FR2554414A1 - Systeme de commande de pas pour helice a pas variable - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN SYSTEME DE COMMANDE DE PAS POUR HELICE A PAS VARIABLE. CE SYSTEME COMPREND, POUR LA BUTEE MECANIQUE DE FAIBLE PAS, UN DISPOSITIF D'ASSISTANCE COMPORTANT UN MOYEN A COMMANDE ELECTRIQUE245 DESTINE A REGLER LE PAS DES PALES DANS UNE DIRECTION DE MISE EN DRAPEAU DANS DES CONDITIONS DE DEFAILLANCE DE LA BUTEE PRECITEE INDIQUEES PAR UN FONCTIONNEMENT DE L'HELICE A DES ANGLES DE PAS SE SITUANT DANS L'INTERVALLE OPERATOIRE BETA, MAIS A DES REGLAGES DE PUISSANCE SE SITUANT DANS L'INTERVALLE DE CONTROLE NORMAL DE PAS PAR LE REGULATEUR DE REGIME DU MOTEUR. CES CONDITIONS METTENT EN ACTION DEUX COMMUTATEURS190 ET 195 RACCORDANT LE MOYEN245 A UNE SOURCE DE TENSION AFIN D'ACCROITRE LE PAS DES PALES DANS UNE DIRECTION DE MISE EN DRAPEAU, EMPECHANT AINSI UN FONCTIONNEMENT EN SURVITESSE DE L'HELICE. L'INVENTION EST UTILISEE POUR EMPECHER UN FONCTIONNEMENT EN SURVITESSE DE L'HELICE D'UN MOTEUR D'AVION.

Description

Système de commande de pas pour hélice à pas variable.

La présente invention concerne, d'une ma-

nière générale, un système de commande de pas pour une hélice à pas variable et, plus particulièrement, un moyen d'assistance pour la butée de pas faible

d'un tel système.

Il est connu depuis longtemps de contrôler le fonctionnement d'un avion à hélice (en particulier, le régime du moteur de l'avion) en faisant varier le pas des pales individuelles de la ou des hélices de l'avion. Spécifiquement, pour contrôler le régime du moteur alors que l'avion est en vol, le pilote positionne un levier de conditionnement, ce qui a pour effet de régler la position d'un régulateur de régime de moteur qui, dans l'intervalle de réglages de pas de pales le plus élevé, met en service un actionneur de pas en vue de régler le pas des pales de l'hélice

indépendamment de la puissance de sortie du moteur.

Ces réglages apportés au pas des pales donnent lieu à des réglages correspondants dans le "mordant" des pales de l'hélice en contrôlant ainsi le régime du moteur. La puissance de sortie du moteur de l'avion est contrôlée par un levier de puissance de moteur ou un "manche à balai" qui, tout comme le levier de conditionnement, est réglé par le pilote. Il a été de pratique courante de contrôler le pas des pales

de l'hélice moyennant un réglage du levier de puis-

sance indépendamment du régulateur de régime de mo-

teur lorsque l'avion fonctionne dans un mode de fai-

ble puissance tel que, par exemple, dans un mode de roulement au sol. Cette commande directe du pas des pales par le levier de puissance, habituellement connue sous le nom de "commande bêta", est associée à un fonctionnement à l'intervalle d'angles de pas de pales le plus faible. L'angle de pas de pales correspondant à la transition entre la commande de pas par régulateur et la commande de pas bêta est

appelé "faible angle de pas".

Fréquemment, les systèmes de commande de

pas d'hélices d'avions sont pourvus de butées méca-

niques de faible pas qui empêchent mécaniquement un

fonctionnement de l'hélice à des niveaux de puissan-

ce élevés et des angles de pas se situant dans l'in-

tervalle bêta inférieur. Comme l'appréciera l'homme de métier, un fonctionnement dans ces conditions de puissance élevée et de faible angle de pas pourraient donner lieu à des conditions rigoureuses de survitesse du moteur et de l'hélice, ainsi qu'à une destruction possible, sinon probable des systèmes intervenant

dans un tel fonctionnement. Pour des raisons de sécu-

rité et dans le but de minimiser les risques de dom-

mages pour le moteur et l'hélice, il est souhaitable

de prévoir un moyen d'assistance pour la butée méca-

nique de faible pas.

En conséquence, un des objets de la présente invention est de fournir un dispositif d'assistanceefficace pour une butée mécanique de faible pas normalement prévue

dans un système de commande de pas d'hélice.

Cet objet, ainsi que d'autres qui apparaîtront

plus clairement à la lecture de la description détail-

lée et des revendications ci-après, en se référant

au dessin annexé, sont réalisés par la présente in-

vention qui consiste en un dispositif d'assistance élec-

trique pour la butée mécanique normale de faible pas empêchant un réglage des angles de pas de pales par régulateur dans le faible intervalle bêta. Suivant un aspect de la présente invention, le dispositif d'assistance comprend un moyen commandé électriquement pour effectuer un réglage du pas des pales dans le

sens d'une mise en drapeau, ainsi que deux commuta-

teurs raccordant le moyen à commande électrique à

une source de tension appropriée. Un de ces commu-

tateurs est actionné par des réglages d'angle de pas de pales se situant dans l'intervalle bêta, tandis que l'autre est actionné par des réglages de levier de puissance élevés correspondant à une commande de pas des pales par régulateur. Un fonctionnement de

l'hélice à des réglages de puissance élevés simulta-

nément avec des réglages de pas se situant dans l'in-

tervalle bêta (indiquant un mauvais fonctionnement de la butée mécanique de faible pas) a pour effet d'actionner les deux commutateurs, raccordant ainsi le moyen à commande électrique à la source de tension

afin d'accroître le pas des pales.

Selon un autre aspect de la présente inven-

tion, un circuit est également prévu pour contrôler

le système d'assistance électrique, ce circuit com-

prenant un moyen destiné à appliquer une tension à un des commutateursdans le but de contrôler celui-ci sans influencer l'autre commutateur. Le circuit

d'essai comprend également un moyen destiné à court-

circuiter un des commutateurs en vue de contrôler

l'autre commutateur.

L'unique dessin annexé est une illustration

schématique d'un système de commande de pas pour hé-

lice à pas variable suivant la présente invention.

En se référant à ce dessin, le système de la présente invention désigné d'une manière générale par le chiffre 10 fait partie d'un système de commande

de pas 15 pour une hélice à pas variable 20 qui com-

prend un moyeu 25 supportant une ou plusieurs pales 30

dont le pas est réglé par leur mouvement de pivote-

ment autour d'un axe longitudinal 35 en réponse au

fonctionnement d'un actionneur de changement de pas 40.

L'actionneur 40 comprend un cylindre 45 dans lequel

un piston 50 peut effectuer un mouvement de va-et-

vient. Le piston 50 est solidarisé à une came 55 à l'intervention de bielles 65 et 70, ainsi que d'un assemblage de paliers (interface rotation/non-rota- tion) 80. La came 55 comporte une rainure 83 dans laquelle vient se loger un galet 86 monté sur un tourillon 88 s'étendant radialement vers l'intérieur à partir du talon de la pale 30. L'homme de métier comprendra que le mouvement de va-et-vient du piston

de l'actionneur entraîne un mouvement de va-et-

vient semblable de la came 55, l'engagement du galet dans la rainure 83 provoquant une rotation de la pale

sur des paliers 90 autour de l'axe 35 en vue de ré-

gler le pas de la pale.

Le système d'hélice à pas variable décrit ci-dessus ne fait pas partie de la présente invention et constitue simplement un exemple d'un type courant

de système d'hélice à pas variable avec lequel la pré-

sente invention peut être mise en oeuvre.

L'homme de métier comprendra que l'amplitude du changement de pas des pales de l'hélice effectué par l'actionneur 40 est déterminée par l'admission et l'évacuation d'un fluide hydraulique dans et hors

de ce dernier. Comme le montre le dessin, une quan-

tité dosée de fluide est acheminée à l'actionneur via une première conduite 95, ce fluide mettant le piston sous pression en vue d'un mouvement de ce dernier vers la gauche, c'est-à-dire dans une direction tendant à réduire le pas des pales. Un fluide à une pression

d'alimentation constante PS est acheminé à l'action-

neur via une seconde conduite 100, ce fluide mettant le piston sous pression en vue d'un mouvement de ce

dernier vers la droite, c'est-à-dire dans une direc-

tion donnant lieu à un accroissement du pas des pales.

Comme indiqué dans le dessin, la surface du piston qui est mise sous pression par le fluide venant de

la conduite 95 est sensiblement plus grande (de l'or-

dre du double) que celle mise sous pression par le fluide circulant dans la conduite 100. En conséquen- ce, l'homme de métier considérera le piston 50 comme un "piston à demi-surface" dans lequel l'application, au piston 50 et via la première conduite à fluide 95,

d'une moitié de la pression PS (pression d'alimenta-

tion) qui est appliquée à la partie de droite du pis-

ton, équilibrera le mouvement de ce dernier. On com-

prendra qu'un réglage de la pression dans la première conduite à fluide 95 vers le haut ou vers le bas par

rapport à PS/2 réglera la force exercée sur l'extré-

mité de gauche du piston vers le haut ou vers le bas

afin d'obtenir le déplacement désiré du piston.

Le fluide dosé est acheminé à la première conduite 95 via un module de soupapes 101 comprenant des soupapes 105 et 110 qui contrôlent la transition

normale du système de commande 15 du mode de comman-

de de pas de pales au moyen d'un régulateur de régime de moteur à un mode de commande bêta au moyen d'un accouplement mécanique plus direct entre le levier de

puissance du moteur et les pales.

Le régulateur de régime de moteur indiqué en 115 est constitué de n'importe quel régulateur de régime faisant partie de l'état de la technique tel

que l'un ou l'autre des divers régulateurs centrifu-

ges solidarisés à et réglés par un levier de condi-

tionnement 120 sous le contrôle du pilote. Le régu-

lateur est solidarisé mécaniquement à une soupape

pilote 125 alimentée en fluide hydraulique à la pres-

sion d'alimentation PS au départ d'une conduite 130.

De façon bien connue dans la technique, le réglage du levier de conditionnement 120 règle la position du régulateur 115, lequel règle à son tour la soupape pilote 125. Cette soupape pilote établit, dans une canalisation 135, une pression dosée qui

est acheminée à la conduite 95 et, partant, à l'ac-

tionneur 40 via le module de soupapes. Le fonction- nement du levier de conditionnement, du régulateur et de la soupape pilote dans le but d'obtenir une pression dosée est bien connu dans la technique et ne fait pas partie de la présente invention. Pour une

description d'un sous-système régulateur-soupape pilote

approprié, on se référera au brevet des Etats-Unis

d'Amérique N 3.068.943 au nom de Fischer.

Les soupapes 105 et 110 sont actionnées par des bras de manivelles 140 et 145 qui peuvent venir

s'y engager et sont articulés en 150 et 155 respec-

tivement. Chacun de ces bras de manivelles comprend des galets 160 par lesquels il vient s'engager sur une des soupapes respectives, ainsi que sur une came

solidarisée à et animée d'un mouvement de pivote-

ment par un levier de puissance ("manche à balai")

170. -

Sur l'extrémitédela soupape 105 qui est oppo-

sée à celle sur laquelle vient s'engager le bras de manivelle 140,peut venir s'engager l'extrémité supérieure d'une console en L 175 fixée à et pouvant se déplacer avec le piston 50 de l'actionneur, cette console en L comportant une butée 180 vissée dans son extrémité supérieure. Une réduction du pas des pales (mouvement du piston 50 de l'actionneur vers la gauche) amène la butée 180 à venir s'engager sur, puis à déplacer la partie mobile

de la soupape 105 vers la gauche.

En supposant que cette mise en action de

la soupape 105 coupe la pression dosée dans la cana-

lisation 135 vis-à-vis de la canalisation 95 et que,

à l'intervention de cette soupape, du bras de mani-

velle 140 et de la came 165, un accouplement méca-

nique rigide soit ainsi établi entre le levier de

puissance 170 et le piston 50 de l'actionneur, l'hom-

me de métier comprendra que la butée 180 fonctionne à la manière d'une butée mécanique de faible pas, convertissant le système de commande d'une commande

par régulateur en une commande bêta (levier de puis-

sance direct). L'homme de métier comprendra égale-

ment qu'une défaillance de la butée de faible pas due, par exemple, à sa rupture, ou une défaillance de la soupape 105 pourrait conduire à l'impossibilité

de faire passer le système lui-même d'un mode opéra-

toire par régulateur à un mode opératoire bêta, ris-

quant ainsi un fonctionnement en survitesse de l'hé-

lice, ainsi qu'une destruction éventuelle de cette

dernière et du moteur associé.

Le système électrique d'assistance 10 de la présente invention assure une protection contre ce fonctionnement en survitesse et les effets qui en résultent. En se référant à nouveau au dessin annexé, le système d'assistance 10 comprend deux potentiomètres connectés en série (commutateurs) 190 et 195 raccordant une source de tension V à un relais 200. Comme le montre le dessin, le potentiomètre 190 comprend un contact mobile 205 raccordé à et actionné par le piston 50 de l'actionneur, ainsi qu'un contact fixe 210, de telle sorte que le potentiomètre 190 soit conducteur uniquement lorsque les contacts 205 et 210 sont mutuellement engagés. De la même manière, le potentiomètre 195 comporte un contact mobile 215 raccordé à et actionné par le levier de puissance 170, ainsi qu'un contact fixe 220, de telle sorte que le potentiomètre 195 soit conducteur uniquement lorsque

les contacts 215 et 220 sont mutuellement engagés.

Le potentiomètre 190 est étalonné de telle

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sorte qu'il soit conducteur (actionné) à des posi-

tions du piston de l'actionneur correspondant à un réglage des pales de l'hélice en dessous du faible angle de pas se situant dans l'intervalle opératoire bêta. On peut prévoir une lampe 225 raccordant le potentiomètre 190 à la masse en vue de fournir une indication visuelle du fonctionnement de l'hélice dans l'intervalle bêta. Le potentiomètre 195 est

étalonné de telle sorte qu'il soit conducteur (action-

né) à des positions du levier de puissance correspon-

dant à une commande par régulateur de régime de moteur ayant normalement lieu à des réglages de pas de pales

se situant au-delà du faible angle de pas.

Le noyau du relais 200 est raccordé mécani-

quement à et actionne un commutateur 230 qui, lors-

qu'il est fermé, raccorde un solénoïde 235 à la sour-

ce de tension V. Le noyau mobile du solénoïde 235 est raccordé à et actionne l'élément mobile 240 d'un

moyen à commande électrique (soupape de mise en dra-

peau) 245 en vue de régler le pas des pales, cette soupape étant normalement maintenue fermée par un ressort de rappel 250. La soupape de mise en drapeau 245 est disposée en communication d'écoulement de

fluide avec le côté de gauche du piston 50 de l'ac-

tionneur au moyen d'une conduite 255, l'ouverture de

la soupape 245 ayant pour effet de raccorder le pis-

ton de l'actionneur à un dispositif de purge 260, de telle sorte que la pression d'alimentation appliquée

au côté de droite du piston 50 à partir de la canali-

sation 100 déplace le piston vers la droite, augmen-

tant ainsi le pas des pales dans le sens d'une mise

en drapeau.

Un autre commutateur 265 comportant un con-

tact mobile 270 est raccordé en parallèle au poten-

tiomètre 215. Comme le montre le dessin, le contact

mobile 270 peut occuper trois positions différentes.

Dans la première position (illustrée), le commuta-

teur est ouvert en vue d'un fonctionnement normal du système d'assistance. Dans la deuxième position (supérieure), le potentiomètre 195 est courtcircuité, le raccordement du solénoïde de mise en drapeau à la source de tension V étant contrôlé entièrement par le

potentiomètre 190. Dans la troisième position (infé-

rieure), la tension est appliquée directement au potentiomètre 195, si bien que ce dispositif contrôle seul le raccordement du solénoïde de mise en drapeau

à la source de tension.

Le dispositif électrique d'assistance pour

la butée mécanique de faible pas fonctionne de la ma-

nière suivante: Dans des conditions de fonctionne-

ment normales de l'hélice 20 dans lesquelles le régu-

lateur de régime du moteur contrôle le pas des pales, les commutateurs occupent les positions illustrées et l'élément 240 de la soupape de mise en drapeau 245 assure l'étanchéité du cylindre 45 de l'actionneur

vis-à-vis du dispositif de purge 260. Dans des condi-

tions de fonctionnement normales par commande bêta dans lesquelles le pas des pales est contrôlé par le réglage du levier de puissance, le contact mobile 205 du potentiomètre 190 pourrait venir s'engager sur le contact 210 de ce dernier et le contact mobile 215 du potentiomètre 195 pourrait se désengager du contact fixe 220 de ce dernier, si bien que le cylindre 45 de l'actionneur pourrait être maintenu étanche vis-à-vis

du dispositif de purge 260à l'intervention de la soupa-

pe de mise en drapeau 245. Toutefois, en cas de mauvais fonctionnement de la butée mécanique de

faible pas 175 à la suite duquel l'hélice serait sou-

mise au contrôle du régulateur de pas de pales à des réglages de faible angle de pas (bêta), l'actionneur 40 pourrait raccorder le contact 205 au contact 210 du potentiomètre 190, tandis que le levier de puissance pourrait raccorder les contacts 215 et 220 du potentiomètre 195 l'un à l'autre. Cette fermeture des deux potentiomètres pouurait actionner le relais 200 en raccordant le solénoïde de mise en drapeau 235 à la source de tension V, mettant ainsi en action la soupape de mise en drapeau 245 pour ouvrir un passage

entre la conduite 255 et le dispositif de purge 260.

Ce raccordement provoque la purge du côté de gauche

de l'actionneur de pas, si bien que le fluide hydrau-

lique à la pression d'alimentation appliqué au côté

de droite du piston 50 déplace ce dernier dans une di-

rection d'accroissement de pas vers une position de

mise en drapeau sans aucune entrave par l'une ou l'au-

tre pression dosée au côté de gauche du piston. A me-

sure que l'angle de pas augmente, le piston 50 déplace le contact 205 à l'écart du contact 210 lorsque l'angle de pas atteint la faible valeur prédéterminée, amenant ainsi le potentiomètre 190 à déconnecter le solénoïde 235 de la source de tension afin de permettre, à la

soupape de mise en drapeau 245, de fermer le raccorde-

ment entre l'actionneur 40 et le dispositif de purge.

Le cylindre 45 est ensuite remis sous pression par la

conduite 95, empêchant ainsi que se poursuive l'accrois-

sement du pas des pales. Le maintien du défaut de

fonctionnement de la butée mécanique de faible pas pro-

voquera à nouveau une réduction de l'angle de pas des pales, refermant ainsi les contacts 205 et 210 pour reconnecter la soupape de mise en drapeau à la source de tension et purger à nouveau le côté de gauche de

l'actionneur. Dès lors, on constatera que le disposi-

tif électrique d'assistance module le réglage de fai-

ble angle de pas en maintenant le pas des pales à ce réglage afin d'empêcher un nouveau fonctionnement en survitesse. Le système d'assistance est avantageusement

contrôlé par le fonctionnement du commutateur 265.

Avant le fonctionnement de l'hélice, la mise en ac-

tion de ce commutateur pour déplacer le contact 270

dans sa position supérieure a pour effet de court-

circuiter le potentiomètre 195, si bien qu'un mouve-

ment des pales vers la position de réglage de pas dans l'intervalle bêta pourrait, si le potentiomètre 190 fonctionne correctement, donner lieu à un réglage du pas des pales au faible angle précité. La mise en action du commutateur 265 dans le but de déplacer le contact 270 dans sa position inférieure a pour

effet d'appliquer directement la tension V au poten-

tiomètre 195, si bien qu'un réglage du levier de puis-

sance correspondant à un contrôle du pas des pales par régulateur, pourrait, si le potentiomètre 195 fonctionne correctement, raccorder la soupape de mise en drapeau 245 directement à la source de tension en

vue de purger le cylindre 45 et mettre ainsi les pa-

les en drapeau.

En conséquence, on constate que le système

de la présente invention fournit un moyen d'assistan-

ce efficace pour la butée mécanique de faible pas en cas de fonctionnement défectueux ou de défaillance de cette dernière. Bien que l'on ait illustré une forme de réalisation particulière de la présente invention, on comprendra que diverses modifications apparaîtront d'elles- mêmes à l'homme de métier à la lecture de la

description ci-dessus, sans se départir de la présente

invention. Par exemple, les potentiomètres 190 et 195 pourraient être remplacés par des commutateurs ayant

des positions de mise "en" et "hors" circuit distinc-

tes. De la même manière, le solénoïde de mise en dra-

peau normalement désexcité 235 pourrait être remplacé par un solénoïde normalement excité, le systèmé étant

modifié de telle sorte que le solénoïde soit déconnec-

té de la source de tension par la mise en service de l'intervalle d'angles de pas bêta à des réglages du levier de puissance correspondant à un contrôle de régime de moteur par régulateur. De la même manière, lorsque la force d'attraction exercée sur le noyau du relais 200 est d'une amplitude suffisante, le

solénoïde 235 peut être supprimé et l'élément de sou-

pape 240 est alors raccordé directement au relais en vue d'être actionné par ce dernier. Il est entendu

que les revendications ci-après couvrent toutes ces

modifications, ainsi que d'autres rentrant dans l'es-

prit réel et le cadre de la présente invention.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Système de commande de pas pour une hélice à pas variable mue par un moteur, ce système de commande de pas comprenant un moyen destiné à contrôler le pas des pales en réponse à la puissance de sortie du moteur qui se situe dans un premier in-

tervalle correspondant à un premier intervalle de ré-

glages d'angle de pas de pales supérieur à un faible angle de pas prédéterminé; un moyen bêta destiné à contrôler le pas des pales dans un second intervalle de réglages d'angle de pas de pales inférieur au

faible angle de pas précité; ainsi qu'une butée méca-

nique de faible pas destinée à empêcher un contrôle du pas des pales à l'intérieur du second intervalle autrement que par ce moyen bêta, ce système étant caractérisé par un dispositif d'assistance à commande électrique pour la butée mécanique de faible pas, ce dispositif comprenant: une source de tension; un premier commutateur pouvant être actionné par un réglage de pas des pales à des angles inférieurs au faible angle de pas précité; un deuxièmecommutateur pouvant être actionné par un réglage de la puissance du moteur à des niveaux se situant dans le premier intervalle; et un moyen à commande électrique destiné à régler le pas des pales de l'hélice, ce moyen de réglage de

pas à commande électrique étant conçu pour être rac-

cordé à une source de tension en étant ainsi actionné par cette dernière pour entraîner les pales dans une direction de mise en drapeau par la mise en action des premier et deuxièmecommutateurs dans des conditions de fonctionnement défectueux de la butée mécanique de

faible pas.

2. Système de commande de pas selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et

deuxièmecommutateurs sont raccordés en série.

3. Système de commande de pas selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un actionneur hydraulique est solidarisé aux pales pour entraîner ces dernières lors du réglage de leur pas, le moyen de réglage de pas à commande électrique comprenant

une soupape à commande électrique destinée à contrô-

ler la mise sous pression de l'actionneur par un fluide.

4. Système de commande de pas selon la revendication 3, caractérisé en ce que la soupape à commande électrique raccorde l'actionneur hydraulique à un dispositif de purge, cette soupape provoquant la purge de l'actionneur lorsqu'elle est actionnée, de façon à entraîner les pales dans une direction de

mise en drapeau.

5. Système de commande de pas selon la revendication 1, caractérisé par: un premier moyen appliquant la source de tension directement à un des commutateurs en simulant ainsi la mise en action de l'autre commutateur en vue de contrôler le commutateur mentionné en premier lieu sans influencer l'autre commutateur; et un second moyen court-circuitant le commutateur mentionné en premier lieu en simulant ainsi la mise

en action de celui-ci afin de contrôler l'autre commu-

tateur sans influencer le commutateur mentionné en

premier lieu.

6. Système de commande de pas selon la revendication 5, caractérisé en ce que:

le premier moyen comprend un troisième commuta-

teur raccordé entre la source de tension et un point

du circuit situé entre les premier et deuxième commu-

tateurs; et le second moyen comprend un quatrième commutateur

raccordé aux bornes du deuxième commutateur.

7. Système de commande de pas selon la

revendication 6, caractérisé en ce que les troisiè-

me et quatrième commutateurs comprennent un seul conducteur raccordé au point du circuit situé entre les premier et deuxième commutateurs et pouvant se déplacer entre une position de raccordement avec la source de tension et une position de raccordement

aux bornes du deuxième commutateur.