un schéma de l'ensemble de commande d'au moins un servo actionneur hydraulique lorsque le système de transmission selon l'invention est dans un mode de fonctionnement dit panne du premier dispositif de commande ; La est un schéma de l'ensemble de commande d'au moins un servo actionneur hydraulique lorsque le système de transmission selon l'invention est dans un mode de fonctionnement dit panne du troisième dispositif de commande.
La montre une représentation schématique d'un mode de réalisation de l'ensemble de commande 1 d'au moins un servo-actionneur.
L'ensemble 1 est compris dans un aéronef. De préférence, l'aéronef est un hélicoptère.
L'ensemble de commande 1 comprend un module de contrôle 10, un système de transmission 20 de commande à au moins un servo actionneur hydraulique selon l'invention et un servo actionneur hydraulique 30.
Selon un mode de réalisation, non représenté sur la , l'ensemble de commande 1 comprend quatre servo actionneurs hydrauliques 30.
Le module de contrôle 10 comprend au moins un calculateur 11 et au moins une alimentation électrique 12.
Le calculateur 11 comprend un processeur non représenté sur la .
De préférence le calculateur est un ordinateur de commande de vol (de l'anglais "FCC : Flight Control Computer").
Selon un mode de réalisation préféré, dans lequel l'ensemble de commande comprend quatre servo actionneurs 30, le module de contrôle 10 comprend quatre calculateurs 11.
L'alimentation électrique 12 comprend de préférence une première et une deuxième sortie, non représentées dans la , configurées pour délivrer chacune une tension, de préférence une tension continue.
De préférence, la valeur tension délivrée par la première sortie 12a et/ou la deuxième sortie 12b vaut 28 volts.
Le système de transmission 20 comporte au moins un système de commande 22 électronique et comporte au moins un système mécanique 21.
Le système de commande 22 comprend un premier, un deuxième et un troisième dispositif de commande 221, 222, 223, chaque dispositif de commande étant relié aux deux autres par une liaison électrique.
Le système mécanique 21 comprend un actionneur électrique rotatif 211 et un actionneur électrique linéaire 212.
Selon un mode de réalisation non représenté sur la , le premier capteur de position angulaire d1 est compris dans la première voie 211a, et le deuxième capteur de position angulaire d2 est compris dans la deuxième voie 211b.
Le frein d3 est de préférence un frein à manque de courant .
Le premier et deuxième capteur de position angulaire (d1, d2) sont configurés pour mesurer la position de l'actionneur électrique rotatif 211.
Lorsque l'arbre de sortie 211d comprend le frein d'embrayage à crabots à commande électrique à double alimentation, ledit frein d'embrayage permet d'assurer l'irréversibilité de l'actionneur rotatif 211.
La est une représentation schématique de l'actionneur électrique linéaire 212 compris dans le système mécanique 21.
L'actionneur électrique linéaire 212 comprend la troisième voie 212c.
L'actionneur électrique linéaire 212 peut comprendre un réducteur 212b, un frein 212a, un capteur de position linéaire 212d et une vis à billes 212e.
Le frein 212a est de préférence un frein d'embrayage à crabots à commande électrique à double alimentation.
Le frein 212a est de préférence un frein à manque de courant.
Lorsque l'actionneur électrique linéaire 212 comprend le frein d'embrayage à crabots à commande électrique, l'actionneur électrique linéaire 212 est irréversible.
La troisième voie 212c de l'actionneur électrique linéaire 212 comprend un moteur c1, de préférence un moteur sans balai, et un capteur de position moteur c2 configuré pour mesurer la position du moteur c1.
De préférence le moteur c1 de la troisième voie 212c est un moteur triphasé et comprend une entrée triphasée, non représentée sur la .
De préférence, le capteur de position moteur c2 de la troisième voie 212c est un capteur à effet Hall.Selon un mode de réalisation, le capteur de position linéaire 212d est compris dans la troisième voie 212c.
La est une représentation schématique d'un mode de réalisation du premier dispositif de commande 221 compris dans le système de commande 22.
Les premier, deuxième et troisième dispositifs (221,222,223) de commande ayan une architecture identique, seul le premier dispositif de commande 221 est représenté.
Le premier dispositif de commande 221, comprend un premier module de commande 2211, un circuit numérique 2212 et un module d'actionnement 2213.
La module de commande 2211 peut comprendre un premier et un deuxième ports d'alimentation électrique (2211a, 2211b), configurés pour recevoir une tension électrique, de préférence une tension continue d'une valeur de 28V.
La module de commande 2211 comprend au moins un port de commande 2211c.
Selon le mode de réalisation selon lequel le module de contrôle 10 comprend quatre calculateurs, la pluralité de ports d'entrée 222 comprend quatre ports de commandes dont chaque port de commande est relié électriquement respectivement à un calculateur parmi les quatre calculateurs.
Le module de commande 2211 comprend un port de données d'entrée en série 2211d (de l'anglais DSI : Data Serial Input), un port de données de sorties en série 2211e (de l'anglais DSO : Data Serial Output).
Selon un mode de réalisation, le module de commande 2211 comprend un port de communication, non représenté sur la . Ledit port de communication est configuré pour recevoir des instructions logicielles, par exemple.
Le premier dispositif de commande 221 peut comprendre un module de filtrage 2214 configuré pour réaliser un traitement des signaux transmis par le module de commande 2211.
Le traitement des signaux transmis peut être par exemple la réduction des bruits compris dans les signaux reçus.
Le circuit numérique 223 est configuré pour traiter des signaux reçus par le module de commande et les transmettre au module d'actionnement 2213.
Le circuit numérique 223 est configuré pour traiter des signaux reçus par le module d'actionnement 2213 et les transmettre au module de commande 2211.
Le module d'actionnement 2213 comprend module de pilotage de moteur 2213a, au moins un module de réception de données 2213b et un module de pilotage de frein 2213c.
Le module de pilotage de moteur 221a comprend une sortie triphasée, la sortie triphasée comportant trois courants électriques, de préférence trois courants électriques continus.
Le module de pilotage de frein 2213c délivre une sortie biphasée, la sortie biphasée comportant deux courants électriques, de préférence deux courants électriques continus. Le module de réception de données 2213 comprend de préférences deux ports.
Le système de transmission 20 selon l'invention fonctionne selon au moins un mode parmi les modes de fonctionnement suivants : mode de fonctionnement dit nominal, mode de fonctionnement dit de panne du premier dispositif de commande et mode de fonctionnement dit de panne du troisième dispositif de commande.
Durant chaque mode de fonctionnement parmi les modes de fonctionnement cités, les dispositifs de commande peuvent être respectivement chacun dans un état de validité parmi au moins les trois états de validité suivants : état de validité opérationnel, état de validité en veille, état de validité défectueux.
On entend par état de validité opérationnel d'un dispositif de commande un état de validité durant lequel le dispositif de commande est configuré pour mettre en œuvre une pluralité d'étapes opérationnelles décrites dans la suite.
Une première étape opérationnelle est une étape de réception par le dispositif de commande d'une donnée par la voie reliée au dit dispositif de commande, via le module de réception de données, la donnée concernant des paramètres de fonctionnement de ladite voie.
La donnée concernant les paramètres de fonctionnement de la première voie comprend une donnée concernant la position du moteur de la voie reliée au dispositif de commande et/ou une donnée concernant la position de l'actionneur électrique comprenant la voie reliée au dispositif de commande.
La donnée concernant la position du moteur de la voie reliée au dit dispositif de commande est mesurée par le capteur de position moteur de ladite voie.
Une deuxième étape opérationnelle est une étape de transmission au calculateur 10, via le port de commande 2211c, la donnée concernant les paramètres de fonctionnement reçus.
Une troisième étape opérationnelle est une étape de réception d'une commande émise par le calculateur 10, via le port de commande 2211c, à destination du moteur de la voie reliée au dispositif de commande.
La commande à destination du moteur est de préférence une commande en position dudit moteur. De préférence, la commande en position dudit moteur est une valeur réelle, ayant de préférence une unité en mm.
Une quatrième étape opérationnelle est une étape d'émission de la commande vers le du moteur compris dans la voie reliée au dispositif de commande.
On entend état de validité en veille d'un dispositif de commande, un état durant lequel le dispositif de commande est configuré pour mettre œuvre des étapes de veille.
Une première étape de veille est une étape de réception par le dispositif de commande d'une donnée par la voie reliée au dit dispositif de commande, via le module de réception de données, la donnée concernant des paramètres de fonctionnement de ladite voie.
La donnée concernant les paramètres de fonctionnement de la première voie comprend une donnée concernant la position du premier moteur compris dans la voie reliée au dit dispositif de commande et/ou une donnée concernant la position de l'actionneur comprenant la voie reliée au dit dispositif de commande.
Une deuxième étape de veille est une étape de transmission au calculateur 10, via le port de commande 2211c, la donnée concernant les paramètres de fonctionnement reçus.
On entend par état de validité défectueux d'un dispositif de commande, un état de validité durant lequel la liaison électrique entre le dit dispositif de commande et sa voie est rompue et aucune communication entre les deux n'est possible. De plus, la liaison électrique entre le dit dispositif de commande et le calculateur 10 est rompue et aucune communication entre les deux n'est possible.
Chaque dispositif de commande parmi le premier, deuxième et troisième dispositif de commande (221,222,223) est configuré pour communiquer son état de validité aux autres dispositifs via le module de commande 2211 et plus précisément via le port de données de sorties en série 2211e.
Chaque dispositif de commande parmi le premier, deuxième et troisième dispositif de commande (221,222,223) est configuré pour recevoir l'état de validité des autres dispositifs via le module de commande 2211 et plus précisément via le port de données d'entrées en série 2211d.
Chaque dispositif de commande parmi le premier, deuxième et troisième dispositif de commande (221,222,223) est configuré pour communiquer son état de validité au calculateur 10 via le port de commande 2211c.
Le calculateur 10 émet simultanément une commande vers chaque dispositif de commande étant dans un état de validité opérationnel, la commande étant destinée au moteur de la voie reliée au dit dispositif.
De préférence, la commande comprend une fraction de valeur de position souhaitée pour le servo-actionneur hydraulique 30.
L'actionneur électrique rotatif 211 comprend une première voie 211a liée par une liaison électrique au premier dispositif de commande 221. La liaison électrique comprend au moins un signal électrique. Le signal électrique peut être numérique ou analogique.
L'actionneur électrique rotatif 211 comprend une deuxième voie 211b liée par une liaison électrique au premier dispositif de commande 222. La liaison électrique comprend au moins un signal électrique. Le signal numérique peut être numérique ou analogique.
L'actionneur électrique linéaire 212 comprend une troisième voie 212c liée par une liaison électrique au troisième dispositif de commande 223. La troisième liaison électrique comprend au moins un signal électrique. Le signal électrique peut être numérique ou analogique.
L'actionneur rotatif 211 est lié par une première liaison mécanique 213 à l'actionneur électrique linéaire 212 et l'actionneur linéaire 211 est lié par une deuxième liaison mécanique 214 au servo actionneur hydraulique 30.
La première liaison mécanique 213 est de préférence une liaison pivot et la deuxième liaison mécanique 214 est de préférence une liaison pivot.
Selon un mode de réalisation préféré, la première liaison mécanique 213 et la deuxième liaison mécanique 214 sont en série.
Selon le mode de réalisation préféré dans lequel l'ensemble de commande 1 comprend quatre servo actionneurs, et le module de contrôle 10 comprend quatre calculateurs, le système de transmission 20 comprend quatre systèmes mécaniques 21, chaque calculateur 11 étant associé à un système mécanique 21 et à un servo actionneur hydraulique 30 auquel est relié le système mécanique 21.
La est une représentation schématique de l'actionneur électrique rotatif 211 compris dans le système mécanique 21. L'actionneur rotatif 211 comprend la première voie 211a et la deuxième voie 211b.
L'actionneur électrique rotatif 211 peut comprendre un premier réducteur 211c et un arbre de sortie 211d.
La première voie 211a de l'actionneur rotatif 211 comprend un moteur a1, de préférence un moteur sans balai, et un capteur de position moteur a2, configuré pour mesurer la position du moteur a1 de la première voie 211a.
De préférence, le moteur a1 de la première voie 211a est un moteur triphasé et comprend trois entrées triphasées, non représentées sur la .
De préférence, le capteur de position moteur a2 de la première voie 211a est un capteur à effet Hall (de l'anglais " Hall Effet Sensor")
La deuxième voie 211b de l'actionneur 211 comprend un moteur b1, de préférence un moteur sans balai, et un capteur de position moteur b2, configuré pour mesurer la position du moteur b1 de la deuxième voie 211b.
De préférence le moteur b1 de la deuxième voie 211b est un moteur triphasé et comprend trois entrées triphasées, non représentées sur la .
De préférence, le capteur de position moteur b2 de la deuxième voie 211b est un capteur à effet Hall.L'arbre de sortie 211d comprend de préférence un premier capteur de position angulaire d1, un deuxième capteur de position angulaire d2, un frein d3, de préférence un frein d'embrayage à crabots à commande électrique à double alimentation .
De préférence le premier capteur de position angulaire d1 est relié à la première voie 211a, et le deuxième capteur de position angulaire d2 est relié à la deuxième voie 211b.
Dans le cas où le système de contrôle pneumatique 26 décrit ci-dessus est amovible, la méthode comprend une étape de connexion du système de contrôle pneumatique 26 à la conduite générale 20 et à la conduite principale 16 du véhicule remorqué 10, le système 26 étant préalablement à l’écart desdites conduites 16, 20.
Par la suite, la méthode comprend une étape de remorquage du véhicule remorqué 10 par le véhicule remorqueur 62.
L’étape de remorquage comprend le déplacement de l’ensemble du véhicule remorqué 10 et du véhicule remorqueur 62 par le système de traction du véhicule remorqueur 62.
En d’autres termes, le véhicule remorqué 10 est poussé par le véhicule remorqueur 62.
L’étape de remorquage comprend aussi le contrôle de la pression principale de la conduite principale 16 du véhicule remorqué 10 par le système de contrôle pneumatique 26.
Ce contrôle est mis en œuvre au moins au cours dudit déplacement de l’ensemble du véhicule remorqué 10 et du véhicule remorqueur 62.
Lors du contrôle, le système de contrôle pneumatique 26 compare automatiquement la pression principale de la conduite principale 16 avec au moins la pression générale de la conduite générale 20.
De préférence, il s’agit de la comparaison de la pression principale de la conduite principale 16 avec au moins la somme de la pression générale de la conduite générale 20 et du rappel élastique 49.
Lorsque la pression principale de la conduite principale 16 passe en-dessous du seuil principal de pression d’urgence, le système de contrôle pneumatique 26 évacue automatiquement l’air comprimé de la conduite générale 20 hors de la conduite générale 20.
Le freinage du véhicule remorqué 10 est ainsi provoqué automatiquement par le système de commande du freinage 24 du véhicule remorqué 10.
De manière indépendante, le véhicule remorqueur 62 est aussi freiné par la réaction de son système de commande de freinage qui réagit au changement de pression de la conduite générale 66 connectée et continue à la conduite générale 20 du véhicule remorqué 10.
Grace aux caractéristiques de l’invention, une action automatique de freinage d’urgence via la conduite générale de freinage 20 est mise en œuvre quand la pression de la conduite principale 16 devient trop faible, c’est-à-dire en deca duquel on perd la capacité d’appliquer au moins un freinage d’urgence par le véhicule remorqué 10.
L’invention reste simple dans la mesure où il n’est pas nécessaire de la développer sur chaque réservoir de freinage 30, comme dans le cas de la première solution.
L’invention donne aussi plus de liberté dans son utilisation, dans la mesure où le système de contrôle pneumatique 26 peut être envisagé en tant que dispositif mobile et amovible, à n’installer que lors d’une opération de secours.