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"Perfectionnements aux dispositifs de contrôle d'altitude".
Cette invention se rapporte, d'une façon générale, aux systèmes de pilotage automatique pour engin aérien, et notam- ment à des moyens de contrôle d'altitude destinés à de tels systèmes, afin de maintenir automatiquement l'engin aérien à un niveau désiré d'altitude et qui constituent un perfectionne- ment au dispositif de contrôle d'altitude décrit dans le bre- vet de la Demanderesse déposé aux Etats-Unis le 8 Avril 1946 . sous le N 660,343. @
En général, un engin aérien est maintenu automatiquement dans son attitude ou position de vol horizontal sous l'action du gouvernail de profondeur commandé à partir d'un générateur de signaux de pente longitudinale associé à un gyroscope hori- zon.
Ce générateur agit en fonction des inclinaisons que subit l'engin autour de son axe de tangage pour l'amener et le mainte- nir dans la position désirée de vol horizontal. Bien que le gy-
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roscope horizon et le générateur de signaux de pente longitudi- nale qui lui est associé permettent de contrôler le vol horizon- tal d'un engin aérien, ils ne sont pas capablesde maintenir l'engin aérien à une altitude désirée.
Une modification de l'altitude de l'engin peut avoir lieu en effet du fait de cou- rants d'air ascendants ou descendants sans pour cela entraîner une modification de la relation de position entre l'axe longitu- dinal de l'avion et le plan de vol horizontal, de sorte que le gyroscope et le générateur de signaux qui lui est -associé sont maintenus dans des conditions d'équilibre et. ainsi aucune action de commande n'est appliquée au gouvernail de profondeur.
Afin de surmonter ce désavantage et de maintenir l'engin aérien à une altitude désirée, une nouvelle disposition a été proposée comme décrit dans le brevet de la demanderesse déposé aux Etats-Unis le 8 Avril 1946 sous le N 660,343.---- Cette disposition comprend un organe sensible à la pression dont un côté communique avec l'atmosphère et qui est adapté pour être relié mécaniquement avec un dispositif gé- nérateur de signaux au moyen d'un embrayage électromagnétique en sorte que cet organe, une fois que l'embrayage est engagé, entraîne le dispositif générateur de signaux en repense aux va- riations de l'altitude de vol de l'engin. Un dispositif de cen- trage est prévu pour rappeler le dispositif générateur de signaux dans sa position nulle ou position zéro lors de la désexcitation de l'embrayage électromagnétique.
La présente invention apporte des perfectionnements à la disposition décrite dans le brevet antérieur cité plus haut, ces perfectionnements consistant notamment en ce qu'un dispositif de surcharge destiné absorber des signaux excessifs développés par l'organe sensible à la pression est prévu pour empêcher le
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glissement de l'embrayage et la perte de référence qui en résultent.
De plus, le dispositif de centrage est agencé pour être désengagé - automatiquement durant le fonctionnement du dispositif de contrô- le d'altitude afin d'éliminer l'application d'une charge inutile à l'organe sensible à la pression et 'de ce fait améliorer sa sen- sibilité et augmenter la sécurité de fonctionnement dans son en- semble.
Un objet de la présente invention est,de réaliser un con- trôleur barométrique d'altitude de type nouveau et perfectionné destiné à maintenir automatiquement le vol d'un engin aérien à une altitude désiré indépendamment des courants d'air ascendants ou descendants.
Un autre objet de la présente invention est de munir un contrôleur barométrique d'altitude, destiné à maintenir le vol d'un engin aérien à une altitude déterminée, de moyens destinés à absorber les signaux excessifs développés par l'organe sensible à la pression afin d'empêcher ainsi la perte de référence.
Encore un autre objet de la présente invention est de munir un contrôleur barométrique d'altitude, destiné à maintenir le vol d'un engin aérien à une altitude déterminée, de moyens pour désengager automatiquement le dispositif de centrage durant le fonctionnement du dispositif de contrôle d'altitude afin d'aug- menter ainsi sa sensibilité.
Ces objets et caractéristiques et d'autres encore de la présente invention apparaîtront plus clairement de la descrip- , tion détaillée qui suit ainsi que des dessins y annexés, étant bien entendu que ceux-ci ne sont donnés qu'à titre d'exemple nul- lement limitatif.
Sur les dessins, les mêmes symboles de référence se rap- portent aux éléments semblables.
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La figure 1 représente schématiquement la partie,desti- née à la commande du gouvernail de profondeur, d'un système de pilotage automatique auquel est incorporé le nouveau contrôleur barométrique d'altitude suivant la présente invention.
La figure 2 représente les appareils et les circuits du nouveau contrôleur barométrique d'altitude constituant la présente invention.
L'agencement du système de pilotage automatique peut être semblable à celui décrit dans le brevet de la Demanderesse dépo- sé le 24 Décembre 1947 pour Dispositif de pilotage automatique perfectionné". Cependant, afin de faciliter l'explication de la présente invention, seule la partie du dit système relative à la commande d'inclinaison longitudinale de l'engin a été représentée sur les dessins. Ainsi que cela est bien décrit dans ce dernier brevet, la commande du gouvernail de profondeur 6, comme repré- senté sur la figure 1, est dérivée à partir d'un générateur de signaux de pente longitudinale 7 disposé sur l'axe transversal d'un gyroscope d'horizon artificiel 8.
Lors d'une inclinaison longitudinale de l'engin, le générateur de signaux 7 produit un signal qui est transmis, par l'intermédiaire d'un dispositif in- ductif récepteur de signal d'inclinaison longitudinale 9, régla- ble à la main, à l'entrée de la voie d'un servo-amplificateur 12 correspondant à la commande du gouvernail de profondeur. Le si- gnal de sortie de la dite voie de cet amplificateur est transmis par un conducteur 13 afin d'alimenter un moteur 14 actionnant, par l'intermédiaire d'un embrayage 15, le gouvernail de profon- deur 6.
La rotation du moteur déplace, aussi, un dispositif gé- nérateur de signal d'asservissement à induction 16, pour dévelop- per dans ce dernier un signal d'asservissement, qui est ajouté algébriquement au moyen d'un conducteur 17, au signal d'incli-
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naison longitudinalo, émanant du générateur de signaux 7, afin de contrôler le fonctionnement du moteur 14.
Dans la présente réalisation de l'invention, le contrô- leur barométrique d'altitude 18, comme représenté sur la figure
2, comprend un ou plusieurs diaphragmes anéroïdes 19 superposés et solidaires, le disque inférieur du diaphragme 19A étant fixé par sa partie centrale au disque supérieur du diaphragme 19B et le disque inférieur du diaphragme 19B étant solidaire d'un gou- jon 20 fixé au fond d'un boîtier 21. Le disque supérieur du dia- phragme 19A est connecté au moyen d'un bras fixe 22 à un bras d'un levier coudé 23 pouvant pivoter en un point 24 articulé sur un support 25 fixé sous la partie supérieure du boîtier 21. L'au- tre bras du levier coudé 23 est connecté par une liaison 26 à un bras 27 fixé rigidement à un arbre 28. Un joint étanche au- tour du levier coudé 23 est réalisé au moyen d'un soufflet 29.
Le boîtier 21 est aménagé avec une ouverture 30 communiquant avec l'atmosphère, de sorte que les variations de pression statique dues à des variations d'altitude provoquent l'expansion ou la contraction des diaphragmes 19A et 19B, afin de mouvoir le bras
22 vers le haut ou vers le bas et ainsi de déplacer angulairement le levier coudé 23 autour de son point d'articulation 24. Le mouvement du levier coudé 23, transmis par la liaison 26 au bras
27, communique un mouvement de rotation à l'arbre 28.
Un secteur 31 monté fou sur l'arbre 28 engrène avec un pignon 32 fixé rigidement à une extrémité d'un arbre 33. Sur le secteur 31 sont montés, respectivement, par l'intermédiaire des pivots 33 et 34, deux leviers de centrage à déplacement li- bre 35 et 36 qui sont maintenus ensemble par un ressort de ten- sion 37. Des axes 38 et 39 sont disposés entre les leviers 35 et 36. L'axe 38 est monté à une extrémité d'un bras 40 qui est
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rigidement fixé à son autre extrémité à l'arbre 28 au voisinage du secteur 31, tandis que l'axe 39 est rendu solidaire du sec- teur 31. L'axe 39 est à méplats et peut être orienté de façon à ce que les leviers 35 et 36 viennent simultanément en contact avec les axes 38 et 39.
Lorsque l'arbre 28 tourne le bras 40 tourne avec l'axe 38 qui vient appuyer contre l'un ou.l'autre des leviers 35 ou 36 suivant le sens de rotation. Si le sens de ro- tation est tel que l'axe 38 déplace le levier 35,unc tension est exercée sur le ressort 37 afin d'attirer le levier 36 contre l'axe 39, obligeant ainsi le secteur 31 à tourner autour de l'axe 28 comme pivot jusqu'à ce que les axes 38 et 39 vicnnents s'aligner.
D'autre part si le sens de rotation est tel que l'axe 38 déplace le levier 36, une tension est exercée sur le ressort 37 pour attirer le levier 35 contre l'axe 39, obligeant ainsi le secteur 31 à tourner dans une direction opposée jusqu'à ce que les axes 38 et 39 viennent s'aligner. Le mouvement de rotation de l'arbre 28 est ainsi communiqué par le secteur 31 au pignon 32 et à l'arbre 33. son autre extrémité l'arbre 33 porte un disque 41 au- quel est fixé, au moyen d'un organe élastique 42, l'élément d'en- gagement ou menant 43 d'un embrayage électromagnétique 44. L'élé- ment fixe-ou mené 45 de l'embrayage est monté à une extrémité d'un arbre 46 qui est monté coaxialement à l'arbre 33.
Les élé- ments 43 et 45 de l'embrayage sont entourés au voisinage de leur périphérie par une bobine 47 destinée à être alimentée par une batterie 48 lors de la fermeture d'un interrupteur 49. L'embra- yage électromagnétique 44 représenté ici est plus complètement décrit dans le brevet américain N 2,407,757 accordé le 17 Sep- terbre 1946. L'excitation de la bobine 47 amène l'élément 43 de l'embrayage par un déplacement relatif le long de l'arbre 33,
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en engagement avec l'élément 45 de l'embrayage ce qui permet au mouvement des diaphragmes anéroïdes 19 d'être communiqué à l'arbre 46.
L'arbre 46 porte et entraîne un enroulement rotor mo- nophasé 50 d'un dispositif à induction générateur de signal 51, afin de déplacer celui-ci par rapport à son enroulement stator triphasé' 52, ce dernier étant alimenté par une source appropriée de courant alternatif qui peut être une alimentation monophasée.
Une extrémité de l'enroulement rotor 50 est connectée par un conducteur 10 à l'entrée de la voie du servo amplificateur 12, correspondant à la commande du gouvernail de profondeur tandis que l'autre extrémité reçoit, au moyen d'un conducteur 11, le signal d'inclinaison longitudinale émanant du générateur de signaux 7 et le signal d'asservissement émanant du dispositif d'asservissement 16. Le dispositif générateur de signaux 51 développe'dans l'enroulement rotor 50 un signal de commande dont l'amplitude est directement proportionnelle au déplacement angulaire relatif de 1''enroulement de rotor par rapport, à l'enroulement stator 52.
Normalement, l'enroulement rotor 50 est maintenu dans sa position nulle par rapport à l'enroulement stator 52, mais tout mouvement de l'enroulement rotor 50, ré- sultant de la contraction ou de l'expansion des diaphragmes anéroïdes 19,développe un signal de commande dans l'enroulement rotor 50 proportionnel à la grandeur du déplacement des diaphrag- mes anéroïdes 19.
Normalement l'interrupteur 49 est ouvert de sorte que l'embrayage électromagnétique 44 est débrayé, ce qui permet aux diaphragmes anéroïdes 19 de se dilater ou de se contracter sans pour cela affecter l'enroulement rotor 50 du dispositif généra- teur de signaux 51. Lorsque l'altitude désirée de l'engin aérien
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est atteinte et que celui-ci est placé dans sa position de vol horizontal, le contrôleur barométrique d'altitude 18 est engagé par la fermeture de l'interrupteur, 49 qui, par l'excitation . de la bobine 47 produit 1* accouplement de l'embrayage 44 afin de réaliser, de ce fait, 'une connexion mécanique entre les diaphragmes anéroïdes 19 et 1' enroulement rotor 50.
Dans ces condi- tions, une modification de l'altitude de l'engin aérien, sans modifications dans la relation qui existe entre l'axe longitudinal do celui-ci et le plan de vol, produit une variation de pression dans le boîtier 21, ce qui engendre le mouvement des diaphragmes anéroïdes 19, et ainsi, l'enroulement rotor 50 se déplace à partir de sa position nulle pour développer un signal qui est communiqué au servo amplificateur 12 afin d'exciter le @oteur 14 et d'actionner le gouvernail de profondeur 6.
Lorsque l'engin aérien revient à l'altitude désirée à la suite du braquage du gouvernail de profondeur 6, la pression dans le boîtier 21 change jusqu'à ce que l'enroulement de rotor 50 soit revenu à sa position nulle et le signal tombe à zéro, tandis que le gouvernail de profondeur 6 est amené à sa position neutre par le dispositif d'asservissement 16. Durant le retour de l'avion à son-altitude prescrite, le générateur de signaux d'in- clinaison longitudinale 7 développe un signal destiné à ramener le gouvernail de profondeur à la position zéro.
Si ceci arrive et que l'altitude désirée n'ait pas été atteinte, un signal de commande apparaîtra encore aux bornes de l'enroulement rotor 50 pour actionner le gouvernail de profondeur 6 jusqu'à ce que l'altitude désirée soit atteinte. Les signaux développés par le générateur de signaux 7 et l'enroulement rotor 50 fournissent réellement un signal de déplacement moyen destiné au gouvernail de profondeur 6 afin que l'engin aérien retourne à l'altitude
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désirée et se maintienne à celle-ci.
A l'extrémité de l'arbre 46 du côté de 1' enroulement rotor 50 du dispositif générateur de signaux 51 un bras 53 est fixé rigidement. La rotation du bras 53 est limitée par des butées réglables 54 et 55. Ainsi le signal de commande développé par l'enroulement rotor 50 peut être contrôlé de façon à empê- cher que l'engin aérien prenne des angles dangereux de nontée ou de descente.
Une variation de l'altitude de l'engin d'une amplitude suffisaient grande pour, forcer les diaphragmes anéroïdes de pro- duire un nouvenent angulaire de l'arbre 28 supérieur à celui fixé par les butées 54 et 55 résulterait, en l'absence d'un dis- positif de surcharge,en un glissement de Isolément menant 42 de
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l'enbrayage 44 par rapport à l'élément -rien(-' du dit embrayage sous l'action continue du dispositif à diaphragmes sur le pignon 32 ce qui amènerait le changement de la référence d'altitude établie et empêcherait ainsi l'engin de revenir à l'altitude désirée.
Le secteur 31, les leviers de centrage 35 et 36 ainsi que le ressort 37 fonctionnent de la manière d'un dispositif à surcharge en absorbant l'excès de déplacement angulaire de l'arbre 28 par l'application d'une tension au ressort 37. Lors- que l'arbre 46 a atteint la Unité de déplacement fixée par les butées 54 et 55, le secteur 31 et le pignon 32 s'arrêtent et
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le déplacement annule ire (:0 1)' -'::''j 8 8>:C,->-c'.nt. c..:ttc li1.:
i- te, continue à agir par l'intermédiaire du bras 40 et de l'axe 38 pour déplacer encore l'un ou l'autre des leviers 35 et 36 par l'application d'une tension au ressort 37 jusqu'à ce que ce dé- placement excédentaire soit absorbé, empêchant, ainsi, le glis- sement de l'embrayage et la port'le de la référence.
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Si avant que soit atteinte l'altitude originale, il devient nécessaire de déconnecter le contrôleur d'altitude 18, la désexcitation de la bobine 47 de l'embrayage 44 pour séparer la liaison d'entraînement entre les diaphragmes anéroïdes 19 et l'enroulement rotor 50, ne ramène pas cet enroulement rotor à sa position nulle, nais, au .contraire, laisse celui-ci déplacé vis-à-vis de cette position, de sorte que l'enroulement rotor 50 continue à engendrer un signal pour produire un braquage du gouvernail de profondeur 6 ce qui oblige l'engin aérien à monter ou à descendre.
Afin que l'enroulement rotor 50 retourne toujours à sa position nulle lors de la déconnexion du contrôleur barométrique d'altitude 18, le bras 53 comporte un axe 56 qui engage avec une paire de leviers 57 et 58 respectivement montés en vue d'un déplacement libre sur les pivots 59 et 60. Les leviers 57 et 58 sont maintenus ensemble par un ressort de tension 61 sollicitant les leviers vers l'axe central 56, ce qui amené l'en- roulement rotor 50 à sa position nulle. Un axe de butée 62 définit les Unités du mouvement des leviers 57 et 58 l'un vers l'autre, établissant ainsi la position nulle de l'enroulement rotor 50. L'axe 62 est à méplats et peut être tourné de façon à ce que les leviers 57 et 58 soient simultanément en contact avec les axes 56 et 62.
Lors de l'engagement du contrôleur barométrique d'altitude 18, l'action des leviers 57 et 58 sur l'axe 56 et par conséquent sur l'arbre 46 offre une charge addi- tionnelle aux diaphragmes anéroïdes 19 afin de diminuer de ce fait la sensibilité pour de petites variations d'altitude.
Lorsque le contrôleur barométrique d'altitude 18 est connecté, les diaphragmes anéroides 19 ramènent automatiquement l' enroule- ment rotor 50 à sa position nulle de sorte que la nécessité du centrage de l'enroulement rotor 50 soit nécessaire seulement
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lorsque le contrôleur barométrique d'altitude 18 est déconnecte avant que l'engin aérien ait atteint l'altitude originale. Un électro-aimant 63 est prévu pour désengager les leviers 57 et 58 de l'axe 56 durant le fonctionnement du contrôleur barométri- que d'altitude 18 et cela de façon à éliminer la charge addition- nelle offerte aux diaphragmes anéroïdes 19.
L'électro-aimant 63 est branche en parallèle sur la bobine 47 de l'embrayage 44 au moyen des conducteurs 64 et 65 et agit, lors de la connexion du contrôleur barométrique d'altitude 18 produit par la fermeture de l'interrupteur 49 pour solliciter les leviers 57 et 58 de telle sorte que l'axe 56 et par conséquent l'arbre 46 puisse tour- ner librement. Lors de la déconnexion du contrôleur barométrique d'altitude 18 par l'ouverture de l'interrupteur 49, l'électro- aimant 63 est désexcité relâchent ainsi les leviers 57 et 58 pour les laisser agir sur l'axe 5G de façon à ramener l'enroule- ment rotor 50 à sa position nulle.
Ainsi, un nouveau dispositif de contrôle d'altitude a été réalisé en vue de son application dans un système de pilotage automatique pour suppléer au contrôle d'inclinaison longitudinale normale de ce dernier au moyen duquel un engin aérien peut être maintenu non seulement dans une position désirée de vol horizon- tal mais aussi peut être maintenu automatiquement à une altitude désirée.
Bien que dans un bvt d'explication de l'invention une réalisation particulière de celle-ci ait été représentée et décrite il est entendu que divers changements ou modifications évidents à tout homme de l'art peuvent y être apportés sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention ni sortir de son domaine.