BR112022007683B1

BR112022007683B1 - Dispositivo de aplicação de força para manche de aeronave, manche ativo de aeronave e uso do dispositivo

Info

Publication number: BR112022007683B1
Application number: BR112022007683-5A
Authority: BR
Inventors: Remi-Louis Lawniczak; Pascal COPPÉE; Yannick Attrazic
Original assignee: Safran Electronics & Defense
Priority date: 2019-10-23
Filing date: 2020-10-23
Publication date: 2023-01-10
Also published as: BR112022007683A2; US11628925B2; US20220348310A1; WO2021079075A1; CA3155200A1; SE2250478A1; SE545108C2; CA3155200C; FR3102459B1; FR3102459A1

Abstract

DISPOSITIVO DE APLICAÇÃO DE FORÇA PARA MANCHE EM UMA SITUAÇÃO DE FALHA DE ENERGIA. A presente invenção refere-se a um dispositivo de aplicação de força para um manche de uma aeronave que compreende uma haste e uma alavanca de controle configurada para rotacionar a haste em torno de um primeiro eixo geométrico, em que o dispositivo compreende: um freio magnético que compreende uma parte de frenagem configurada para ser conectada à haste e um volume que contém um fluido reológico em contato com a parte de frenagem, de resistência ao cisalhamento variável como uma função de um campo magnético aplicada ao fluido reológico, um motor de retroalimentação de força configurado para exercer uma força resistiva em oposição à rotação da haste em torno do primeiro eixo geométrico, uma fonte de energia de motor, um elemento magnético móvel polarizado em direção a uma posição próxima ao freio magnético e meios de distanciamento configurados para manter o elemento magnético móvel em uma posição na direção contrária do freio magnético, quando tais meios de distanciamento são alimentados pela fonte de energia.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a dispositivos de controle usados pelo piloto em uma cabine de comando de aeronave. A mesma se refere, em particular, a um manche ativo que compreende retroalimentação de força integrada para auxiliar o piloto.

TÉCNICA ANTERIOR

[0002] Um dispositivo de controle em uma cabine de comando de aeronave, em geral, compreende um manche com, em particular, uma alavanca de controle montada em rotação ao longo de um chamado eixo geométrico de rolagem e um chamado eixo geométrico de arfagem, cujos dois eixos geométricos são ortogonais entre si. Os manches encontrados são, na maioria das vezes, do tipo “cabo de vassoura”.

[0003] O dispositivo de controle transmite comandos de deslocamento para os membros de controle da aeronave, em que os comandos de deslocamento são determinados como uma função da posição da alavanca ao longo desses dois eixos geométricos.

[0004] Nos modelos mais recentes de manches, os comandos de superfície de controle são eletrônicos (também chamados comandos “sistema de controle por cabo elétrico”) e o dispositivo de controle integrado na cabine de comando pode ser do tipo “manche lateral”. A posição da alavanca ao longo dos dois eixos geométricos de rolagem e arfagem é medido por sensores e traduzidos em comandos de deslocamento. A alavanca não é diretamente conectada de modo mecânico às partes móveis da aeronave. O piloto, portanto, não sente uma retroalimentação mecânica direta.

[0005] No entanto, é desejável para segurança de voo que o piloto perceba uma força de retroalimentação na alavanca. Essa força de retroalimentação deve ser variável como uma função da condição da aeronave. Os sistemas de sinalização da cabine de comando podem não ser suficientes para ocasionar uma resposta suficientemente rápida para o piloto que está enfrentando eventos imprevisíveis durante o voo.

[0006] A sensação de controle é, portanto, muito melhor se o manche lateral de controle integrar a retroalimentação de força ativa, também chamada “retroalimentação háptica.”

[0007] Por essa razão, foi proposto equipar o manche lateral com sistemas mecânicos passivos para retroalimentação de força, como sistemas de mola ou sistemas eletromecânicos ativos.

[0008] O documento n° FR 3 011 815 descreve um dispositivo de retroalimentação de força com um motor elétrico. Neste documento, o dispositivo de controle de voo de aeronave inclui uma alavanca de controle montada em uma placa e conectada a um eixo geométrico de motor de rolagem e um eixo geométrico de motor de arfagem por meio de hastes de transmissão. Os dois motores, chamados motores de retroalimentação de força, são controlados por meio de uma lei de força. Durante a operação do manche lateral, esses motores geram uma força resistiva oposta à força exercida sobre a alavanca (retroalimentação de força). Um aparelho desse tipo se provou eficaz para restaurar a sensação de controle e aumentar a segurança de voo.

[0009] No entanto, no caso de uma falha elétrica ou mecânica de um dos motores de retroalimentação de força, ou no caso de uma pane parcial ou total da cadeia de processamento dos sinais de controle desses motores, ou mesmo no caso de falha de energia elétrica, a retroalimentação de força pode ser eliminada.

[0010] O piloto não sente mais retroalimentação háptica na alavanca, ou mesmo um ponto de ancoragem da alavanca. No entanto, no campo de aeronáutica, as exigências relacionadas à segurança operacional dos dispositivos de controle são críticas. Portanto, não é aceitável que o piloto passe bruscamente em um modo de controle sem retroalimentação de força, e sem um ponto de ancoragem, no caso de falha de um motor ou de sua cadeia de processamento.

[0011] Para fornecer “apoio mecânico” e impedir controle livre da alavanca no caso em que, por exemplo, um ou mais motores de força quebram, foi proposto adicionar sistemas mecânicos para travar a alavanca para o manche lateral.

[0012] No entanto, esses sistemas geralmente são complexos, dispendiosos e não confiáveis. Os mesmos também geram volume considerável.

[0013] Além disso, foi proposto adicionar freios no manche lateral para fornecer o apoio mecânico. Por exemplo, determinados manches laterais da técnica anterior integram dois freios magneto-reológicos que podem ser eletronicamente ativados. Quando os mesmos são ativados, os dois freios exercem uma força resistiva que neutraliza o deslocamento da alavanca ao longo dos eixos geométricos de rolagem e arfagem.

[0014] Uma maior desvantagem desses manches laterais da técnica anterior é a necessidade de energia elétrica adicional dedicadas aos freios, diferente daquela dos motores de retroalimentação de força, por exemplo, uma bateria e uma turbina eólica de apoio (também chamada de RAT, de “turbina de ar de impacto”). De fato, quando a fonte de energia habitual dos motores de retroalimentação de força é defeituosa, é necessário que os freios sejam alimentados corretamente. Uma fonte de alimentação adicional desse tipo aumenta a complexidade do sistema de controle.

[0015] Ademais, esses sistemas não permitem fornecer apoio mecânico no caso de uma pane que afeta a ativação de cadeia de processamento dos freios. Por exemplo, no caso de indisponibilidade geral de energia, os freios magneto-reológicos não operam.

DESCRIÇÃO GERAL DA INVENÇÃO

[0016] Em relação ao citado anteriormente, existe uma necessidade por um manche de aeronave integrado a um trajeto de apoio mecânico que tenha capacidade para impedir a rotação da alavanca de ser livre e, portanto, impedir que o piloto perca toda a retroalimentação de força no caso de indisponibilidade geral de energia no manche.

[0017] É desejado ampliar os casos de pane cases para os quais o manche integra um trajeto de apoio, em particular, para abranger casos de indisponibilidade elétrica geral e aumentar a segurança de voo.

[0018] O que é pretendido é um manche com uma massa, volume e consumo de energia elétrica menores em relação a manches existentes que integram um trajeto de apoio mecânico.

[0019] De preferência, o manche pretendido é desprovido de fonte de alimentação adicional dedicada ao trajeto de apoio mecânico.

[0020] Existe uma necessidade adicional por um manche no qual os elementos que fornecem o apoio mecânico dos motores de retroalimentação de força tenham aumentado confiabilidade e uma vida-útil satisfatória.

[0021] Para responder a essas necessidades, um primeiro objeto da invenção é um dispositivo de aplicação de força para um manche de uma aeronave, em que o manche compreende uma haste e uma alavanca de controle configurada para acionar a haste em rotação ao redor de um primeiro eixo geométrico, em que o dispositivo compreende: - um freio magnético que inclui: uma parte de frenagem configurada para ser conectada à haste, e um volume que contém um fluido reológico em contato com a parte de frenagem, em que a resistência ao cisalhamento do fluido reológico é variável como uma função de um campo magnético aplicado ao fluido reológico, - um motor de retroalimentação de força configurado para exercer uma força resistiva em oposição à rotação da haste ao redor do primeiro eixo geométrico, - uma fonte de energia para o motor de retroalimentação de força, em que o dispositivo também compreende: - um elemento magnético móvel que tem uma posição próxima ao freio magnético e uma posição distante do freio magnético, em que o elemento magnético móvel emite um campo magnético no volume na posição próxima, em que o elemento magnético móvel é polarizado em direção à posição próxima, - meios de separação configurados para manter o elemento magnético móvel na posição distante quando os meios de separação são alimentados com energia elétrica pela fonte de energia e configurados para não manter o elemento magnético móvel na posição distante quando os meios de separação não são alimentados.

[0022] O freio magnético do dispositivo de aplicação de força da invenção tem capacidade para exercer uma força resistiva sobre a haste, no caso de falha do motor de retroalimentação de força, por exemplo, um motor de rolagem ou um motor de arfagem.

[0023] Os meios de separação - que compreendem, por exemplo, um solenoide - do elemento magnético móvel compartilham a mesma fonte de energia com o motor de retroalimentação de força. Desse modo, no caso de falha elétrica ou falha de energia que afeta o motor de retroalimentação de força, os meios de separação também são afetados por essa falha e não polarizam mais o elemento magnético em direção à posição distante do freio.

[0024] Além disso, o elemento magnético móvel que é polarizado em direção à posição próxima ao freio, esse elemento - que é, por exemplo, um ímã permanente - se aproxima do freio e magnetiza um elemento magnetizável integrado ao freio. Esse elemento magnetizável é, aqui, um volume que contém um fluido reológico.

[0025] O freio, então, realiza sua função de apoio mecânico e impede a rotação livre da alavanca de controle da aeronave.

[0026] Uma vantagem desse dispositivo de aplicação de força é que, no caso de falha elétrica do motor de retroalimentação de força, o freio engrena de uma maneira passível e completamente automática, por meio do deslocamento do elemento magnético móvel. O dispositivo de aplicação de força da invenção é, portanto, particularmente vantajoso para cobrir uma situação de falha de energia que afeta o motor de retroalimentação de força.

[0027] Uma vantagem adicional é o baixo consumo de energia desse dispositivo de aplicação de força, em seu modo nominal. Uma pequena corrente elétrica adicional é suficiente para reter o freio pronto para ser atuado.

[0028] Será observado que não é necessário fornecer energia elétrica separada dedicada ao controle do freio magnético. Em uma variante possível, o freio não é controlado eletronicamente, e é atuado aproximando-se do elemento magnético móvel.

[0029] Outra vantagem do dispositivo de aplicação de força da invenção é sua pequena complexidade mecânica. Os elementos adicionais (elemento magnético móvel, meios para separar o dito dispositivo do freio) permitindo a funcionalidade do freio no caso de falha de energia pode ser muito simples e precisar de pouco espaço.

[0030] De acordo com um modo operacional possível, o dispositivo de aplicação de força é configurado para fornecer bloqueio completo da alavanca de controle no caso de falha de energia que afeta o motor, em que a força resistiva exercida sobre a haste pelo freio magnético é suficientemente grande para bloquear a haste em rotação.

[0031] O dispositivo de aplicação de força da invenção também pode ter, opcionalmente e sem limitação, os recursos a seguir, tomados sozinhos ou em qualquer uma das combinações tecnicamente possíveis: - o dispositivo também compreende meios de retorno configurados para exercer uma força de retorno sobre o elemento magnético móvel que tende a deslocar o elemento magnético na posição próxima, em que a força de retorno é menor que uma força de separação exercida sobre o elemento magnético móvel pelos meios de separação quando os meios de separação são alimentados. - Os meios de separação compreendem um solenoide, em que o solenoide é, de preferência, colocado oposto ao freio magnético em relação ao elemento magnético móvel. - os meios de separação compreendem um circuito magnético que define uma cavidade, em que o circuito é disposto de modo que a cavidade receba o elemento magnético móvel na posição distante. - o fluido reológico compreende um fluido magneto-reológico ou um pó magnético. - o manche compreende um quadro, e o freio magnético compreende uma parte fixada montada no quadro, em que a parte fixada delimita, com a parte de frenagem, o volume que contém o fluido reológico. - o elemento magnético móvel compreende um ímã permanente. - a parte de frenagem compreende um disco de freio que se estende em um plano de extensão, em que o ímã permanente se estende ao longo de um eixo geométrico perpendicular ao plano de extensão. - o elemento magnético móvel tem capacidade de produzir um campo magnético de indução no volume maior que um limiar compreendido entre 0,1 Tesla e 10 Tesla. - o dispositivo também compreende um eletroímã configurado para gerar um campo magnético variável no volume de fluido reológico. - o dispositivo também compreende uma junta mecânica integrada em rotação com a alavanca ao redor de um segundo eixo geométrico, e um sensor de força configurado para exercer um torque exercido sobre a junta mecânica ao redor do segundo eixo geométrico. - a alavanca de controle também aciona uma haste adicional em rotação ao redor de um terceiro eixo geométrico, e o dispositivo também compreende: um freio magnético adicional com capacidade para exercer uma força resistiva para impedir rotação da haste adicional ao redor do terceiro eixo geométrico, em que o dito freio adicional compreende um volume adicional de fluido reológico, um motor de retroalimentação de força adicional configurado para exercer uma força resistiva em oposição à rotação da haste adicional ao redor do terceiro eixo geométrico, um elemento magnético móvel adicional que tem uma posição próxima ao freio adicional e uma posição distante do freio adicional, em que o elemento magnético móvel adicional emite um campo magnético no volume de fluido reológico adicional na posição próxima, em que o elemento magnético móvel adicional é polarizado em direção à posição próxima ao freio adicional, meios de separação adicionais configurados para manter o elemento magnético móvel adicional na posição distante do freio adicional.

[0032] De acordo com um segundo objeto, a invenção se refere a um manche ativo que compreende um dispositivo de aplicação de força como definido acima, e que também compreende uma alavanca de controle móvel em rotação ao redor de um segundo eixo geométrico, em que a rotação da haste ao redor do primeiro eixo geométrico é conectada à rotação da alavanca ao redor do segundo eixo geométrico.

[0033] Opcionalmente e sem limitação, o dito manche ativo pode ter os recursos a seguir, tomados sozinhos ou em qualquer uma das combinações tecnicamente possíveis: - o controle compreende uma haste móvel em rotação ao redor de um primeiro eixo geométrico e conectado à parte de frenagem do dispositivo de aplicação de força, - o controle também compreende um computador configurado para transmitir um sinal de controle para o motor de retroalimentação de força, em que a força resistiva exercida sobre a haste pelo motor de retroalimentação de força durante a operação do controle é uma função de um valor de força de ponto definido codificada no sinal de controle. - a fonte de energia do motor de retroalimentação de força é configurada para suprir energia para o computador, em que os meios de separação são configurados para serem desativados no caso de uma falha elétrica que afeta o computador.

[0034] De acordo com um terceiro objeto, a invenção se refere a uma aeronave que compreende um manche ativo desse tipo.

[0035] De acordo com um quarto objetivo, a invenção se refere ao uso de um dispositivo de aplicação de força, como definido acima, dentro de um manche de aeronave a fim de impedir, durante uma pane que afeta a fonte de energia do motor de retroalimentação de força, uma rotação da haste ao redor do primeiro eixo geométrico.

DESCRIÇÃO GERAL DAS FIGURAS

[0036] Outros recursos, objetivos e vantagens da invenção serão revelados pela descrição a seguir, que é puramente ilustrativa e não limitante, e que deve ser lida em referência às figuras anexas, nas quais:

[0037] A Figura 1 mostra funcionalmente a arquitetura geral de um sistema de controle que compreende um manche de acordo com uma modalidade da invenção.

[0038] A Figura 2 é uma vista em perspectiva da alavanca de controle e da junta mecânica do sistema de controle mostrado na Figura 1.

[0039] A Figura 3 é uma vista lateral esquemática do sistema de controle da figura 1, em que esse manche é integrado a um dispositivo de aplicação de força e interage, em particular, com dois motores de retroalimentação de força.

[0040] A Figura 4 é uma vista em corte de um freio magnético de acordo com um exemplo.

[0041] A Figura 5a é uma vista esquemática de um dispositivo de aplicação de força de acordo com uma modalidade, na qual um ímã permanente móvel do dispositivo de aplicação de força está em uma posição distante do freio magnético.

[0042] A Figura 5b é uma vista esquemática do mesmo dispositivo de aplicação de força, no qual o ímã permanente móvel do dito dispositivo está em uma posição próxima ao freio magnético.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE UMA MODALIDADE

[0043] Posteriormente, exemplos relacionados a um manche de aeronave móvel em rotação ao redor de um eixo geométrico de rolagem X e ao redor de um eixo geométrico de arfagem Y serão descritos. O dispositivo de aplicação de força da invenção pode ser usado, no entanto, com as mesmas vantagens, em associação com um manche móvel ao redor de um ou mais eixos geométricos de deslocamento diferentes de um eixo geométrico de arfagem de rotação ou rolagem.

[0044] Posteriormente, “lei de amortecimento” do freio magnético é a relação entre a posição angular da alavanca ao redor de um eixo geométrico de rotação e a força resistiva produzida que neutraliza um deslocamento em rotação ao redor do dito eixo geométrico, por exemplo, por um motor de retroalimentação de força. Além disso, a “lei de força” é a relação entre a posição da alavanca e a força total produzida pela alavanca, que pode ser resistiva ou de acionamento (em que essa força total leva em consideração a ação de um ou mais motores de retroalimentação de força e, possivelmente, a ação de freios).

[0045] Em todas as figuras e na descrição posterior, elementos similares têm referências alfanuméricas idênticas.

ARQUITETURA GERAL DO MANCHE

[0046] É mostrada na Figura 1 uma arquitetura funcional do sistema de controle de uma aeronave, em que a aeronave é controlada, em particular, ao longo de um eixo geométrico de rolagem e ao longo de um eixo geométrico de arfagem. O sistema de controle mostrado compreende, em particular, um manche lateral de controle; em que o manche lateral está tipicamente localizado na cabine de comando da aeronave.

[0047] Nessa figura, as linhas não pontilhadas entre duas unidades funcionais correspondem a conexões mecânicas. As conexões pontilhadas são conexões elétricas e/ou eletrônicas pelas quais dados e energia elétrica podem ser transmitidos.

[0048] O sistema compreende uma alavanca de controle 1. A alavanca é montada em rotação ao redor de um eixo geométrico de rolagem X e um eixo geométrico de arfagem Y da alavanca, em que os dois eixos geométricos são ortogonais. O piloto atua na posição angular da alavanca ao redor do eixo geométrico de rolagem e do eixo geométrico de arfagem para controlar as partes móveis da aeronave.

[0049] De preferência, a alavanca de controle 1 é montada na junta mecânica 12, por exemplo, em uma placa da junta mecânica. A junta mecânica pode ser montada em um invólucro integrado com o chão da aeronave. Os elementos da junta mecânica 12 são integrados com a alavanca 1 em rotação ao redor do eixo geométrico de rolagem X e elementos da junta mecânica 12 são integrados com a alavanca 1 em rotação ao redor do eixo geométrico de arfagem Y. Um exemplo de uma junta mecânica 12 será descrito doravante.

[0050] O sistema de controle também compreende um computador 15 e uma unidade de controle de voo 16, ou FCS para “Sistema de Controle de Voo.”

[0051] Os sinais eletrônicos da posição da alavanca adquiridos por um sensor de posição angular 18a associados ao eixo geométrico de rolagem X e um sensor de posição angular 18b da alavanca associado ao eixo geométrico de arfagem Y são comunicados para a unidade de controle 16. Opcionalmente, os sensores 18a e 18b também comunicam informações sobre a velocidade de rotação da alavanca 1 ao redor dos eixos geométricos de rolagem e arfagem. As informações de posição/velocidade da alavanca são traduzidas pela unidade de controle 16 em sinais de controle para as partes móveis da aeronave.

[0052] Em conformidade com a invenção, o manche da figura 1 também compreende um dispositivo de aplicação de força. No presente documento, o dispositivo de aplicação de força tem capacidade para exercer uma força resistiva em oposição à rotação da alavanca ao redor do eixo geométrico de rolagem e ao redor do eixo geométrico de arfagem. Uma função do dispositivo de aplicação de força é fornecer a retroalimentação de força ou “retroalimentação háptica” no manche, em resposta à manipulação da alavanca 1 pelo piloto.

[0053] O dispositivo de aplicação de força compreende um motor de retroalimentação de força 13a associado a uma haste A1 com eixo geométrico A. A haste A1 é uma haste de acionamento do motor de retroalimentação de força 13a. A haste A1 é mecanicamente ligada aos movimentos de rotação da alavanca 1 ao redor do eixo geométrico de rolagem X, no presente documento, por meio da junta mecânica 12. Quando a alavanca 1 pivota ao redor do eixo geométrico de rolagem X, a haste A1 é acionada em rotação ao redor de seu eixo geométrico A.

[0054] Do mesmo modo, o dispositivo de aplicação de força compreende, no presente documento, um motor de retroalimentação de força 13b associado a uma haste de acionamento A2 com eixo geométrico B. A haste A2 é conectada com o eixo geométrico de arfagem Y da alavanca. Os motores de retroalimentação de força 13a e 13b são motores elétricos.

[0055] Como uma alternativa, o motor de retroalimentação de força 13a poderia ser disposto para atuar diretamente no eixo geométrico de rolagem X por meio de sua haste de acionamento. Do mesmo modo, o motor de retroalimentação de força 3b poderia ser disposto para atuar diretamente no eixo geométrico de arfagem Y.

[0056] Opcional e vantajosamente, os motores de retroalimentação de força 13a e 13b são motores de acionamento direto. Os motores atuam diretamente sobre a junta mecânica sem deflexão ou redução de velocidade.

[0057] Além disso, os motores de retroalimentação de força são, de preferência, motores de torque, com capacidade de transmitir um alto torque rotacional nas hastes mesmo no caso de bloqueio de rotor. Por exemplo, motores com uma baixa velocidade de rotação e com um alto torque rotacional são usados.

[0058] De preferência, o torque rotacional exercido pelos motores de retroalimentação de força é controlado como uma função de informações de velocidade de rotação da alavanca, ou a posição da alavanca.

[0059] O computador 15 fornece o controle da força restritiva fornecida pelos motores de retroalimentação de força 13a e 13b que neutralizam os movimentos de rotação da alavanca 1 respectivamente ao redor do eixo geométrico de rolagem X e do eixo geométrico de arfagem Y. O computador 15 gera e transmite para os motores um sinal de controle que codifica um ponto definido de força, por exemplo, um ponto definido do torque resistivo produzido pelos motores.

[0060] O computador 15 compreende uma interface eletrônica para receber sinais que incluem informações de posição/velocidade sobre a alavanca e que transmitem essas informações para a unidade de controle 16. O ponto definido de força é determinado como uma função de informações de posição/velocidade da alavanca e/ou como uma função de outros dados. O ponto definido de força é, por exemplo, calculado de acordo com uma lei de força predeterminada registrada em uma memória da unidade de controle. A determinação do ponto definido de força é alcançada pela unidade de controle 16 e/ou pelo computador 15.

[0061] O dispositivo de aplicação de força compreende um primeiro freio magnético 2a que atua sobre a haste A1 e um segundo freio magnético 2b que atua sobre a haste A2. O freio magnético 2a e o freio magnético 2b têm capacidade para exercer uma força resistiva em oposição à rotação da alavanca, respectivamente, ao redor do eixo geométrico de rolagem e ao redor do eixo geométrico de arfagem, quando os ditos freios são ativados. No presente exemplo, os freios magnéticos 2a e 2b admitem diretamente como hastes de entrada as hastes A1 e A2 associadas aos motores de retroalimentação de força 13a e 13b. Os freios magnéticos são, desse modo, diretamente engatados nas hastes de acionamento dos motores de retroalimentação de força.

[0062] Cada freio magnético compreende um elemento magnetizável que tem capacidade de ser magnetizado quando um campo magnético é aplicado ao mesmo. Como será observado doravante, as interações magneto-estáticas entre o elemento magnetizável e, por exemplo, um ímã permanente são para frear ou bloquear a rotação relativa da haste de entrada e da haste de saída do freio magnético.

[0063] Na modalidade exemplificativa descrita doravante, o elemento magnetizável é um fluido reológico. O fluido reológico é um fluido, a resistência ao cisalhamento de que é variável como uma função do campo magnético que é aplicada ao mesmo. O fluido reológico será, doravante, um fluido magneto-reológico no qual as partículas em suspensão são alinhadas com as linhas de campo do campo magnético aplicado. Como uma alternativa, o fluido reológico pode ser um pó magnético. Ainda de modo alternativo, é possível usar um disco de material ferromagnético, que tem capacidade para adquirir de modo reversível magnetização em resposta a um campo magnético aplicado.

[0064] Também é mostrada na figura 1 uma fonte de energia 14 que fornece energia elétrica para o motor de retroalimentação de força 13a. No presente documento, a fonte de energia 14 também fornece energia elétrica para o motor de retroalimentação de força 13b.

[0065] No caso de mau funcionamento que afete a fonte de energia 14 (por exemplo, no caso de uma falha elétrica localizada nessa fonte de energia ou mesmo uma falha elétrica geral), o motor de retroalimentação de força 13a não tem capacidade para exercer a força resistiva desejada sobre a alavanca de controle 1 para se contrapor à pivotação da última citada ao redor do eixo geométrico de rolagem X. a retroalimentação háptica sentida pelo piloto é, portanto, afetada.

[0066] Como será observado doravante, o freio magnético 2a é configurado para exercer uma força resistiva sobre o eixo geométrico de rolagem X no caso de uma pane que afete a fonte de energia 14, por meio da desativação dos meios de separação 5a. Os meios de separação atuam sobre a posição de um elemento magnético móvel. O último elemento ativa o freio magnético 2a quando o dito dispositivo e o dito freio são suficientemente próximos. O freio magnético 2a forma uma trajetória mecânica de emergência para o motor de retroalimentação de força 13a.

[0067] Os meios de separação 5a são alimentados com energia pela fonte de energia 14 e, portanto, submetidos a um mau funcionamento que afeta a fonte de energia 14.

[0068] Do mesmo modo, o freio magnético 2b forma uma trajetória mecânica de emergência para o motor de retroalimentação de força 13b, por meio da desativação dos meios de separação 5b que são alimentados com energia elétrica pela fonte de energia 14.

[0069] Como uma alternativa, uma primeira fonte de energia poderia alimentar o motor de retroalimentação de força 13a e os meios de separação 5a, e uma segunda fonte de energia poderia alimentar o motor de retroalimentação de força 13b e os meios de separação 5b.

[0070] Uma grande vantagem dessa construção é que os freios magnéticos são disparados automaticamente, de modo passivo, no caso de uma pane que afeta a fonte de energia 14. Desse modo, durante uma pane que afeta o fornecimento de energia elétrica dos motores de retroalimentação de força, o apoio mecânico dos motores é fornecido sem qualquer intervenção humana e sem a necessidade de configurar um controle específico dos freios magnéticos.

[0071] Não é necessário fornecer unidades de energia elétrica de "emergência" adicional para ativar os freios magnéticos. Na realidade, os freios magnéticos são atuados pela ausência de energia na fonte de energia 14.

[0072] Vantajosamente, a fonte de energia 14, a qual são conectados os motores de retroalimentação de força 13a e 13b, também realiza o fornecimento de energia elétrica do computador 15. Por exemplo, os motores de retroalimentação de força 13a e 13b são diretamente alimentados pelo próprio computador 15.

[0073] Nesse caso, uma interrupção ou uma falha do fornecimento de energia elétrica do computador 15 impacta no fornecimento de energia elétrica dos motores de retroalimentação de força, por um lado, e fornecimento de energia elétrica dos meios de separação, por outro lado. Desse modo, os freios magnéticos 2a e 2b interferem como apoios mecânicos não apenas no caso de uma perda de fonte de alimentação para os motores, mas também no caso de perda de fonte de alimentação para o computador. Aqui também, a atuação dos freios magnéticos no caso de falha do computador é passiva e não exige intervenção humana nem um membro de controle específico.

[0074] Opcionalmente, o sistema de controle também compreende sensores de força 17a e 17b que medem respectivamente a força exercida pelo piloto sobre a alavanca 1 no eixo geométrico X e sobre o eixo geométrico Y. Isso pode envolver qualquer tipo de sensor de força conhecido, por exemplo, sensores capacitores, piezoelétricos ou resistivos.

[0075] Os sensores desse tipo são úteis, em particular, se o sistema de controle compreender um modo de controle baseado em força. Em um modo desse tipo, a alavanca 1 é imobilizada em rotação ao redor do eixo geométrico de rolagem X e do eixo geométrico de arfagem Y. A unidade de controle 16, então, calcula os sinais para controlar as partes móveis da aeronave como uma função das forces aplicadas à alavanca 1 pelo piloto.

[0076] Em uma arquitetura alternativa, os motores de retroalimentação de força 13a e 13b poderiam ser omitidos do dispositivo de aplicação de força. Os freios magnéticos 2a e 2b podem, então, ser associados a eletroímãs que emitem um campo magnético variável, para exercer uma força resistiva predeterminada como uma função da posição e/ou da velocidade da alavanca 1. A força resistiva depende de um campo magnético emitido pelos eletroímãs, em que esse campo é determinado, por exemplo, pela unidade de controle 16 de acordo com uma lei de amortecimento.

[0077] A Figura 2 mostra a porção superior de um manche de uma modalidade exemplificativa que se conforma à arquitetura da figura 1, em uma vista em perspectiva na qual as partes internas de uma junta mecânica são visíveis.

[0078] A alavanca 1 é disposta em uma junta mecânica 12 fixada a um invólucro 11 integrado com um quadro da aeronave. A junta mecânica 12 é móvel em rotação em relação ao invólucro ao redor dos eixos geométricos X e Y. Os motores de retroalimentação de força 13a e 13b (não visíveis na figura 2) são desviados no presente documento da alavanca. Para sua parte, os freios magnéticos 2a e 2b também são desviados da alavanca.

[0079] A alavanca 1 está livre em uma extremidade, de modo a ter capacidade para ser manipulada pelo piloto da aeronave. A alavanca 1 é fixada a uma primeira placa 121 da junta mecânica 12 na outra extremidade. A primeira placa 121 é móvel em rotação ao redor do eixo geométrico X e ao redor do eixo geométrico Y e é conectada a uma segunda placa 122 da junta mecânica 12. O eixo geométrico X é conectado à primeira placa 121 de modo que a pivotação da primeira placa ao redor do eixo geométrico Y pivote o eixo geométrico X ao redor do eixo geométrico Y.

[0080] A junta mecânica 12 é conectada às hastes A1 e A2 que servem como hastes de acionamento para os motores de retroalimentação de força 13a e 13b, respectivamente (não ilustrados). A haste A1 se estende ao longo do eixo geométrico A e a haste A2 se estende ao longo do eixo geométrico B. No presente exemplo, duas transmissões, em que cada uma compreende uma articulação universal, traduzir um movimento de rotação da alavanca 1 ao redor do eixo geométrico X, respectivamente, ao longo do eixo geométrico Y, em um movimento de rotação da haste A1 ao redor do eixo geométrico A, respectivamente, da haste A2 ao redor do eixo geométrico B.

[0081] Os motores de retroalimentação de força 13a e 13b são engatados diretamente na junta mecânica 12 por meio de suas respectivas hastes de acionamento. Os motores de retroalimentação de força transmitem para a alavanca, por meio da junta mecânica, uma força resistiva ou de acionamento em resposta aos movimentos de pivotação da alavanca 1 pelo piloto, de acordo com uma lei de força ou lei de amortecimento predeterminada.

[0082] Para um exemplo detalhado da estrutura da junta mecânica 12 e da conexão mecânica entre essa articulação e os motores de retroalimentação de força, a figura 1 do documento FR 3 011 815 e a descrição relacionada podem ser referenciadas.

[0083] A Figura 3 ilustra o manche da figura 2 visualizado a partir da lateral.

[0084] Na figura 3, a alavanca de controle 1 está localizada em uma posição neutra ou “ponto neutro”. Nessa posição, a alavanca, os comandos de controle atuam ou nem em rolagem nem em arfagem nas superfícies de controle da aeronave. A alavanca 1 é montada na cabine da cabine de comando em uma base que tem um fole 51.

[0085] Mostrada na figura 3 em linhas pontilhadas está a posição dos motores de retroalimentação de força 13a e 13b. Os dois motores de retroalimentação de força 13a e 13b têm dimensões idênticas nesse exemplo.

[0086] A base da alavanca de controle 1 inclui um alojamento 50 fixado em relação ao quadro da aeronave. Os elementos que implantam a trajetória mecânica de emergência dos motores, particularmente, os freios magnéticos, estão localizados no presente documento abaixo dos motores dentro do alojamento 50. As hastes de acionamento A1 e A2 continuam dentro do alojamento 50.

[0087] Nesse exemplo, os freios magnéticos estão, portanto, localizados opostos à junta mecânica em relação aos motores de retroalimentação de força.

FREIO MAGNÉTICO

[0088] A Figura 4 mostra um freio magnético 2a de acordo com um exemplo. O freio magnético 2a é ilustrado com uma vista em corte que passa através do eixo geométrico A da haste A1. A haste A1 serve como uma haste de entrada para o freio magnético 2a.

[0089] O freio compreende um invólucro 24 com um formato geralmente cilíndrico. O invólucro 24 está centralizado no eixo geométrico A. O freio também compreende uma haste de saída 23. De preferência, a haste de saída é coaxial com a haste de entrada.

[0090] No presente documento, a haste A1 é acionada pelo motor de retroalimentação de força 13a e a haste de saída 23 é conectada ao quadro do manche. A haste A1 é, portanto, móvel em rotação ao redor do eixo geométrico A em relação à haste de saída 23.

[0091] O freio compreende uma pluralidade de discos de freio. Os discos de freio são compreendidos entre uma primeira parede vedada 211 e uma segunda parede vedada 212 do invólucro 24. Os discos de freio compreendem uma primeira série de discos integrados em rotação com a haste A1 e uma segunda série de discos integrados em rotação com a haste de saída 23. Os discos de freio são perfurados em seu centro e centralizados no eixo geométrico A.

[0092] Ao longo do eixo geométrico A, os discos da primeira série de discos alternam com os discos da segunda série de discos.

[0093] Mostrado, em particular, na figura 4 está um primeiro disco 201 integrado com a haste A1 e um segundo disco 202 integrado com a haste de saída 23 (portanto, fixado no presente documento em relação ao quadro). O primeiro disco 201 está voltado para o segundo disco 202.

[0094] Entre as faces laterais do primeiro disco 201 e do segundo disco 202, um volume vedado 220 é fornecido adequado para receber o fluido magneto-reológico 22. O volume vedado 220 é delimitado pelo primeiro disco 201 e pelo segundo disco 202.

[0095] Durante a operação do manche, o fluido magneto-reológico 22 está no estado líquido. A vedação do volume vedado é, de preferência, fornecida por gaxetas nos espaçadores entre os discos. O fluido magneto-reológico pode ser admitido dentro do volume vedado por meio de canais de preenchimento, não mostrados.

[0096] Da mesma maneira, outros volumes vedados são fornecidos entre as faces laterais de outros discos de freio. O fluido magneto-reológico 22 está contido nos ditos volumes vedados.

[0097] Quando a haste A1 pivota ao redor do eixo geométrico A, os discos integrados com a haste A1 da primeira série de discos pivotam em relação aos discos integrados com a haste de saída 23 da segunda série de discos, compartilhando o fluido magneto-reológico contido nos volumes vedados.

[0098] Mediante a influência de um campo magnético aplicado, o fluido magneto- reológico é magnetizado. Dentro do fluido magneto-reológico, partículas em suspensão em um fluido carreador (tipicamente partículas metálicas) se alinham na forma de cadeias de partículas paralelas às linhas do campo magnético aplicado. A resistência do fluido magneto-reológico para cisalhamento é aumentada mediante a influência do campo magnético aplicado.

[0099] O fluido magneto-reológico 22, desse modo, tende a impedir a rotação do primeiro disco 201 em relação ao segundo disco 202. O freio no estado ativado, portanto, se opõe à rotação da haste A1 em relação ao quadro da aeronave.

[0100] A força resistiva exercida pelo fluido magneto-reológico magnetizado é muito maior que o torque resistivo exercido pelo fluido magneto-reológico não magnetizado.

[0101] No exemplo da figura 4, o freio magnético 2a também é associado a um eletroímã 3 configurado para exercer um campo magnético variável nos volumes vedados de fluido magneto-reológico, de modo a variar a resistência ao cisalhamento do fluido magneto-reológico. O eletroímã 3 é, por exemplo, disposto em um lado do freio magnético 2a, próximo aos volumes vedados que contêm o fluido magneto- reológico. O eletroímã 3 é tipicamente usado para simular uma lei de amortecimento, durante a operação normal do manche.

[0102] Mostrada em linhas pontilhadas está uma linha de campo M gerada com uma corrente elétrica que circula nos terminais do eletroímã 3.

[0103] Como uma alternativa, o eletroímã 3 pode ser omitido e a resistência ao cisalhamento do fluido magneto-reológico pode, então, ser exclusivamente modulada como uma função da posição do ímã permanente móvel 4, que será descrita doravante.

[0104] Uma vantagem do exemplo de um freio magnético ilustrado na figura 4 é seu volume pequeno. O freio magnético 2a se acopla e desacopla sob comando dos movimentos de rotação da haste A1 e da haste de saída 23 ao redor de seus respectivos eixos geométricos, por meio de um número pequeno de componentes mecânicos. Esse freio magnético também tem bom desempenho em transmitir o torque resistivo.

[0105] De preferência, o dispositivo de aplicação de força tem nenhum membro de transmissão mecânica, por exemplo, elementos de deflexão ou elementos que realizam uma redução de velocidade, entre o freio magnético 2a e a haste A1 do motor de retroalimentação de força 13a. Em particular, o dispositivo de aplicação de força é, de preferência, desprovido de defletores entre o freio magnético e o motor de retroalimentação de força.

[0106] As vantagens dessa construção são volume reduzido do freio magnético, boa transmissão do torque resistivo à alavanca e boa ergonômica geral do manche lateral que integra esse dispositivo, devido à ausência de variações de torque parasita.

[0107] Uma vantagem adicional é a ausência de partes adicionais que geram atrito entre o freio magnético e a haste de motor. A vida-útil do freio magnético é aprimorada e a presença do dispositivo de aplicação de força tem pouco impacto sobre a faixa de deslocamento angular da alavanca.

[0108] Como uma alternativa, defletores ou partes que realizam uma redução na velocidade de rotação podem ser fornecidos, entre a haste (ou hastes) de entrada de um freio magnético ou os dois freios e a haste (ou hastes) de acionamento do motor (ou motores) de retroalimentação de força.

DISPOSITIVO MAGNÉTICO MÓVEL E MEIOS DE MOVIMENTO DO ELEMENTO MAGNÉTICO MÓVEL

[0109] A Figura 5a ilustra esquematicamente os elementos de um dispositivo de aplicação de força que se conformam à arquitetura da figura 1. Essa figura ilustra uma condição do dispositivo durante a operação normal do manche. É mostrado o freio magnético 2a que fornece o apoio mecânico do motor de retroalimentação de força 13a (não ilustrado na figura), bem como os meios de separação do freio magnético 2a.

[0110] Para maior concisão, apenas o freio magnético 2a e os meios de atuação associados ao mesmo serão descritos doravante. Será entendido que no caso em que o dispositivo de aplicação de força inclui outro freio, como o freio magnético 2b, o último é, de preferência, associado a meio de atuação similar.

[0111] Os meios de atuação do freio compreendem, no presente documento, um eletroímã 3, um ímã permanente móvel 4, meios 5a para separar o ímã permanente móvel em relação ao freio magnético, um circuito magnético 6 e meios para retornar o ímã.

[0112] O ímã permanente móvel 4 é, no presente exemplo, um grampo magnetizado retilíneo que compreende um polo Norte identificado como N na figura, e um polo Sul identificado como S. O grampo retilíneo se estende longitudinalmente ao longo de um eixo geométrico C.

[0113] De preferência, o eixo geométrico C é perpendicular em relação aos planos de extensão dos discos de freio do freio magnético 2a. Um desses planos contém a referência P na figura 5a. Desse modo, o campo magnético produzido pelo ímã permanente móvel 4 nos discos de freio é substancialmente direcionado de modo ortogonal às superfícies dos ditos discos na zona que contém o fluido magneto- reológico.

[0114] O ímã permanente móvel 4 constitui um elemento magnético móvel. Outros dispositivos móveis que têm capacidade para emitir um campo magnético podem ser usados como um complemento ou no lugar do ímã permanente móvel 4.

[0115] Dependendo da distância entre o ímã permanente móvel 4 e o fluido magneto-reológico contido no freio magnético 2a, o campo magnético aplicado nos volumes ocupados pelo fluido magneto-reológico é mais ou menos intenso. A força resistiva exercida pelo dito freio na haste A1 é, portanto, mais ou menos alta dependendo da dita distância.

[0116] O ímã permanente móvel 4 é associado a meios de retorno compreendidos no dispositivo de aplicação de força, que tendem a mover i ímã mais próximo ao freio magnético 2a. No presente documento, os meios de retorno consistem em uma mola 7.

[0117] Uma primeira extremidade da mola 7 é conectada ao ímã permanente móvel 4, tipicamente em um ponto localizado no meio do ímã permanente móvel 4 se o último citado for um grampo magnetizado. Uma segunda extremidade da mola 7 é conectada à parte integrada com o quadro da aeronave.

[0118] Na posição ilustrada na figura 5a, a mola 7 trabalha em expansão e exerce uma força de retorno que tende a pressionar o ímã em direção ao freio magnético 2a.

[0119] Em uma modalidade alternativa, é possível usar um segundo ímã permanente para polarizar o ímã permanente móvel 4 em uma posição próxima ao freio. Quaisquer meios que tenham capacidade para polarizar a ímã permanente móvel 4 em direção à posição próxima, não exigindo fornecimento de energia elétrica para exercer essa polarização sobre o ímã permanente, podem ser usados em combinação com ou no lugar dos meios de retorno.

[0120] Ademais, o ímã permanente móvel 4 é associado a meios de separação compreendidos no dispositivo de aplicação de força, que tendem a separar o ímã do freio magnético 2a.

[0121] Os meios de separação mantêm o elemento magnético móvel (o ímã no presente documento) na posição distante do freio magnético 2a quando os meios de separação são alimentados com energia elétrica, como ilustrado na figura 5a.

[0122] Quando o ímã está na posição distante do freio magnético 2a, o campo magnético aplicado nos volumes ocupados pelo fluido magneto-reológico do freio magnético 2a é insuficiente para magnetizar o dito fluido magneto-reológico.

[0123] Os meios de separação consistem. no presente documento, no solenoide 5a. A polaridade magnética do solenoide é selecionada de modo que, quando uma corrente elétrica circula nos terminais do solenoide, a última exerça uma força magneto-estática sobre o ímã permanente móvel 4 que tende a manter o mesmo na zona na qual o solenoide 5a cria um campo magnético, isto é, de modo a exercer uma força de retorno do ímã permanente móvel 4 em direção ao solenoide 5a.

[0124] Quando o solenoide tem uma corrente elétrica que passa através do mesmo, o mesmo neutraliza os meios de retorno, no presente documento, que neutralizam a mola. A indução do campo magnético gerado pelo solenoide aumenta com a intensidade da corrente elétrica que passa através do mesmo.

[0125] O solenoide é dimensionado de modo que a força magneto-estática que o mesmo exerce sobre o ímã permanente móvel 4 na direção de alongamento da mola seja maior que a força de retorno exercida pela mola.

[0126] O solenoide 5a é alimentado pela mesma fonte de energia que o motor de retroalimentação de força 13a, isto é, a fonte de energia 14 (não ilustrada na figura 5a).

[0127] A título de exemplificação, uma conexão elétrica conecta o solenoide 5a e o motor de retroalimentação de força 13a, e o solenoide é alimentado por meio dessa conexão elétrica.

[0128] De preferência, o solenoide é colocado oposto ao freio magnético 2a em relação ao elemento magnético móvel, isto é, em relação ao ímã permanente móvel 4 no presente documento.

[0129] Vantajosamente, o solenoide 5a é associado a um circuito magnético 6.

[0130] O circuito magnético 6 é integrado ao quadro da aeronave. Quando o ímã permanente móvel 4 está localizado em proximidade ao circuito magnético 6, o circuito magnético 6 canaliza o campo magnético produzido pelo ímã permanente móvel 4.

[0131] No presente exemplo, o circuito magnético 6 tem um formato em U e compreende um corpo central retilíneo no qual o solenoide 5a é posicionado, bem como duas ramificações laterais. O circuito magnético 6, desse modo, se estende em qualquer lado do solenoide 5a. As duas ramificações laterais se estendem do corpo central em direção ao freio.

[0132] A distância entre as duas ramificações laterais do circuito magnético 6 é maior que o comprimento do ímã permanente móvel 4 ao longo do eixo geométrico C. As duas ramificações laterais, desse modo, definem uma cavidade na qual o ímã permanente móvel 4 é recebido quando o ímã está na posição distante do freio magnético 2a.

[0133] Quando o campo magnético do ímã é canalizado pelo circuito magnético 6, o ímã permanente móvel 4 emite um campo magnético desprezível nos volumes ocupados pelo fluido magneto-reológico no freio magnético 2a.

[0134] Desse modo, o circuito magnético 6 garante que, quando o ímã permanente móvel 4 está em uma posição distante do freio magnético 2a, como a posição ilustrada na Figura 5a, o ímã permanente móvel 4 não participe na magnetização do fluido magneto-reológico.

[0135] Como uma alternativa, o dispositivo de aplicação de força pode ser desprovido de um circuito magnético. A faixa de deslocamento do ímã permanente móvel 4 deve, então, ser suficientemente maior do que o ímã pode alcançar, mediante a influência dos meios de separação, uma posição suficientemente distante do freio magnético 2a que o campo magnético exercida sobre o fluido magneto-reológico é desprezível.

[0136] O eletroímã 3 é opcional e permite simular uma lei de amortecimento na alavanca por meio do freio magnético 2a durante a operação normal do manche. O eletroímã 3 é posicionado em proximidade aos discos de freio contidos no freio magnético 2a. O eletroímã 3 emite um campo magnético variável como uma função da corrente elétrica aplicada a seus terminais.

[0137] De preferência, o eletroímã 3 é fixado ao invólucro da aeronave. O eletroímã 3 também é integrado ao quadro da aeronave.

[0138] Se o freio magnético 2a for usado apenas como um "apoio magnético” do motor de retroalimentação de força 13a, o eletroímã 3 não é necessário.

[0139] A Figura 5b ilustra esquematicamente o freio magnético 2a e os meios de atuação, em uma posição distinta daquela ilustrada na figura 5a.

[0140] Na figura 5b, o freio magnético 2a é atuado. A posição atuada do freio corresponde a uma falha elétrica que afeta o motor de retroalimentação de força 13a (não ilustrado na figura).

[0141] No estado mostrado na figura 5b, a fonte de energia 14 é disfuncional. O motor de retroalimentação anterior 13a e os meios de separação 5a (o solenoide, no presente documento) estão, portanto, em uma situação de falha de energia.

[0142] O solenoide é inativado e, portanto, não exerce força magneto-estática sobre o ímã permanente móvel 4. O ímã permanente 4 não é polarizado pelo solenoide em uma direção de separação em relação ao freio magnético 2a.

[0143] Mediante o carregamento dos meios de retorno, no presente documento, a mola 7 que trabalha em expansão, o ímã permanente móvel 4 alcançam, em equilíbrio, uma posição próxima ao freio magnético 2a.

[0144] O ímã permanente móvel 4, portanto, não é mantido distante do freio quando os meios de separação, no presente documento, o solenoide, não são alimentados.

[0145] Na posição próxima ao freio magnético 2a, o ímã permanente móvel 4 gera um campo magnético que passa através do fluido magneto-reológico. Esse campo congela o dito fluido e realiza o bloqueio dos discos. De preferência, o ímã tem capacidade de produzir, nos volumes ocupados pelo fluido magneto-reológico, um campo magnético de indução maior que um limiar predeterminado compreendido entre 0,1 Tesla e 10 Tesla. O limiar predeterminado corresponde ao campo necessário para magnetização do fluido magneto-reológico e acoplamento da haste de entrada e da haste de saída do freio magnético 2a.

[0146] Devido à interrupção ou à falha de fornecimento de energia elétrica para o solenoide, o freio magnético 2a é disparado de modo passivo. Uma força resistiva, oposta à rotação da alavanca 1 ao redor do eixo geométrico de rolagem X, é exercida sobre a haste A1.

EXEMPLO DE OPERAÇÃO DO DISPOSITIVO DE APLICAÇÃO DE FORÇA

[0147] Descrita no presente documento está uma operação do manche que integra o dispositivo de aplicação de força que se conforma às Figuras 5a e 5b, seguindo um evento de pane que afeta uma fonte de energia do motor de rolagem de retroalimentação de força 13a. O freio magnético 2a é, então, o apoio mecânico do motor de retroalimentação de força 13a para impedir uma rotação da alavanca do manche ao redor do eixo geométrico de rolagem X.

[0148] Será entendido que se o dispositivo de aplicação de força compreender um motor de arfagem de retroalimentação de força associado 13b e freio, a operação do dispositivo de aplicação de força é similar para o apoio mecânico do motor de arfagem.

[0149] Logo antes da ocorrência da pane, o dispositivo está no estado mostrado na Figura 5a.

[0150] Durante a falha elétrica que afeta a fonte de energia 14, no presente documento, durante uma indisponibilidade generalizada de energia elétrica, os meios de separação 5a são afetados no mesmo grau que o motor de retroalimentação de força 13a. Como uma alternativa, o evento de pane pode ser uma falha no processamento ou na comunicação de sinais de controle que incluem o ponto definido de força para o motor. Os meios de separação 5a, então, não exercem uma força de separação suficiente sobre o ímã permanente 4 para manter o mesmo na posição distante do freio. Os meios de separação 5 são, por exemplo, cortados.

[0151] A mola 7, para sua parte, não é afetada pela falha elétrica. A força de retorno exercida na direção D (visível na figura 5b) sobre o ímã permanente 4 é, portanto, mantida. O resultado é um deslocamento do ímã em direção ao freio.

[0152] O deslocamento faixa do ímã é dimensionado de modo que o ímã alcance uma posição na qual o mesmo exerce um alto campo magnético sobre o fluido magneto-reológico do freio magnético 2a.

[0153] Em particular, no caso em que o dispositivo de aplicação de força inclui um circuito magnético 6, o ímã permanente 4 é movido para fora do circuito magnético durante a interrupção de fornecimento de energia elétrica dos meios de separação 5a.

[0154] Mediante a influência desse campo magnético, o fluido magneto-reológico dentro do freio magnético 2a tem sua resistência ao cisalhamento aumentada. O freio é ativado.

[0155] O freio é dimensionado de modo que siga sua ativação, a alavanca é bloqueada em pivotação ao redor do eixo geométrico de rolagem, mediante a influência da resistência ao cisalhamento do fluido magneto-reológico. De preferência, o dispositivo de aplicação de força tem outro freio para também bloquear a alavanca ao redor do eixo geométrico de arfagem.

[0156] Opcionalmente, uma vez bloqueado, o manche passa para um modo de controle baseado em força.

[0157] No modo de controle baseado em força, o sensor de força de rolagem 17a e o sensor de força de arfagem 17b assumem a partir dos sensores de posição e/ou velocidade 18a e 18b nos eixos geométricos de rolagem e arfagem da alavanca, para controlar as partes móveis da aeronave. A alavanca permanece bloqueada pela duração do modo de controle baseado em força.

[0158] O modo de controle baseado em força pode, então, ser desativado quando a falha elétrica que afeta a fonte de energia do motor de retroalimentação de força é solucionada.

[0159] O freio magnético, desse modo, forma um apoio mecânico, que impede o manche de comutar para um modo no qual piloto possa pivotar livremente a alavanca. O freio magnético tem capacidade para bloquear a cadeia cinemática da alavanca.

[0160] Como uma alternativa, é possível integrar o freio magnético na lei de força exercida sobre a alavanca no caso de operação normal do manche. O freio magnético é, então, não ativado apenas no caso de interrupção de energia elétrica dos meios de separação do ímã permanente. O freio participa na retroalimentação de força, como um complemento aos motores elétricos de retroalimentação de força.

[0161] A operação do dispositivo de aplicação de força descrita acima é vantajosa devido ao fato de que a atuação do freio (ou freios) magnético no caso de falha elétrica é passiva. Nenhuma intervenção humana, ou qualquer membro de controle específico que teria que ter sua própria energia elétrica disponível, é necessário.

Claims

1. Dispositivo de aplicação de força para um manche de uma aeronave, em que o manche compreende uma haste (A1) e uma alavanca de controle (1) configuradas para acionar a haste (A1) em rotação ao redor de um primeiro eixo geométrico (A), em que o dispositivo compreende: - um freio magnético (2a) que inclui: - uma parte de frenagem (201) conectada à haste (A1), - um volume (220) que contém um fluido reológico (22) em contato com a parte de frenagem, em que a resistência ao cisalhamento do fluido reológico é variável como uma função de um campo magnético aplicado ao fluido reológico, - um motor de retroalimentação de força (13a) configurado para exercer uma força resistiva em oposição à rotação da haste (A1) ao redor do primeiro eixo geométrico (A), - uma fonte de energia (14) do motor de retroalimentação de força (13a), em que o dispositivo é caracterizado pelo fato de que compreende: - um elemento magnético móvel (4) que tem uma posição próxima ao freio magnético e uma posição distante do freio magnético, em que o elemento magnético móvel emite um campo magnético no volume na posição próxima, em que o elemento magnético móvel (4) é polarizado em direção à posição próxima, - meios de separação (5a) configurados para manter o elemento magnético móvel (4) na posição distante quando os meios de separação são alimentados com energia elétrica pela fonte de energia (14), e configurados para não manter o elemento magnético móvel na posição distante quando os meios de separação não são alimentados.

2. Dispositivo de aplicação de força, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que também compreende meios de retorno (7) configurados para exercer uma força de retorno sobre o elemento magnético móvel (4) que tende a deslocar o elemento magnético na posição próxima, em que a força de retorno é menor que uma força de separação exercida sobre o elemento magnético móvel (4) pelos meios de separação (5a) quando os meios de separação são alimentados.

3. Dispositivo de aplicação de força, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os meios de separação (5a) compreendem um solenoide, em que o solenoide é, de preferência, colocado oposto ao freio magnético (2a) em relação ao elemento magnético móvel (4).

4. Dispositivo de aplicação de força, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os meios de separação compreendem um circuito magnético (6) que define uma cavidade, em que o circuito é disposto de modo que a cavidade receba o elemento magnético móvel (4) na posição distante.

5. Dispositivo de aplicação de força, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o fluido reológico (22) compreende um fluido magneto-reológico ou um pó magnético.

6. Dispositivo de aplicação de força, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o freio magnético (2a) compreende uma parte fixada (202) montada sobre um quadro do manche, em que a parte fixada delimita, com a parte de frenagem (201), o volume (220).

7. Dispositivo de aplicação de força, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o elemento magnético móvel (4) compreende um ímã permanente.

8. Dispositivo de aplicação de força, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a parte de frenagem compreende um disco de freio (201) que se estende em um plano de extensão, em que o ímã permanente se estende ao longo de um eixo geométrico (C) perpendicular ao plano de extensão.

9. Dispositivo de aplicação de força, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o elemento magnético móvel (4) tem capacidade de produzir um campo magnético de indução no volume (220) maior que um limiar compreendido entre 0,1 Tesla e 10 Tesla.

10. Dispositivo de aplicação de força, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que também compreende um eletroímã (3) configurado para gerar um campo magnético variável no volume (220).

11. Dispositivo de aplicação de força, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que também compreende uma junta mecânica (12) integrada em rotação com a alavanca (1) ao redor de um segundo eixo geométrico (X), e que compreende um sensor de força (17a) configurado para medir uma força exercida sobre a junta mecânica (12) ao redor do segundo eixo geométrico.

12. Dispositivo de aplicação de força, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, em que a alavanca de controle (1) também aciona uma haste adicional (A2) em rotação ao redor de um terceiro eixo geométrico (B), em que o dispositivo também é caracterizado pelo fato de que compreende: - um freio magnético adicional (2b) com capacidade para exercer uma força resistiva para impedir uma rotação da haste adicional ao redor do terceiro eixo geométrico, em que o dito freio adicional compreende um volume de fluido reológico adicional, - um motor de retroalimentação de força adicional (13b) configurado para exercer uma força resistiva em oposição à rotação da haste adicional ao redor do terceiro eixo geométrico, - um elemento magnético móvel adicional que tem uma posição próxima ao freio adicional e uma posição distante do freio adicional, em que o elemento magnético móvel adicional emite um campo magnético no volume de fluido reológico adicional na posição próxima, em que o elemento magnético móvel adicional está polarizado em direção à posição próxima ao freio adicional, - meios de separação adicionais (5b) configurados para manter o elemento magnético móvel adicional na posição distante do freio adicional.

13. Manche ativo de aeronave caracterizado pelo fato de que compreende: - um dispositivo de aplicação de força, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, - uma alavanca de controle (1) móvel em rotação ao redor de um segundo eixo geométrico (X), em que a rotação da haste (A1) ao redor do primeiro eixo geométrico (A) é conectada à rotação da alavanca de controle (1) ao redor do segundo eixo geométrico (X).

14. Manche, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que também compreende um computador (15) configurado para transmitir um sinal de controle para o motor de retroalimentação de força (13a), em que a força resistiva exercida sobre a haste (A1) pelo motor de retroalimentação de força (13a) durante a operação do manche é uma função de um valor de força de ponto definido codificado no sinal de controle.

15. Manche, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a fonte de energia (14) do dispositivo de retroalimentação de força é configurada para suprir energia para o computador (15), e em que os meios de separação (5a) são configurados para serem desativados no caso de uma falha elétrica que afeta o computador (15).

16. Uso de um dispositivo de aplicação de força, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que é para impedir, durante uma falha elétrica que afeta a fonte de energia (14) do motor de retroalimentação de força (13a), uma rotação da haste (A1) ao redor do primeiro eixo geométrico (A).