FR2825975A1 - Joystick control for aircraft has swiveling mounting allowing fore-and-aft motion and side-to-side motion for control in pitch and roll axes - Google Patents
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Abstract
Description
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SYSTEME DE COMMANDE DE PILOTAGE D'AERONEF
L'invention concerne les organes de commande de pilotage des aéronefs, et notamment des avions légers. AIRCRAFT PILOTAGE CONTROL SYSTEM
The invention relates to piloting control devices for aircraft, and in particular light aircraft.
Le pilotage des avions se fait traditionnellement à l'aide d'un manche à balai actionné manuellement et de palonniers actionnés par les pieds. Le manche à balai assure la commande simultanée des gouvernes de profondeur pour modifier l'angle de tangage et faire monter ou descendre l'avion, ainsi que la commande en différentiel des gouvernes de direction pour modifier l'angle de roulis et faire tourner l'avion ; les palonniers, droite et gauche, commandent généralement une gouverne de direction pour modifier un angle de lacet, soit pour faire tourner l'avion à plat soit pour compenser la dérive de l'avion en présence de vent latéral. The piloting of airplanes is traditionally done using a joystick operated manually and spreaders operated by the feet. The joystick provides simultaneous control of the elevators to change the pitch angle and raise or lower the aircraft, as well as differential control of the rudders to change the roll angle and rotate the plane ; the rudder pedals, right and left, generally command a rudder to modify a yaw angle, either to turn the plane flat or to compensate for the drift of the plane in the presence of side wind.
Le manche à balai s'actionne à la fois par traction et poussée, pour la commande de tangage, et par basculement droite ou gauche pour la commande de roulis. The joystick is operated both by pulling and pushing, for pitch control, and by right or left tilting for roll control.
Le pilotage utilise d'une manière équilibrée des actions exercées par la main sur le manche à balai et par les pieds sur les palonniers. Le manche à balai se présente soit sous forme d'une poignée simple au bout d'un arbre longitudinal, cette poignée étant actionnée par une seule main, en rotation autour de l'arbre, soit sous forme d'une poignée double ou d'un volant tenu à deux mains mais exerçant sur l'arbre globalement les mêmes mouvements que la poignée simple. The piloting uses in a balanced way actions exerted by the hand on the joystick and by the feet on the rudder pedals. The joystick is either in the form of a single handle at the end of a longitudinal shaft, this handle being actuated by one hand, rotating around the shaft, or in the form of a double handle or a steering wheel held with two hands but exerting on the shaft generally the same movements as the simple handle.
Pour les avions très légers, le pilotage à l'aide du manche à balai et des palonniers s'effectue par l'intermédaire d'une transmission mécanique directe entre le manche à balai ou les palonniers d'une part et les ailerons ou gouvernes de l'avion d'autre part : des câbles ou des biellettes servent à effectuer cette transmission. For very light aircraft, piloting using the joystick and spreaders is done through a direct mechanical transmission between the joystick or spreaders on the one hand and the ailerons or control surfaces the plane on the other hand: cables or rods are used to carry out this transmission.
L'invention a pour but de simplifier la réalisation du système de commande de pilotage de l'avion. The invention aims to simplify the implementation of the piloting control system of the aircraft.
Un autre but de l'invention est de simplifier la manipulation par le pilote des commandes qui sont à sa disposition. Another object of the invention is to simplify the handling by the pilot of the commands which are at his disposal.
Un autre but est de réaliser des commandes qui soient très simples à mettre en place dans l'avion et qui ne nécessitent pas de réglage Another aim is to carry out commands which are very simple to set up on the aircraft and which do not require adjustment.
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de la position du pilote en fonction de sa taille ; typiquement, dans les petits avions, le siège du pilote doit être avancé ou reculé en fonction de la taille du pilote pour lui donner une position confortable sur les pédales de palonniers ; cette modification de position a tendance à modifier l'équilibre général de l'avion. the position of the pilot according to his size; typically, in small planes, the pilot's seat must be advanced or moved back according to the pilot's size to give him a comfortable position on the pedals of the rudder pedals; this change in position tends to change the overall balance of the aircraft.
Un autre but encore est de réaliser un système de transmission d'efforts tel que des personnes ayant un handicap moteur, notamment des paraplégiques, puissent les utiliser pour le pilotage de l'avion. Yet another object is to provide a force transmission system such that people with a motor handicap, in particular paraplegics, can use them for piloting the aircraft.
L'invention propose à cet effet une commande de pilotage comportant un boîtier fixe dans lequel est monté à rotation un arbre de sortie et dans lequel pénètre un bras de commande allongé selon un axe longitudinal ; le bras est pourvu d'une poignée s'écartant de cet axe et est relié à l'arbre de sortie par une articulation à cardan ayant un centre de rotation situé à une position fixe par rapport au boîtier, pour transmettre un mouvement de rotation à l'arbre de sortie lorsque la poignée est actionnée dans un mouvement de rotation autour de l'axe longitudinal du bras de commande quelle que soit l'orientation de l'axe du bras par rapport à l'arbre de sortie ; le bras de commande est par ailleurs monté à rotation dans un palier constitué dans un premier support, le premier support étant monté à rotation sur un deuxième support lui-même monté à rotation sur le boîtier fixe, les axes de rotation du premier support et du deuxième support étant perpendiculaires entre eux et se coupant au centre de rotation de l'articulation à cardan. To this end, the invention provides a piloting control comprising a fixed housing in which an output shaft is rotatably mounted and in which penetrates an elongated control arm along a longitudinal axis; the arm is provided with a handle deviating from this axis and is connected to the output shaft by a cardan joint having a center of rotation situated at a fixed position relative to the housing, to transmit a rotational movement to the output shaft when the handle is actuated in a rotational movement about the longitudinal axis of the control arm regardless of the orientation of the axis of the arm relative to the output shaft; the control arm is also rotatably mounted in a bearing formed in a first support, the first support being rotatably mounted on a second support itself rotatably mounted on the fixed housing, the axes of rotation of the first support and the second support being perpendicular to each other and intersecting at the center of rotation of the universal joint.
Le bras de commande étant accroché à l'extrémité de l'arbre de sortie par'l'articulation à cardan, il peut se déplacer librement en rotation autour du centre de cette articulation, c'est-à-dire autour de l'intersection entre l'axe de rotation du premier support et l'axe de rotation du deuxième support. Dans son mouvement, le bras entraîne donc en rotation le premier support et le deuxième support chacun autour de son axe respectif. Le mouvement du premier support peut servir à actionner une commande de mouvement de l'avion autour d'un axe ; le mouvement du deuxième support peut servir à actionner une commande de mouvement de l'avion autour d'un autre axe ; et le mouvement de rotation de la poignée autour du bras fait tourner l'arbre de sortie, cette rotation de l'arbre'pouvant actionner une commande de mouvement de l'avion autour d'un troisième axe. The control arm being hooked to the end of the output shaft by the universal joint, it can move freely in rotation around the center of this joint, i.e. around the intersection between the axis of rotation of the first support and the axis of rotation of the second support. In its movement, the arm therefore rotates the first support and the second support each around its respective axis. The movement of the first support can be used to activate a movement control of the aircraft around an axis; the movement of the second support can be used to activate a movement control of the aircraft around another axis; and the rotation movement of the handle around the arm rotates the output shaft, this rotation of the shaft being able to actuate a movement control of the aircraft around a third axis.
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De préférence, le mouvement de rotation du bras autour de l'axe de l'un des supports détermine le mouvement de tangage pour la montée ou la descente de l'avion ; le mouvement de rotation du bras autour de l'axe de l'autre support détermine le mouvement de lacet pour les virages à plat ou la compensation de vent latéral ; et la rotation de la poignée autour de l'axe du bras détermine le mouvement de roulis de l'avion pour les virages inclinés
Le pilotage peut donc s'effectuer uniquement avec la poignée de commande située en bout du bras de commande. Le bras de commande est situé de préférence latéralement à la droite du pilote, par exemple entre le siège du pilote et le siège d'un éventuel copilote, pour pouvoir être actionné soit par le pilote soit par le copilote. Preferably, the rotational movement of the arm around the axis of one of the supports determines the pitch movement for the ascent or descent of the aircraft; the rotational movement of the arm around the axis of the other support determines the yaw movement for flat turns or lateral wind compensation; and the rotation of the handle around the axis of the arm determines the roll movement of the aircraft for inclined turns
Piloting can therefore be carried out only with the control handle located at the end of the control arm. The control arm is preferably located laterally to the right of the pilot, for example between the pilot's seat and the seat of a possible co-pilot, so that it can be actuated either by the pilot or by the co-pilot.
L'invention s'applique non seulement à des avions mais aussi à des simulateurs destinés à l'apprentissage du pilotage En effet, il est souhaitable qu'un simulateur destiné à l'apprentissage du pilotage d'un avion ayant un type d'organe de commande particulier soit pourvu des mêmes organes de commande que l'avion qu'il simule. The invention applies not only to airplanes but also to simulators intended for the training of piloting. In fact, it is desirable that a simulator intended for the piloting of an airplane having a type of organ. particular control is provided with the same controls as the aircraft it simulates.
L'invention est applicable sur des avions légers, voire même des planeurs non motorisés, mais aussi sur des avions de grande taille. The invention is applicable to light aircraft, or even non-motorized gliders, but also to large aircraft.
L'absence de commande de palonniers par les pieds facilite l'utilisation par des personnes ayant un handicap moteur des membres inférieurs. The absence of control pedals by the feet facilitates the use by people with a motor handicap of the lower limbs.
Enfin, on notera que le pilotage s'effectue avec des mouvements aisés et naturels de la main et du bras : mouvement de la main autour de l'avant-bras (mouvement de supination/pronation) et mouvement de l'avantbras autour du coude. Il n'est pas nécessaire d'effectuer un mouvement (plus malaisé et fournissant moins de force) de rotation de la main autour du poignet comme il serait nécessaire de le faire si la poignée tournait sur ellemême à la manière d'une poignée de tournevis ou d'une poignée de guidon de moto. Finally, note that the steering is done with easy and natural movements of the hand and arm: movement of the hand around the forearm (movement of supination / pronation) and movement of the forearm around the elbow . It is not necessary to perform a movement (more awkward and providing less force) of rotation of the hand around the wrist as it would be necessary to do if the handle turned on itself like a screwdriver handle or a motorcycle handlebar grip.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente une vue générale d'un exemple de réalisation pratique de la commande unique de pilotage selon l'invention ; Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows and which is given with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 shows a general view of a practical example of the control single pilot according to the invention;
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- ! a figure 2 représente une vue (boîtier enlevé) des biellettes de transmission de mouvements du bras de commande ; - la figure 3 représente l'arrière du boîtier du système de commande ; - la figure 4 représente une vue de l'articulation à cardan à l'intérieur du boîtier.
-! FIG. 2 represents a view (housing removed) of the rods for transmitting movements of the control arm; - Figure 3 shows the rear of the control system housing; - Figure 4 shows a view of the universal joint inside the housing.
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Sur la figure 1, on voit une vue générale de la commande de pilotage selon l'invention. Les liaisons avec les éléments commandés (gouvernes de profondeur, ailerons de roulis, ailerons de lacet) ne sont pas représentées pour ne pas surcharger le dessin. Ces liaisons peuvent être réalisées par des biellettes rigides ou des câbles métalliques, comme on l'expliquera plus loin. 1
In Figure 1, there is a general view of the piloting control according to the invention. The connections with the controlled elements (elevators, roll fins, yaw fins) are not shown so as not to overload the drawing. These connections can be made by rigid rods or metal cables, as will be explained below.
La commande de pilotage comporte un boîtier de maintien 10 fixé sur l'avion. Ce boîtier, de forme généralement parallépipédique, est ouvert vers l'avant pour laisser libre passage à un bras de commande manuelle 12 actionné par le pilote ; le boîtier est également ouvert partiellement vers l'arrière pour laisser libre passage aux liaisons par biellettes ou câbles vers les gouvernes de l'avion. A l'intérieur du boîtier sont disposés différentes articulations et paliers de rotation. The piloting control comprises a holding box 10 fixed on the aircraft. This box, generally rectangular in shape, is open towards the front to allow free passage to a manual control arm 12 actuated by the pilot; the box is also partially opened towards the rear to allow free passage to the links by rods or cables to the control surfaces of the aircraft. Inside the housing are arranged various articulations and rotational bearings.
Le bras de commande 12 est constitué par exemple par une tige tubulaire rectiligne ayant un axe longitudinal désigné par la référence 14. A l'extrémité de cette tige, à l'opposé du boîtier 10, est disposée une poignée 16 qui s'écarte de l'axe 14. Un mouvement de rotation de cette poignée autour de l'axe 14 fait tourner le bras de commande 12 autour de cet axe. The control arm 12 is constituted for example by a straight tubular rod having a longitudinal axis designated by the reference 14. At the end of this rod, opposite the housing 10, is disposed a handle 16 which moves away from the axis 14. A rotation movement of this handle around the axis 14 rotates the control arm 12 around this axis.
L'arrière du boîtier 10 porte un support fixe non visible sur la figure 1, sur lequel est fixé un palier également non visible, dans lequel est monté à rotation un arbre de sortie 18 qui peut tourner librement dans ce palier, autour de son axe longitudinal fixe 19, sans cependant pouvoir se déplacer en translation dans le sens de cet axe. L'arbre de sortie 18 n'a donc qu'un seul degré de liberté de mouvement, qui est la possibilité de tourner autour de son axe longitudinal fixe 19. The rear of the housing 10 carries a fixed support not visible in Figure 1, on which is fixed a bearing also not visible, in which is rotatably mounted an output shaft 18 which can rotate freely in this bearing, about its axis fixed longitudinal 19, without however being able to move in translation in the direction of this axis. The output shaft 18 therefore has only one degree of freedom of movement, which is the possibility of turning around its fixed longitudinal axis 19.
L'extrémité de l'arbre de sortie 18 à l'intérieur du boîtier 10 est reliée à l'extrémité du bras de commande 12 par une articulation à cardan 20 de sorte qu'un mouvement de rotation du bras 12 autour de son axe The end of the output shaft 18 inside the housing 10 is connected to the end of the control arm 12 by a universal joint 20 so that a rotational movement of the arm 12 about its axis
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longitudinal entraîne en rotation l'arbre de sortie 18 autour de son axe quel que soit l'angle formé entre les axes longitudinaux respectifs 14 et 19 du bras de commande 12 et de l'arbre de sortie 18. Ce mouvement de rotation de la poignée autour de l'axe 14 est utilisé pour la commande des ailerons de roulis de l'avion. longitudinal causes the output shaft 18 to rotate about its axis whatever the angle formed between the respective longitudinal axes 14 and 19 of the control arm 12 and the output shaft 18. This movement of rotation of the handle around the axis 14 is used for the control of the roll ailerons of the aircraft.
Le centre de rotation de l'articulation à cardan 20, qui est à l'intersection des axes 14 et 19, est situé à une position fixe à l'intérieur du boîtier 10, du fait que l'arbre de sortie 18 ne peut pas se déplacer en translation et ne peut que subir un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal 19 dans le palier qui le supporte et qui est fixe par rapport au boîtier. The center of rotation of the universal joint 20, which is at the intersection of the axes 14 and 19, is located at a fixed position inside the housing 10, since the output shaft 18 cannot move in translation and can only undergo a rotational movement about its longitudinal axis 19 in the bearing which supports it and which is fixed relative to the housing.
Le bras de commande 12 peut d'une part tourner autour de son axe longitudinal 14 en entraînant l'arbre de sortie 18, et d'autre part prendre une inclinaison quelconque dans l'espace par rapport à l'arbre de sortie 18 en tournant autour d'un point fixe qui est le centre de rotation de l'articulation à cardan 20. The control arm 12 can on the one hand rotate around its longitudinal axis 14 by driving the output shaft 18, and on the other hand take any inclination in space relative to the output shaft 18 by rotating around a fixed point which is the center of rotation of the universal joint 20.
Le pilote agit sur la poignée 16 du bras de commande d'une part en la faisant tourner autour de l'axe 14 et d'autre part en donnant au bras 12 une inclinaison angulaire quelconque par rapport au boîtier, dans la mesure du débattement que lui permet l'ouverture frontale du boîtier fixe 10. Un mouvement de montée ou descente du bras provoquera une action sur l'angle de tangage, tendant à faire monter ou descendre l'avion ; un mouvement latéral du bras provoquera une action sur l'angle de lacet ; enfin, une rotation de la poignée autour de l'axe 14 (quelle que soit l'orientation de cet axe) provoquera une action sur l'angle de roulis, tendant à faire tourner l'avion dans le sens de la rotation. Les trois mouvements peuvent se combiner. The pilot acts on the handle 16 of the control arm on the one hand by rotating it around the axis 14 and on the other hand by giving the arm 12 any angular inclination relative to the housing, as far as the clearance that allows the front opening of the fixed housing 10. A movement of raising or lowering of the arm will cause an action on the pitch angle, tending to raise or lower the aircraft; a lateral movement of the arm will cause an action on the yaw angle; finally, a rotation of the handle around the axis 14 (whatever the orientation of this axis) will cause an action on the roll angle, tending to make the plane rotate in the direction of rotation. The three movements can be combined.
Pour transmettre aux gouvernes de l'avion les différents mouvements imposés par le pilote au bras de commande 12, on prévoit le mécanisme suivant : le bras est monté en rotation libre dans un palier 22 définissant la direction de l'axe 14 ; ce palier est fixé sur un premier support mobile 24. Ce support 24 est lui-même monté en rotation libre sur un dexuième support 30. La rotation du support 24 s'effectue autour d'un axe 26 qui est perpendiculaire à l'axe de rotation (14) du palier 22 et qui passe par le centre de rotation de l'articulation à cardan 20. De préférence, cet axe 26 est To transmit to the control surfaces of the aircraft the various movements imposed by the pilot on the control arm 12, the following mechanism is provided: the arm is mounted in free rotation in a bearing 22 defining the direction of the axis 14; this bearing is fixed on a first mobile support 24. This support 24 is itself mounted in free rotation on a second support 30. The rotation of the support 24 takes place around an axis 26 which is perpendicular to the axis of rotation (14) of the bearing 22 and which passes through the center of rotation of the universal joint 20. Preferably, this axis 26 is
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vertical lorsque le bras de commande est horizontal dans l'avion, mais il pourrait aussi être horizontal. Si l'axe 26 est vertical, le support 24 sert à transmettre un mouvment pour une action sur l'angle de lacet ; si l'axe 26 était horizontal lorsque le bras de commande est horizontal, le support 24 servirait à transmettre une action sur l'angle de tangage.
vertical when the control arm is horizontal on the airplane, but it could also be horizontal. If the axis 26 is vertical, the support 24 is used to transmit a movement for an action on the yaw angle; if the axis 26 was horizontal when the control arm is horizontal, the support 24 would serve to transmit an action on the pitch angle.
On considérera dans la suite que le premier support mobile 24 1 sert à transmettre le mouvement de lacet. It will be considered below that the first mobile support 24 1 is used to transmit the yaw movement.
Pour que le support 24 puisse tourner par rapport au support 30, autour de l'axe 26, on prévoit un ensemble d'un arbre orienté selon cet axe 26 et un palier correspondant, dans lequel peut tourner cet arbre. L'ensemble arbre/palier est désigné par la référence 28 sur la figure 1. L'arbre (ou respectivement le palier) est fixé sur le support 24, et réciproquement le palier (ou respectivement l'arbre) est fixé sur un deuxième support mobile 30. So that the support 24 can rotate relative to the support 30, around the axis 26, there is provided an assembly of a shaft oriented along this axis 26 and a corresponding bearing, in which this shaft can rotate. The shaft / bearing assembly is designated by the reference 28 in FIG. 1. The shaft (or respectively the bearing) is fixed on the support 24, and conversely the bearing (or respectively the shaft) is fixed on a second support mobile 30.
Le support 24 a de préférence une forme de cavalier en U dont le fond porte le palier 22 et dont les branches portent chacune un arbre ou un palier d'un ensemble arbre/palier 28. The support 24 preferably has the shape of a U-shaped jumper, the bottom of which carries the bearing 22 and the branches of which each carry a shaft or a bearing of a shaft / bearing assembly 28.
Le deuxième support mobile 30 a de préférence une forme rectangulaire ayant deux côtés opposés portant chacun un arbre ou palier d'un ensemble arbre/palier 28. Les deux autres côtés du rectangle servent au montage à rotation du support 30 sur le boîtier fixe 10. The second movable support 30 preferably has a rectangular shape having two opposite sides each carrying a shaft or bearing of a shaft / bearing assembly 28. The two other sides of the rectangle are used for rotatably mounting the support 30 on the fixed housing 10.
La forme en U du support mobile 24 et la forme en anneau rectangulaire du support 30 permettent de laisser place, à l'intérieur du U et de l'anneau rectangulaire, à l'articulation à cardan 20. The U-shape of the mobile support 24 and the rectangular ring shape of the support 30 make it possible to leave space, inside the U and the rectangular ring, for the universal joint 20.
Le deuxième support mobile 30 est monté à rotation libre sur le boîtier fixe'1 0, selon un axe 32 qui d'une part est perpendiculaire à l'axe 26 et à l'axe 19, et d'autre part coupe l'axe 26 et l'axe 19 au centre de rotation de l'articulation à cardan 20. The second movable support 30 is mounted for free rotation on the fixed housing ′ 0, along an axis 32 which on the one hand is perpendicular to the axis 26 and to the axis 19, and on the other hand intersects the axis 26 and the axis 19 at the center of rotation of the universal joint 20.
Au moins un ensemble arbre/palier 34, d'axe 32, est prévu entre le boîtier fixe et le deuxième support mobile 30 pour effectuer ce montage à rotation. Le palier peut être sur le boîtier et l'arbre sur le support ou le contraire. De préférence, il y a deux ensembles arbre/palier 34, situés sur deux côtés opposés de l'anneau rectangulaire formant le support 30. At least one shaft / bearing assembly 34, of axis 32, is provided between the fixed housing and the second movable support 30 to perform this rotational mounting. The bearing can be on the housing and the shaft on the support or vice versa. Preferably, there are two shaft / bearing assemblies 34, situated on two opposite sides of the rectangular ring forming the support 30.
Lorsque le pilote exécute uniquement un mouvement de rotation de la poignée autour de l'axe 14 du bras 12, l'articulation à cardan 20 transmet ce mouvement à l'arbre de sortie 18, sans déplacement des When the pilot only performs a rotation movement of the handle around the axis 14 of the arm 12, the universal joint 20 transmits this movement to the output shaft 18, without displacement of the
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supports 24 et 30, et ceci quelle que soit l'inclinaison du bras 12 par rapport au boîtier fixe. Lorsque le pilote déplace la poignée latéralement en faisant tourner le bras autour de l'axe 26, le support 24 tourne autour de l'axe 26 sans déplacement du support 30, et ceci quelle que soit l'orientation du support 30. Lorsque le pilote déplace la poignée de haut en bas en faisant
tourner le bras 12 autour de l'axe 32, le support 30 tourne autour de cet axe J sans déplacement du support 24, et ceci quelle que soit l'orientation du support 24. Lorsque le pilote déplace le bras selon un mouvement quelconque autour du centre de rotation de l'articulation à cardan, les supports 24 et 30 tournent tous deux autour de leurs axes de rotation respectifs. supports 24 and 30, regardless of the inclination of the arm 12 relative to the fixed housing. When the pilot moves the handle laterally by rotating the arm around the axis 26, the support 24 rotates around the axis 26 without moving the support 30, regardless of the orientation of the support 30. When the pilot move the handle up and down making
turn the arm 12 around the axis 32, the support 30 rotates around this axis J without moving the support 24, and this regardless of the orientation of the support 24. When the pilot moves the arm in any movement around the center of rotation of the universal joint, the supports 24 and 30 both rotate about their respective axes of rotation.
Des câbles ou des biellettes peuvent être attachés aux supports 24 et 30 pour transformer en mouvement de translation les mouvements de rotation de ces supports. D'autres mécanismes de transmission mécanique (poulies, articulations sur pivots fixes, etc. ) peuvent être prévus pour transmettre aux gouvernes les mouvements des câbles ou biellettes, selon la configuration de l'avion. Cables or rods can be attached to the supports 24 and 30 to transform the rotational movements of these supports into a translational movement. Other mechanical transmission mechanisms (pulleys, articulations on fixed pivots, etc.) can be provided to transmit to the control surfaces the movements of cables or rods, depending on the configuration of the aircraft.
La figure 2 représente symboliquement des biellettes pour la transmission des trois mouvements exécutables par le pilote. Sur cette figure, qui est vue de l'arrière, c'est-à-dire du côté de l'arbre 18 et non du bras 12, on n'a pas représenté le boîtier 10. FIG. 2 symbolically represents rods for the transmission of the three movements executable by the pilot. In this figure, which is seen from the rear, that is to say from the side of the shaft 18 and not of the arm 12, the housing 10 has not been shown.
Une biellette rigide 40 est fixée au support 24 en un point tel que cette biellette se déplace en translation vers l'arrière ou vers l'avant lorsque le bras 12 tourne autour de l'axe 26. Ce déplacement agit sur un aileron arrière de t'avion, ou sur deux ailerons latéraux (appelés encore winglets) en bout d'ailes, pour un mouvement de lacet de l'avion. Ces ailerons tournent autour d'axes non horizontaux lorsque l'avion a une assiette horizontale. A rigid link 40 is fixed to the support 24 at a point such that this link moves in translation backwards or forwards when the arm 12 rotates around the axis 26. This movement acts on a rear spoiler of t 'airplane, or on two lateral fins (also called winglets) at the end of the wings, for a yaw movement of the airplane. These fins rotate around non-horizontal axes when the plane has a horizontal attitude.
Une autre biellette rigide 42 est fixée au support 30 de telle manière qu'elle se déplace en translation vers l'arrière ou vers l'avant lorsque le bras 12 tourne autour de l'axe 32. Cette biellette agit symétriquement sur les gouvernes de profondeur de l'avion, pour un mouvement de tangage. Another rigid link 42 is fixed to the support 30 so that it moves in translation backwards or forwards when the arm 12 rotates about the axis 32. This link acts symmetrically on the elevators of the plane, for a pitching movement.
Ces gouvernes tournent autour d'axes essentiellement horizontaux (lorsque l'avion a un angle de roulis nul). These control surfaces rotate around essentially horizontal axes (when the aircraft has a zero roll angle).
Enfin, pour la commande d'un mouvement de roulis, on peut prévoir par exemple une pièce 44 montée sur l'arbre de sortie 18 et solidaire Finally, for controlling a rolling movement, one can for example provide a part 44 mounted on the output shaft 18 and integral
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en rotation de celui-ci. Cette pièce peut avoir deux extensions latérales 46 et 48 s'écartant de l'axe de l'arbre dans deux directions opposées. Au bout de ces extensions sont fixées respectivement une biellette rigide 50 et une biellette rigide 52, partant dans des directions opposées, l'une vers un aileron de roulis de l'aile gauche de l'avion, et l'autre vers un aileron de roulis de
l'aile droite. Ces biellettes subissent des mouvements en translation, mais 1 dans des directions opposées, lorsque l'arbre de sortie 18 tourne autour de l'axe 19, donc lorsque le pilote actionne la poignée 16 en rotation autour de l'axe 14. Les ailerons de roulis, tournant autour d'un axe généralement horizontal, sont donc actionnés à l'inverse l'un de l'autre, ce qui est nécessaire pour donner à l'avion le mouvement de roulis désiré. in rotation of it. This part can have two lateral extensions 46 and 48 deviating from the axis of the shaft in two opposite directions. At the end of these extensions are fixed respectively a rigid link 50 and a rigid link 52, going in opposite directions, one towards a roll fin of the left wing of the aircraft, and the other towards a fin of roll of
the right wing. These rods undergo movements in translation, but 1 in opposite directions, when the output shaft 18 rotates around the axis 19, therefore when the pilot actuates the handle 16 in rotation around the axis 14. The ailerons of roll, rotating around a generally horizontal axis, are therefore actuated the opposite of each other, which is necessary to give the aircraft the desired roll movement.
La figure 3 représente le boîtier 10 vu de l'arrière. L'arbre de sortie 18 est maintenu dans une pièce de support fixe 54 qui ferme partiellement le boîtier 10 sans empêcher le passage des câbles ou biellettes décrites en référence à la figure 2 et non repréentées sur la figure 3. Les moyens qui empêchent les mouvements de translation de l'arbre 18 selon sa longueur ne sont pas représentés, ils peuvent faire partie soit d'un palier de rotation fixé sur le support 54 et dans lequel tourne l'arbre 18, soit d'un autre palier, non représenté, monté à une autre extrémité de l'arbre 18. Classiquement ces moyens peuvent comprendre une gorge dans l'arbre et un palier adapté au diamètre de cette gorge. Ces moyens peuvent d'ailleurs alternativement être prévus sur le bras de commande 12, au niveau du palier 22, étant donné que si on empêche le mouvement de translation du bras 12 selon son axe 14, on empêche également celui de l'arbre de sortie 18. Figure 3 shows the housing 10 seen from the rear. The output shaft 18 is held in a fixed support piece 54 which partially closes the housing 10 without preventing the passage of the cables or rods described with reference to FIG. 2 and not shown in FIG. 3. The means which prevent movements for translating the shaft 18 along its length are not shown, they can be part of either a rotation bearing fixed on the support 54 and in which the shaft 18 rotates, or another bearing, not shown, mounted at another end of the shaft 18. Conventionally, these means may include a groove in the shaft and a bearing adapted to the diameter of this groove. These means can also alternatively be provided on the control arm 12, at the level of the bearing 22, since if the movement of translation of the arm 12 along its axis 14 is prevented, that of the output shaft is also prevented 18.
La figure 4 repésente plus en détail l'articulation à cardan 20. Le boîtier 10 et le support 30 ont été supprimés pour mieux montrer cette articulation. On y voit clairement les deux axes de rotation 60 et 62, perpendiculaires entre eux, l'axe 60 étant perpendiculaire à l'axe 19 et l'axe 62 étant perpendiculaire à l'axe 14. L'axe 26 défini dans le support 24 passe par l'intersection des axes 60 et 62 qui est aussi l'intersection des axes 14 et 19. De même, l'axe 32, visible sur les figures 1 à 3, qui est perpendiculaire à l'axe 26, passe également par le croisement des axes 60 et 62. Figure 4 shows in more detail the universal joint 20. The housing 10 and the support 30 have been removed to better show this joint. We can clearly see the two axes of rotation 60 and 62, perpendicular to each other, the axis 60 being perpendicular to the axis 19 and the axis 62 being perpendicular to the axis 14. The axis 26 defined in the support 24 passes through the intersection of axes 60 and 62 which is also the intersection of axes 14 and 19. Similarly, axis 32, visible in Figures 1 to 3, which is perpendicular to axis 26, also passes through the intersection of axes 60 and 62.
On a ainsi décrit l'essentiel de la constitution de la commande de vol selon l'invention. The essentials of the constitution of the flight control according to the invention have thus been described.
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On notera que dans une version d'avion pourvue d'un pilote automatique destiné à se substituer pendant certaines phases de vol aux actions du pilote humain, on prévoit que le boîtier 10 porte des moteurs d'entraînement agissant sur les pièces de la commande de vol pour les entraîner de la même manière que si le pilote humain agissait sur le bras de commande 12. Ces moteurs sont en rotation libre lorsqu'ils ne sont pas alimentés, c'est-à-dire lorsque le pilote automatique n'est pas en service, de manière à ne pas gêner les mouvements manuels du pilote humain. Des capteurs de position des moteurs ou des pièces mobiles du système (supports ou biellettes ou gouvernes) sont prévus pour renvoyer au pilote automatique des informations sur les positions des gouvernes. It will be noted that in an airplane version provided with an automatic pilot intended to replace, during certain flight phases, the actions of the human pilot, provision is made for the housing 10 to carry drive motors acting on the parts of the control of flight to train them in the same way as if the human pilot acted on the control arm 12. These motors are in free rotation when they are not powered, that is to say when the autopilot is not in service, so as not to hinder the manual movements of the human pilot. Position sensors for motors or moving parts of the system (supports or links or control surfaces) are provided to send information to the autopilot on the positions of the control surfaces.
Dans l'application à un simulateur de vol, destiné notamment à l'apprentissage du pilotage sur un avion comportant la commande de pilotage qui vient d'être décrite, on comprendra que les liaisons mécaniques par biellettes ou par câbles peuvent être construites différemment puisqu'elles n'ont pas besoin de commander réellement des gouvernes. Elles peuvent être remplacées par d'autres éléments reliés par exemple à des ressorts de rappel simulant l'effort à vaincre dans la réalité pour agir sur les gouvernes. Elles peuvent aussi être purement et simplement supprimées. Des détecteurs de mouvement des supports 24 et 26 et de la pièce 44 doivent être prévus pour piloter le logiciel de simulation s'il est interactif, de manière à faire apparaître sur l'écran du simulateur des images qui correspondent aux mouvements exercés par le pilote sur la poignée 16. In the application to a flight simulator, intended in particular for learning to pilot on an aircraft comprising the piloting control which has just been described, it will be understood that the mechanical connections by rods or by cables can be constructed differently since they do not need to actually control control surfaces. They can be replaced by other elements linked for example to return springs simulating the effort to be overcome in reality to act on the control surfaces. They can also be deleted altogether. Motion detectors of the supports 24 and 26 and of the part 44 must be provided to control the simulation software if it is interactive, so as to display on the simulator screen images which correspond to the movements exerted by the pilot. on the handle 16.
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