CA2656288A1

CA2656288A1 - Dispositif pour le deplacement autonome d'un aeronef au sol

Info

Publication number: CA2656288A1
Application number: CA002656288A
Authority: CA
Inventors: Serge Roques; Didier Reynes
Original assignee: Individual
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2006-06-28
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2008-01-03
Also published as: CN101506041A; JP2009541142A; US20090294577A1; EP2038173A1; FR2903072A1; FR2903072B1; RU2009102659A; WO2008001013A1

Abstract

Pour permettre de manière autonome le roulage d'un aéronef au sol, un sys tème entraîne en rotation au moins une roue de l'aéronef. La roue est couplé e à des moyens d'entraînement en rotation (4) comportant au moins un moteur couplé à ladite roue par un ensemble de transmission mécanique (42) comporta nt un réducteur mécanique (6) dont le rapport de réduction est continûment v ariable, pour un angle de rotation limité de la roue (10) de l'aéronef, au m oyen de roues spirales (61, 62) dont les rayons varient continûment sur sens iblement un tour desdites roues spirales et dont le rapport de réduction est constant sans limitation d'angle de rotation de la roue (10) de l'aéronef e n dehors dudit angle de rotation limité. Le rapport de réduction continûment variable est utilisé pour augmenter le couple fourni au démarrage par les m oyens d'entraînement sans augmenter les capacités du moteur afin d'obtenir l e couple initial nécessaire à la mise en rotation des roues de l'aéronef au démarrage.

Description

Dispositif pour le déplacement autonome d'un aéronef au sol La présente invention appartient au domaine du roulage au sol des aéronefs.
Plus particulièrement l'invention concerne un dispositif destiné à assurer le déplacement de I'aéronef au sol sans nécessiter de moyens extérieurs à
l'aéronef ni la mise en route des moteurs de propulsion.
En dehors des phases de vol les aéronefs doivent pouvoir être déplacés au sol entre différentes aires de stationnement ou entre les aires de décollage ou d'atterrissage et les aires de stationnement.
Pour assurer ces déplacements au sol, les aéronefs sont en général équipés de roues, dont certaines peuvent être orientables. Suivant les circonstances deux modes de déplacement sont aujourd'hui mis en oeuvre dans l'exploitation des aéronefs civils.
Un premier mode, généralement utilisé entre les aires de stationnement ou pour faire reculer les avions depuis les terminaux d'aérogare consiste à
tracter ou à pousser l'avion avec des moyens sols, par exemple un véhicule terrestre spécifique utilisant une barre de traction.
Le second mode, largement mis en aeuvre par les aéronefs pour le roulage entre une aire de stationnement et une aire d'envol ou d'atterrissage consiste à
utiliser les moteurs de propulsion de l'aéronef, moteurs à hélices ou à réaction, pour créer une force de poussée suffisante sur l'aéronef pour en assurer le déplacement sur ses roues.
Le premier mode présente le défaut de nécessiter des moyens, en matériels et en personnels, indépendant de l'avion. Pour des raisons de sécurité en particulier de tels moyens ne sont pas souhaitables sur les aires de roulage des

2 aéronefs pour rejoindre une aire de décollage et leur utilisation est en général limitée aux mouvements des aéronefs entre les aires de stationnement.
Le second mode pour sa part, s'il présente l'avantage de l'autonomie de l'aéronef pour assurer son roulage s'avère pénalisant à plusieurs titres pour l'utilisation des aéronefs modernes et pour l'exploitation des aéroports.
En effet, au sol les moteurs de propulsion de l'aéronef sont des sources de pollutions sonore et atmosphérique dans l'environnement immédiat des aéroports, sources de pollutions qui sont de moins en moins tolérées. Ces pollutions sont d'autant plus importantes que le nombre de mouvements d'aéronefs augmente et que l'encombrement des aéroports impliquent des temps de roulage et d'attente pour les aéronefs qui s'allongent de plus en plus. Une autre conséquence des temps de roulages et d'attentes longs est la consommation excessive en carburant des moteurs de propulsion qui peut entamer le carburant prévu pour le vol et dans les cas extrêmes obliger au retour de l'aéronef a son point de stationnement pour compléter la quantité de carburant emporté pour la mission.
Ces problèmes sont connus de longue date, même s'ils n'avaient pas par le passé le caractère critique et généralisé qu'ils ont aujourd'hui, et divers dispositifs ont été imaginés pour permettre le roulage de l'avion de manière autonome sans nécessiter l'utilisation des moteurs de propuision.
Ainsi il est connu pour permettre un déplacement au sol de l'avion par ses moyens propres d'entraîner une ou plusieurs roues du train d'atterrissage au moyen d'un moteur spécifique pour cet usage.
Un tel moteur spécifique est par exemple un moteur électrique, un moteur pneumatique ou un moteur hydraulique alimenté par un générateur de puissance à bord de l'avion.

3 PCT/FR2007/051545 Le brevet FR 2 065 734 présente une solution pour entraîner les roues par un moteur hydraulique agencé sur l'axe d'une roue et qui suivant le mode de réalisation dispose ou non de moyens mécaniques pour embrayer et débrayer le moteur, et un ensemble de pignons associés, et la roue.
Un inconvénient d'un tel dispositif est lié en particulier aux limitatïons du moteur hydraulique.
Ces limitations sont au nombre de trois au moins à bord d'un aéronef conventionnel.
D'une part il est nécessaire de créer un circuit hydraulique spécifique ce qui peut s'avérer contraignant pour une installatïon sur un aéronef compte tenu des puissances et débits nécessaires.
D'autre part la puissance hydraulique est généralement fournie sur les aéronefs par les moteurs de propulsion et le fonctionnement moteur de propulsion à l'arrêt implique donc d'installer une génération spécifique par exemple sur un groupe auxiliaire de puissance.
Enfin les aéronefs modernes sont équipés de roues dont les pneumatiques travaillent avec des pressions de gonflage élevées, fréquemment supérieures à

bars, et un écrasement statique important de l'ordre de 300/o de la section du pneumatique, beaucoup plus élevé que pour un véhicule terrestre conventionnel.
Pour ces raisons le couple à appliquer à la roue pour entraîner la roue en rotation à partir d'une position arrêtée est très supérieur à celui qui doit être appliqué
lorsque l'avion est dans une phase de roulage.
Fonction des caractéristiques des pneumatiques et de leurs charges, le ratio entre les deux couples peut atteindre trois, voir dépasser cette valeur dans des situations particulières.

4 Il est donc nécessaire que l'ensemble du ou des moteurs et des moyens de couplage desdits moteurs aux roues, comportant un éventuel réducteur, soit calculé pour fournir le couple nécessaire au démarrage du roulage ce qui conduit à
un ensemble surdimensionné pendant le roulage.
Le moteur d'entraînement de la roue peut également être un moteur pneumatique mais dans ce cas les couples et les puissances devant être développés nécessitent des débits d'air important qui pénalisent l'installation du dispositif en raison des diamètres des tuyaux nécessaires au transport de l'air, des risques d'éclatement liés aux pressions élevées. En outre l'échappement de l'air à
la sortie du moteur est une source de pollution sonore qui va à l'encontre du problème à résoudre.
Le moteur d'entraînement de la roue peut également être un moteur électrique mais, bien que le couple d'un moteur électrique puisse être modifié
en fonctionnement en agissant sur l'alimentation électrique dudit moteur, il est difficile de faire varier ledit couple dans tout le domaine nécessaire sans dimensionner les moyens d'entraînement au-delà de ce qui est nécessaire pour le roulage établi.
Afin d'assurer le déplacement autonome d'un aéronef au soi sans utiliser la force générée par les moteurs de propulsion, l'invention propose un dispositif d'entraînement d'au moins une roue de l'aéronef par un moteur associé à la roue et dont ledit moteur est couplé à ladite roue par des moyens d'entraînement comportant un réducteur mécanique dont le rapport de réduction est variable continûment, pour un angle de rotation limité de la roue de l'aéronef, au moyen de roues spirales à rayons continûment variables sur sensiblement un tour desdites roues spirales et dont le rapport de réduction est constant en dehors dudit angle de rotation limité, de telle sorte que le couple délivré à la roue de l'aéronef par les moyens d'entraînement soit plus élevé au démarrage du roulage de l'aéronef que lors du roulage établi avec un moteur dont le couple est essentiellement déterminé par les conditions de roulage établi.
De préférence, le rapport de réduction continûment variable pour un angle

5 de rotation limité de la roue de l'aéronef décroît entre une première position extrême lorsque la roue de l'aéronef est immobile et une seconde position extrême lorsque la roue de l'aéronef est entraînée en rotation au-delà de l'angle de rotation limité pour assurer une transition continue entre la position arrêtée de l'aéronef et le roulage établi dudit aéronef.
Afin d'éviter une discontinuité du couple lorsque les moyens d'entraînement sont engagés dans le mode à rapport de réduction constant, le rapport de réduction continûment variable lorsque les moyens d'entraînement sont à la seconde position extrême est sensiblement égal au rapport de réduction constant.
Dans une forme de réalisation qui permet de limiter les dimensions de l'ensemble réducteur entraîné en rotation, le passage du mode à rapport de réduction variable au mode à rapport de réduction constant est réalisé au moyen d'un réducteur mécanique qui comporte des moyens de sélection, embrayages et ou clavettes, pour passer du mode de transmission à rapport de réduction continûment variable au mode de transmission à rapport de réduction constant.
Dans une autre forme de réalisation qui évite la mise en oeuvre de moyens de couplage comportant des moyens de sélection tels que clavettes ou embrayages, une des roues spirales est solidaire d'un réducteur dont:
- le rapport de réduction est constant et sensiblement égal au rapport de réduction le plus faible des roues spirales, et - l'axe d'un arbre d'entrée dudit réducteur est colinéaire avec l'axe d'un arbre de sortie solidaire d'une roue spirale, et

6 - les roues spirales comportent des butées qui immobilisent lesdites roues spirales l'une par rapport à l'autre lorsque les moyens d'entraînement sont dans la seconde position extrême, et - ledit réducteur et les roues spirales sont solidaires d'un support, tel qu'un plateau ou un carter de réducteur, apte à être entraîné dans un mouvement de rotation d'ensemble autour de l'axe des arbres d'entrée et de sortie de telle sorte que l'arbre de sortie soit entraîné en rotation à la vitesse que l'arbre d'entrée.
Afin d'adapter la dimension du ou des moteurs des moyens d'entraînement simultanément aux conditions de mise en mouvement et de roulage établi, le rapport de réduction du réducteur mécanique continûment variable varie entre les deux positions extrêmes sensiblement dans le rapport des couples d'entraînement nécessaires pour d'une part assurer le roulage établi de l'aéronef et d'autre part assurer la mise en mouvement de l'aéronef à partir d'une position statique.
De préférence pour limiter la masse des moyens d'entraînement qui sont installés sur l'aéronef, une seule roue de l'aéronef est entraînée en rotation pour assurer le roulage de l'avion ou, lorsque la force à développer ne peut pas être générée par le contact d'une seule roue, deux ou plusieurs roues sont entraînées en rotation pour assurer le roulage de l'avion.
En fonction de la force à transmettre la ou les roues de l'aéronef sont des roues d'un train avant ou bien des roues d'un train principal de l'aéronef, de préférence d'un train avant en raison de la plus grande simplicité des trains avant qui ne sont en général pas équipés de freins.
Suivant l'énergie disponible à bord de l'aéronef, en particulier de l'énergie délivrée par un groupe auxiliaire de puissance, la ou les roues entraînées en rotation sont entraînées au moyen d'un ou de plusieurs moteurs électriques, d'un

7 ou de plusieurs moteurs hydrauliques, d'un ou de plusieurs moteurs pneumatiques.
Afin de limiter les contraintes mécaniques dans les moyens d'entraînement lorsque l'aéronef est en mouvement sans l'utilisation du dispositif d'entraînement autonome suivant l'invention, avantageusement les moyens d'entraînement sont aptes à être découplés des roues, de préférence au plus prés de la roue, par exemple au moyen d'un dispositif d'embrayage.
Afin de limiter les contraintes mécaniques dans les moyens d'entraînement, en particulier au moment de la mise en rotation des roues lors de l'atterrissage de l'aéronef, la ou les roues entraînées en rotation pour assurer le roulage de l'aéronef ont, au moins temporairement lorsque lesdites roues n'assurent pas le roulage de l'aéronef, leurs vitesses de rotation asservies à la vitesse de l'aéronef par rapport au soi de sorte que la vitesse tangentielle desdites roues soit sensiblement égale à la vitesse de l'aéronef par rapport au sol.
De préférence, pour éviter que les moteurs de propulsion soient en fonctionnement pendant le roulage de l'aéronef, l'énergie nécessaire au roulage de l'aéronef est produite par au moins un groupe auxiliaire de puissance.
Dans un mode de fonctionnement particulier ou alternatif, l'énergie nécessaire au roulage de l'aéronef est produite par au moins un moteur de propulsion de l'aéronef, par exemple lorsque ledit moteur de propulsion est nécessairement en fonctionnement lors d'une phase d'approche précédant un atterrissage de l'aéronef ou lorsque au moins un moteur est en fonctionnement au ralenti au sol.
Le fonctionnement du ou des moteurs d'entraînement est géré par des moyens de contrôle et de commande comportant une commande dans le poste de pilotage, ladite commande dans le poste de pilotage étant avantageusement une

8 commande existante telle que la commande de contrôle de la puissance des moteurs de propulsion.

La description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention est faite en référence aux figures qui représentent:
Figure 1 : un schéma d'un système suivant l'invention et de ses principaux éléments à bord d'un aéronef;
Figure 2 : un schéma d'une roue équipée de moyens d'entraînement;
Figure 3: le principe de fonctionnement d'un réducteur à rapport de réduction continûment variable;
Figure 4 : le réducteur de la figure 3 dans un mode de fonctionnement dans lequel l'arbre de sortie est entraîné à la même vitesse que l'arbre d'entrée;
Figure 5: une vue schématique du réducteur des figures 3 et 4 montrant l'agencement des roues d'entraînement et des différents arbres de transmission.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 1 un dispositif pour le déplacement autonome d'un avion 1 au sol sans nécessiter l'utilisation des moteurs de propulsion 10 comporte a- au moins une source de puissance 2 à bord de l'aéronef apte à délivrer une puissance électrique suffisante pour le roulage de l'aéronef;
b- des moyens d'entraînement 4 d'au moins une roue 10 de l'aéronef, lesdits moyens d'entraînement comportant au moins un moteur électrique 41;
c- des moyens de distribution 3 de l'énergie électrique;
d- des moyens de commande et de contrôle 5 du dispositif.
La source de puissance 2 est avantageusement un groupe auxiliaire de puissance, dit APU, qui sur la plupart des aéronefs modernes est déjà utilisé
pour alimenter en air comprimé et en électricité l'aéronef lorsque celui-ci n'est pas

9 raccordé à des ressources sol et qu'aucun moteur de propulsion 6 n'est en fonctionnement. Le groupe auxiliaire est apte à délivrer au moins la puissance nécessaire pour assurer le roulage continu de l'aéronef et le cas échéant pour surpasser les efforts nécessaires pour vaincre la déformation statique des pneumatiques et pour démarrer le roulage si une puissance supérieure s'avère nécessaire pour cette phase de démarrage du roulage. Cette puissance est fonction des caractéristiques propres à chaque modèle d'aéronef et des moyens de couplage entre le ou les moteurs électriques et la ou les roues entraînées en rotation.
Dans une forme simple de réalisation, les moyens d'entraînement 4 comporte un moteur électrique 41 couplé à une roue 10 au moyen d'un ensemble de transmission mécanique 42.
Le couplage peut être réalisé par tout moyen connu, par exemple par friction d'un galet entraîné en rotation sur le pneumatique de la roue ou sur une zone déterminée de la jante de la roue, par chaînes, par courroies, par pignons à
dents...
Le dit ensemble de transmission mécanique 42 comporte entre le moteur électrique 41 et la roue 10 de l'avion un réducteur mécanique 6, dont le principe est présenté sur les figures 3, 4 et 5, à rapport de réduction continûment variable au moyen de roues d'entraînement 61, 62 tournant chacune autour d'un axe de rotation, respectivement 610, 620, par exemple des roues munies de dents, et dont la distance de la périphérie à l'axe de rotation varie continûment sur un tour desdites roues ou sur une fraction de tour. La périphérie desdites roues suit une portion de spirale de telle sorte que sur un tour, ou sur une fraction de tour, desdites roues, qui sont identifiées dans la suite de l'exposé comme les roues spirales, le rapport de réduction entre les arbres de rotation des deux roues varie en fonction de la position angulaire relative des deux roues spirales dans un rapport choisi et déterminé par les paramètres de la spirale. De tels réducteurs à
rapports de réduction continûment variables sont connus. Le brevet US 3098399 décrit un exemple de réalisation utilisant un tel réducteur.
5 Le dit ensemble de transmission comporte également des moyens, non représentés, par exemple des embrayages ou des systèmes à clavettes, qui permettent de découpler le réducteur 6 à rapport de réduction continûment variable de la roue 10 et de coupler le moteur électrique 41 à la roue 10 sans rapport de réduction ou avec un rapport de réduction constant. De tels moyens

10 sont connus et utilisés dans les dispositifs de transmission mécanique et ils peuvent prendre des formes très diverses.
Le dit ensemble de transmission comporte également, lorsque le découplage complet des moyens d'entraînement de la roue entraînée est souhaité dans certains mode de fonctionnement de l'aéronef, des moyens de couplage /
découplage, non représentés, qui permettent de séparer mécaniquement l'ensemble de transmission et la roue. Ces moyens de couplage / découplage prennent par exemple la forme d'embrayages ou de moyens de déplacement de galets ou de pignons d'entraînement.
Dans le présent ensemble de transmission mécanique 42 lorsque le moteur électrique 41 tourne dans un sens à partir d'une position arrêtée de l'avion 1, le réducteur à rapport de réduction continûment variable 6 est dans une position présentée sur la figure 3a correspondant au plus grand taux de réduction du dit ensemble, c'est à dire que la roue spirale motrice 61 est en contact sur son plus petit rayon avec la roue spirale entraînée 62 sur son plus grand rayon. Au fur et à
mesure de la rotation de la roue spirale 61 entraînée par le moteur, dite roue spirale motrice ou M, le rapport de réduction de l'ensemble de transmission

11 diminue comme présenté sur la figure 3b en raison de l'évolution des rayons entre la roue spirale M 61 et la roue spirale 62 entraînée par la roue M, dite roue spirale entraînée ou E, correspondants au point de contact entre lesdites roues, jusqu'à
atteindre la position extrême présentée sur la figure 3c ou le rapport de réduction du réducteur 6 à rapport continûment variable est minimal. La configuration de l'ensemble de transmission mécanique est alors modifiée pour utiliser un taux de réduction constant entre le moteur 41 et la roue 10.
De préférence, les caractéristiques des éléments utilisés pour réaliser l'ensemble de transmission 42 sont choisies pour que le taux de réduction dans la configuration à taux de réduction constant corresponde sensiblement au taux de réduction le plus faible de la configuration à taux continûment variable, c'est à dire lorsque ledit ensemble 42 passe du mode variable au mode constant. Ce choix des taux de réduction permet de garantir une transition sans variation brusque notable du couple au moment du changement de mode, variation qui serait préjudiciable au confort des passagers de l'aéronef et à la tenue mécanique des moyens d'entraînement 4.
Dans une forme particulière de réalisation, les roues spirales 61, 62 du réducteur à rapport de réduction continûment variable comportent des butées 611, 621 de telle sorte que lorsque le taux de réduction minimum est atteint, situation présentée sur la figure 3c, les roues spirales se trouvent immobilisées l'une par rapport à l'autre et sont, dans le cas où il n'est pas choisi d'utiliser de moyens pour découpler le réducteur à rapport de réduction variable, entraînées dans un mouvement de rotation d'ensemble, comme présenté sur les figures 4a et 4b, par le moteur électrique 41.
Pour cela le réducteur 6 à rapport de réduction continûment variable comporte des arbres d'entrée 63 côté moteur 41 et de sortie 64 côté roue 10 dont

12 les axes sont alignés. Ce résultat est obtenu au moyen d'un ensemble réducteur dont le rapport de réduction est inverse de celui obtenu au moyen des roues spirales lorsque ces dernières arrivent sur leurs butées.
Dans l'agencement proposé sur la figure 5 qui correspond également aux figures 3 et 4 la roue spirale M est solidaire au moyen d'un arbre de rotation commun 67 d'une roue de rayon constant 65 entraînée par une roue de rayon constant 66 solidaire de l'arbre d'entrée 63. Les roues à rayons constants 65, forment un réducteur dont le rapport de réduction est fonction de la valeur des rayons. Les arbres d'entrée et de sortie 63, 64 ainsi que l'arbre commun 67 sont maintenus dans des paliers ou des roulements solidaires d'une structure de maintien, par exemple un boîtier, non représenté sur les figures.
Lorsque les deux roues spirales 61, 62 sont immobilisées l'une par rapport à
l'autre, les roues à rayons constants 65, 66 se trouvent également immobilisées l'une par rapport à l'autre et par rapport aux roues spirales. Les arbres d'entrée 63 et de sortie 64 sont alors solidarisés du fait du blocage de positions relatives des différentes roues et tournent à la même vitesse, ainsi que la structure de maintien, autour de l'axe 620 commun aux deux arbres d'entrée et de sortie 63, 64. Cet agencement permet d'éviter les moyens d'embrayage mécanique pour passer du mode de transmission à rapport de réduction variable au mode de transmission à rapport de réduction constant.
D'autres agencements des différents arbres et pignons sont possibles pour atteindre le même résultat, par exemple avec un arbre d'entrée solidaire de la roue spirale M 61, un arbre de sortie solidaire de la roue à rayon constant 65 et un arbre de liaison entre la roue spirale E 62 et la roue à rayon constant 66.
Avantageusement les roues à rayons constants 65, 66 sont les pignons d'un engrenage et le rayon de la roue 66 solidaire de l'arbre d'entrée 63 est égal au

13 PCT/FR2007/051545 plus petit rayon de la roue spirale E62 et le rayon de la roue65 solidaire de la roue spirale M61 est égal au plus grand rayon de la roue spirale M de sorte que l'arbre de sortie 64 tourne à la même vitesse que l'arbre d'entrée 63 au moment où des roues spirales 61, 62 les butées 611, 612 arrivent en contact.
Lorsque l'aéronef n'est pas entraîné par le dispositif d'entraînement, les moyens d'entraînement sont de préférence découplés de la roue afin de ne pas générer de couple résistant et de ne pas risquer d'être endommagé, en particulier par la mise en rotation rapïde des roues à l'atterrissage.
Dans une forme de réalisation alternative, les moyens d'entraînement sont couplés en permanence à la roue et, lorsque la situation le nécessite, le dispositif d'entraînement est asservi à la vitesse soi de l'aéronef de sorte que le moteur entraîne la roue couplée pour que sa vïtesse tangentielle corresponde à la vitesse par rapport au sol de l'avion. Ce mode est avantageusement mis en oeuvre avant l'atterrissage de telle sorte que lorsque la roue couplée aux moyens d'entraînement touche le sol celle ci est déjà en rotation et ne subit aucune accélération brutale susceptible d'endommager les moyens d'entraînement, moteur ou réducteur mécanique. Dans ce mode particulier de fonctionnement les moteurs de propulsion sont en fonctionnement et sont avantageusement utilisés comme source de puissance pour générer l'énergie électrique nécessaire au dispositif. En outre la puissance nécessaire est relativement modérée puisque les roues ne sont pas encore en contact avec le sol et que leur mise en rotation n'implique pas le déplacement de la masse de l'avion.
Les moyens d'entraînement sont raccordés à la source de génération d'énergie électrique 2 par des moyens de commutation électrique, contacteurs ou relais statiques, adaptés aux puissances considérées. Avantageusement lesdits moyens de commutation sont raccordés au réseau de distribution de l'énergie

14 électrique de l'aéronef ce qui permet d'utiliser le groupe auxiliaire de puissance 2 comme source d'énergie mais le cas échéant d'autres sources comme celles liées aux moteurs 6, en particulier dans les phases d'atterrissage comme déjà
considéré.
Suivant la technologie utilisée pour le moteur électrique 41, celui ci est contrôlé en couple et en vitesse par un calculateur de contrôle 51 qui agit sur l'alimentation du moteur en fonction de paramètres issus d'autres systèmes de l'aéronef et dont les principaux sont présentés dans la suite de l'exposé.
Ledit calculateur de contrôle et ou d'autres moyens de l'avion 1 avec lequel il est en relations fonctionnelles agissent également sur des systèmes de l'aéronef qui interagissent avec le dispositif, lors du roulage ou de sa préparation.
Afin de contrôler le fonctionnement du dispositif, celui reçoit notamment:
- des informations relatives à l'état de l'avion et à son statut, par exemple au sol ou en vol ;
- des informations d'état des différents systèmes et des ressources qui sont nécessaires au fonctionnement correct et sûr du dispositif. Ces informations sont relatives à la disponibilité de l'énergie électrique, mais également à l'activation de certains autres systèmes notamment le système de freinage qui doit impérativement être opérationnel lorsque l'avion roule seul pour des raisons de sécurité.
- une information équivalente à une consigne de vitesse ou à une force de déplacement. Dans un mode primaire de fonctionnement, cette information correspond à un ordre donné par l'équipage de l'aéronef qui commande le roulage. Avantageusement l'organe de commande 52 utilisé en vol pour la commande de poussée ou de la puissance des moteurs de propulsion, lesdits moteurs de propulsion étant à l'arrêt, est utilisée pour générer cette information ce qui a pour bénéfice de ne pas nécessiter la mise en place de commandes supplémentaires dans le poste de pilotage et de ne pas modifier le comportement de l'équipage qui dans la plupart des aéronefs utilise 5 cette commande pour contrôler la poussée des moteurs de propulsion pendant le roulage. Dans un mode de fonctionnement de plus haut niveau, l'information est élaborée par un système de roulage automatique qui est apte à gérer des déplacements au sol de l'aéronef, par exemple en fonction d'informations de trafic au sol.
10 Lorsque les moteurs de propulsion sont en fonctionnement, en particulier dans une phase d'atterrissage ou de roulage aux moteurs, et que les moyens d'entraînement ne sont pas débrayés, l'information correspond avantageusement à une consigne de vitesse de roue qui minimise les efforts dans les moyens

15 d'entraînement pour éviter un endommagement desdits moyens.
- Les positions relatives des roues spirales 61, 62 qui déterminent le rapport de réduction des moyens d'entraînement 4 et des différents moyens d'embrayage si de tels moyens sont mis en oeuvre.
Outre le contrôle de l'alimentation en énergie du moteur 41 des moyens d'entraînement 4, le calculateur 51 génère les ordres vers les éventuels moyens d'embrayage débrayage des moyens d'entraînement. Ledit calculateur transmet également aux autres systèmes de l'aéronef les informations sur le fonctionnement du dispositif, par exemple vitesse de la roue entrainée, puissance électrique ...
La puissance électrique nécessaire au roulage au sol est une caractéristique importante du dispositif et un système de gestion de l'énergie électrique de 1.6 l'aéronef utilise avantageusement ce paramètre en temps réel pour délester si besoin des charges électriques de l'aéronef qui ne sont pas indispensables pendant le roulage, par exemple certaines charges correspondant à des équipements de confort.
Afin d'optimiser la puissance de la génération électrique nécessaire au dispositif une première étape consiste à déterminer la puissance nécessaire au roulage de l'aéronef 1. en régime établi. Un tel régime établi est spécifié
par les besoins opérationnels de l'aéronef, par exemple une vitesse de roulage de 25 Km/h (environ 7 m/s) sur une pente de 2% au maximum (des dégradatïons de performances pouvant être tolérées lorsqu'une de ces valeurs est dépassée), et par les caractéristiques propres de l'aéronef et de son train d'atterrissage, en particulier le nombre, les dimensions et la pression de gonflage des pneumatiques.
Pour les basses vitesses de roulage d'un avion civil, la force à développer pour assurer le roulement sur un sol horizontal en régime établi est de l'ordre de 1,6 % du poids déplacé.
Par exemple pour un avion de 77 tonnes de masse au roulage, la force à
exercer pendant le roulage établi est de l'ordre de 1250 DaN sur un soi horizontal, sans accélération, force à laquelle il convient d'ajouter la force correspondant à la pente soit sensiblement 1550 DaN pour 2% de pente.
La puissance totale à développer par les moteurs électriques pour assurer le roulage de l'avion à 25 Km/h (N 7 m/s) est donc de l'ordre de 200KW.
Le couple par roue est de l'ordre de 7 KN.m par exemple dans une hypothèse avec deux roues (équipées de pneumatiques 49pouces soit environ 0,51m de rayon sous charges) du train principal équipées de moteurs électriques.
Dans une seconde étape, le ou les moteurs électriques étant déterminés pour le roulage établi, le couple maximum que le moteur électrique est en mesure de délivrer au démarrage, couple qui dépend de la technologie utilisée pour le moteur, est comparé au couple initial nécessaire pour vaincre les forces de démarrage liées en partie à la déformation statique des pneumatiques sous charge ainsi que la force à développer pour accélérer l'aéronef jusqu'à la vitesse de roulage établi. Ce couple initial est en pratique de l'ordre de trois fois, variable suivant les caractéristiques des pneumatiques, le couple nécessaire en roulage continu sur sol horizontal, soit dans l'exemple utilisé de 21 KN.m sur l'axe de chacune des 2 roues (dans l'exemple choisi) entraînées par des moteurs. Ce rapport de trois entre les deux couples extrêmes recherchés est obtenu avec un réducteur comportant deux roues spirales tel que décrit sans augmenter la capacité du moteur à développer un couple plus élevé qu'en phase de roulage établi.
Dans les cas ou le rapport entre le couple au démarrage le couple pendant le roulage est supérieur, le réducteur à rapport de réduction continûment varïable comporte avantageusement deux étages de roues spirales afin de réaliser un rapport de réduction variant par exemple dans un rapport de neuf.
La ou les roues entraînées sont des roues du train d'atterrissage principal et ou du traïn d'atterrissage avant.
D'autres modes de réalisation ou de mise en oeuvre de l'invention sont possibles.
Par exemple le moteur électrique 41 peut être remplacé par un moteur utilisant une autre énergie, hydraulique ou pneumatique par exemple, si cette énergie est disponible sans pénalité inacceptable.
L'énergie peut également être produite par un moteur de propulsion qui, en particulier pendant le roulage au soi, est réglé au plus proche de la puissance du ralenti pour limiter le bruit et la pollution.

L'invention permet donc de réaliser un aéronef autonome lors de ses déplacements au sol au moyen d'un système de roulage qui permet d'éviter less inconvénients du roulage utilisant les moteurs de propulsion de l'aéronef et qui évite la plupart des inconvénients des systèmes déjà imaginés et qui, à la connaissance de l'inventeur, n'ont jamais été mis en oeuvre.

Claims

REVENDICATIONS

1 - Système de roulage au soi d'un aéronef (1) autonome dans lequel au moins une roue (10) dudit aéronef est couplée par un ensemble de transmission mécanique (42) comportant un réducteur mécanique (6) à des moyens d'entraînement en rotation (4) comportant au moins un moteur (41) caractérisé en ce que le réducteur mécanique (6) a un rapport de réduction continûment variable entre deux positions extrêmes, pour un angle de rotation limité de la roue (10) de l'aéronef, au moyen de roues spirales (61, 62) dont les rayons varient continûment sur sensiblement un tour des dites roues spirales et dont le rapport de réduction est constant sans limitation d'angle de rotation de la roue (10) de l'aéronef en dehors dudit angle de rotation limité et caractérisé en ce que le rapport de réduction entre les deux positions extrêmes est sensiblement dans un rapport de couples correspondant aux couples d'entraînement nécessaires pour d'une part assurer le roulage établi de l'aéronef et d'autre part assurer la mise en mouvement de l'aéronef à partir d'une position statique.

2 - Système suivant la revendication 1 dans lequel le rapport de réduction continûment variable pour un angle de rotation limité de la roue de l'aéronef (10) décroît entre une première position extrême lorsque la roue de l'aéronef est immobile et une seconde position extrême lorsque la roue de l'aéronef est entraînée en rotation au-delà de l'angle de rotation limité.

3 - système suivant la revendication 2 dans lequel le rapport de réduction continûment variable lorsque les moyens d'entraînement sont à la seconde position extrême est sensiblement égal au rapport de réduction constant.

4 - système suivant l'une des revendications précédentes dans lequel le réducteur mécanique (6) comporte des moyens de sélection, embrayages et ou clavettes, pour coupler le moteur (41) à la roue (10) de l'aéronef soit avec les moyens de transmission à rapport de réduction continûment variable soit avec les moyens à rapport de réduction constant.

- Système suivant l'une des revendications 1 à 3 dans lequel une des roues spirales (61) est solidaire d'un réducteur (63, 65) dont:
- le rapport de réduction est constant et sensiblement égal au rapport de réduction le plus faible des roues spirales (61, 62), et - l'axe d'un arbre d'entrée (63) dudit réducteur est colinéaire avec l'axe (620) d'un arbre de sortie (64) solidaire d'une roue spirale (62), et - les roues spirales (61, 62) comportent des butées qui immobilisent lesdites roues spirales l'une par rapport à l'autre lorsque les moyens d'entraînement sont dans la seconde position extrême, et - ledit réducteur et les roues spirales sont solidaires d'un support apte à être entraîné dans un mouvement de rotation d'ensemble autour de l'axe (620) des arbres d'entrée et de sortie (63, 64) de telle sorte que l'arbre de sortie soit entraîné en rotation à la vitesse que l'arbre d'entrée.

6 - Système suivant l'une des revendications précédentes dans lequel une seule roue (10) de l'aéronef (1) est entraînée en rotation pour assurer le roulage de l'avion.

7 - Système suivant l'une des revendications précédentes dans lequel deux ou plusieurs roues sont entraînées en rotation pour assurer le roulage de l'avion.

8 - Système suivant l'une des revendications précédentes dans lequel au moins une roue d'un train avant de l'aéronef est entraînée en rotation.

9 - Système suivant l'une des revendications précédentes dans lequel au moins une roue d'un train principal de l'aéronef est entraînée en rotation.
- Système suivant l'une des revendications précédentes dans lequel la ou les roues (10) entraînées en rotation sont entraînées au moyen d'un ou de plusieurs moteurs (41) électriques.

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11 - Système suivant l'une des revendications 1 à 9 dans lequel la ou les roues (10) entraînées en rotation sont entraînées au moyen d'un ou de plusieurs moteurs (41) hydrauliques.

12 - Système suivant l'une des revendications 1 à 9 dans lequel la ou les roues (10) entraînées en rotation sont entraînées au moyen d'un ou de plusieurs moteurs (41) pneumatiques.

13 - Système suivant l'une des revendications précédentes dans lequel les moyens d'entraînement en rotation (4) sont aptes à être découplés des roues (10) de telle sorte que la rotation d'une roue n'entraîne pas lesdits moyens d'entraînement.

14 - Système suivant l'une des revendications précédentes dans lequel la ou les roues (10) entraînées en rotation pour assurer le roulage de l'aéronef (1) ont, au moins temporairement lorsque lesdites roues n'assurent pas le roulage de l'aéronef, leurs vitesses de rotation asservies à la vitesse de l'aéronef par rapport au sol de sorte que la vitesse tangentielle desdites roues soit sensiblement égale à la vitesse de l'aéronef par rapport au sol.

15 - Système suivant l'une des revendications précédentes dans lequel l'énergie nécessaire au roulage de l'aéronef est produite par un groupe auxiliaire de puissance (2).

16 - Système suivant l'une des revendications précédentes dans lequel l'énergie nécessaire au roulage de l'aéronef est produite au moins pour certaines conditions d'utilisation du système par au moins un moteur de propulsion (6) de l'aéronef (1).

17 - Système suivant l'une des revendications précédentes dans lequel le fonctionnement du ou des moteurs d'entraînement (41) est géré par des moyens de contrôle et de commande (5) comportant une commande (52) dans le poste de pilotage.

18 - Système suivant la revendication 17 dans lequel la commande de contrôle de la puissance des moteurs de propulsion est utilisée comme commande (52) pour les moyens de contrôle et de commande (5).