FR2867867A1

FR2867867A1 - AIRBORNE SYSTEM WITH COUNTER-ROLL MECHANISM

Info

Publication number: FR2867867A1
Application number: FR0402869A
Authority: FR
Inventors: Dominique Moreau
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2005-09-23
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: WO2005101152A1; FR2867867B1

Abstract

La présente invention concerne un système aéroporté avec mécanisme de contre-roulis d'un équipement monté par exemple en pointe avant ou arrière, et s'applique tout particulièrement aux nacelles de reconnaissance optroniques ou radar, équipées d'équipements de type antenne pour la transmission des informations au sol.Le système aéroporté (1) comprend de façon générale un corps fixe (16) dans le repère de l'aéronef, un ensemble mécanique (4) mobile autour d'un axe roulis (x) parallèle à l'axe de l'aéronef, un équipement (5) logé dans ledit ensemble mécanique, stabilisé par un mécanisme de contre-roulis. Selon l'invention, le mécanisme de contre-roulis comprend un mécanisme de rotation de l'équipement autour d'un axe parallèle audit axe roulis de l'ensemble mécanique (4), et une chaîne cinématique reliant ledit équipement et le corps fixe du système optronique de telle sorte à maintenir l'équipement fixe dans le repère de l'aéronef en fonction des mouvements de roulis de l'ensemble mécanique.The present invention relates to an airborne system with a counter-roll mechanism for equipment mounted for example at the front or rear point, and applies most particularly to optronic or radar reconnaissance pods, equipped with equipment of the antenna type for transmission. information on the ground.The airborne system (1) generally comprises a fixed body (16) in the frame of the aircraft, a mechanical assembly (4) movable around a roll axis (x) parallel to the axis of the aircraft, an item of equipment (5) housed in said mechanical assembly, stabilized by a counter-roll mechanism. According to the invention, the counter-roll mechanism comprises a mechanism for rotating the equipment around an axis parallel to said roll axis of the mechanical assembly (4), and a kinematic chain connecting said equipment and the fixed body of the optronic system so as to keep the fixed equipment in the reference frame of the aircraft as a function of the roll movements of the mechanical assembly.

Description

Système aéroporté avec mécanisme de contre-roulisAirborne system with counter-roll mechanism

La présente invention concerne un système aéroporté avec mécanisme de contre-roulis d'un équipement monté par exemple en pointe avant ou arrière, et s'applique tout particulièrement aux nacelles de reconnaissance équipées d'équipements de type antenne pour la transmission des informations au sol. The present invention relates to an airborne system with a counter-roll mechanism of a device mounted for example in front or rear tip, and is particularly applicable to reconnaissance pods equipped with antenna type equipment for transmitting information on the ground .

Dans les systèmes aéroportés accrochés à un porteur, il est souvent nécessaire de transmettre les informations recueillies vers le sol. In airborne systems attached to a carrier, it is often necessary to transmit the collected information to the ground.

o C'est le cas par exemple des systèmes aéroportés équipés de sousensembles optroniques ou radar, appelés également nacelles , par exemple pour la reconnaissance aérienne. Les figures 1A et 1B représentent ainsi selon une vue de profil (figure 1A) et une vue de dessus (figure 1B), les schémas d'un porteur 3 équipé d'un système aéroporté 1. Cela nécessite un système de liaison vers une unité du sol (100) utilisant une antenne. L'antenne est généralement mobile sur deux axes. Le premier axe permet la visée vers le sol en fonction de l'altitude (angle de rotation a), le second axe permet la visée en gisement en fonction du cap du porteur (angle de rotation 3). L'émission d'une telle antenne est polarisée pour respecter les bilans de liaisons et permettre une portée satisfaisante. Dans la plupart des cas, il n'est pas nécessaire de compenser les angles de roulis du porteur afin de conserver un bilan de liaison correct. Par contre, les angles de roulis de la structure mécanique porteuse de l'antenne peuvent atteindre des valeurs importantes, typiquement 90 , et il faut compenser cette rotation en roulis. o This is the case, for example, with airborne systems equipped with optronic or radar sub-assemblies, also called nacelles, for example for aerial reconnaissance. FIGS. 1A and 1B thus represent, in a profile view (FIG. 1A) and a view from above (FIG. 1B), the diagrams of a carrier 3 equipped with an airborne system 1. This requires a linkage system to a unit ground (100) using an antenna. The antenna is generally mobile on two axes. The first axis allows the aiming towards the ground according to the altitude (rotation angle a), the second axis allows the sighting in bearing according to the heading of the carrier (angle of rotation 3). The emission of such an antenna is polarized to respect the link budgets and to allow a satisfactory range. In most cases, it is not necessary to compensate the roll angles of the wearer in order to maintain a correct link budget. On the other hand, the roll angles of the mechanical structure carrying the antenna can reach important values, typically 90, and this roll rotation must be compensated for.

C'est le cas par exemple d'une nacelle de reconnaissance aérienne dans laquelle l'antenne est placée dans un ensemble mécanique mobile en rotation autour de l'axe roulis pour assurer un balayage d'horizon à horizon dans un repère terrestre. This is the case, for example, of an aerial reconnaissance pod in which the antenna is placed in a mechanical assembly rotatable about the roll axis to ensure horizon-to-horizon scanning in a terrestrial reference.

Dans certains systèmes aéroportés, il est prévu un mécanisme de contreroulis permettant de maintenir l'antenne fixe dans le repère du porteur. Ce type de mécanisme utilise un palier asservi aux mouvements de roulis de l'ensemble mécanique mobile grâce à un ensemble de motorisation relié à une électronique de traitement. Cependant ce type de mécanisme nécessite un nombre important de composants coûteux (moteur, électronique de traitement et de commande) et présente des performances limitées en terme de retard entre la rotation de l'antenne et la rotation de l'ensemble mécanique. In some airborne systems, there is provided a counter-shake mechanism for maintaining the fixed antenna in the wearer's mark. This type of mechanism uses a rolling motion-controlled bearing of the mobile mechanical assembly through a set of motorization connected to a processing electronics. However, this type of mechanism requires a large number of expensive components (motor, electronic processing and control) and has limited performance in terms of delay between the rotation of the antenna and the rotation of the mechanical assembly.

La présente invention propose la mise en oeuvre dans un système aéroporté d'un mécanisme de contre-roulis pour la stabilisation d'un équipement de type antenne, totalement assurée de façon mécanique, permettant ainsi des gains importants en coût unitaire, coût de développement, fiabilité et performances. The present invention proposes the implementation in an airborne system of a counter-roll mechanism for the stabilization of an antenna type equipment, fully mechanically provided, thus allowing significant gains in unit cost, development cost, reliability and performance.

Pour cela, l'invention propose un système aéroporté destiné à être embarqué sur un aéronef, comprenant un corps fixe dans le repère de l'aéronef, un ensemble mécanique mobile autour d'un axe roulis parallèle à l'axe de l'aéronef, un équipement logé dans ledit ensemble mécanique et stabilisé par un mécanisme de contre-roulis, le système étant caractérisé en ce que ledit mécanisme de contre-roulis comprend un mécanisme de rotation de l'équipement autour d'un axe parallèle audit axe roulis de l'ensemble mécanique, et une chaîne cinématique reliant ledit équipement et le corps fixe du système optronique de telle sorte à maintenir l'équipement fixe dans le repère de l'aéronef en fonction des mouvements de roulis de l'ensemble mécanique. For this, the invention proposes an airborne system intended to be embarked on an aircraft, comprising a fixed body in the reference of the aircraft, a mechanical assembly movable about a roll axis parallel to the axis of the aircraft, a device housed in said mechanical assembly and stabilized by a counter-roll mechanism, the system being characterized in that said counter-roll mechanism comprises a mechanism for rotating the equipment about an axis parallel to said roll axis of the mechanical assembly, and a kinematic chain connecting said equipment and the fixed body of the optronic system so as to maintain the fixed equipment in the reference system of the aircraft according to the roll movements of the mechanical assembly.

Le mécanisme de contre-roulis, totalement mécanique, présente des avantages significatifs en terme de simplicité de conception et de coût. The fully mechanical counterbalancing mechanism has significant advantages in terms of simplicity of design and cost.

D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures annexées qui représentent: - Les figures 1A et 1B, des schémas illustrant les angles 25 d'orientation d'un équipement de type antenne monté sur un système optronique aéroporté (déjà décrites) ; - La figure 2, un système optronique aéroporté avec contre-roulis selon l'art antérieur; - La figure 3, un système optronique aéroporté avec contre-30 roulis selon un exemple de réalisation de l'invention. Other advantages and features will appear more clearly on reading the description which follows, illustrated by the appended figures which represent: FIGS. 1A and 1B, diagrams illustrating the orientation angles of a mounted antenna type equipment on an airborne optronic system (already described); FIG. 2, an airborne optronic system with counter roll according to the prior art; FIG. 3, an airborne optronic system with counter-rolls according to an exemplary embodiment of the invention.

Sur les figures, les éléments identiques sont indexés par les mêmes repères. In the figures, identical elements are indexed by the same references.

La figure 2 illustre un système aéroporté 1 selon l'art antérieur, par exemple de type nacelle pour la reconnaissance aérienne, accrochée à un porteur 3 par l'intermédiaire d'un pylône 2 et comprenant un ou plusieurs sous-ensembles optroniques ou radar, dont un sous-ensemble de détection ou senseur 5 et un mécanisme de balayage dudit senseur 5 d'horizon à horizon dans un repère terrestre. Ce balayage est assuré par rapport au corps fixe de la nacelle 16 par rotation autour d'un axe roulis x d'un ensemble mécanique 4 situé à l'avant ou à l'arrière du corps de la nacelle (appelé alors pointe avant et pointe arrière respectivement) et comprenant ledit senseur, la rotation étant assurée grâce à un palier 8. Pour ne pas être masquée par la nacelle elle-même, un équipement 6 pour la transmission des informations détectées par le senseur 5, avec son antenne 7, doit également être montée dans la structure mécanique mobile 4, dans cet exemple la pointe avant de la nacelle. II est nécessaire que l'antenne soit munie d'un mécanisme de contre-roulis, afin de rester fixe en repère porteur, donc en repère nacelle. Ce type de mécanisme est assuré selon l'art antérieur par un palier 9 et un ensemble de motorisation et de recopie 10 utilisant pour informations d'asservissement, celles du mécanisme équivalent 11 entraînant l'ensemble mécanique 4. Cet asservissement se fait via une électronique de traitement 12. Ce type de mécanisme nécessite un nombre important de composants coûteux tels qu'un moteur, un résolveur pour la mesure des angles par mesure de champs électrique ou magnétique, une électronique de traitement et de commande, du câblage, et nécessite par ailleurs une puissance électrique supplémentaire à celle déjà nécessaire pour la rotation de la structure mécanique. La mise au point et le test en production sont de ce fait très élevés ainsi que le coût de développement du mécanisme et son coût unitaire Par ailleurs, un tel mécanisme de contre- roulis présente des performances limitées en terme de retard entre la rotation de l'équipement 6 et la rotation de l'ensemble mécanique mobile 4. FIG. 2 illustrates an airborne system 1 according to the prior art, for example of the nacelle type for aerial reconnaissance, attached to a carrier 3 via a pylon 2 and comprising one or more optronic or radar subsets, including a sensor or sensing subassembly 5 and a scanning mechanism of said horizon horizon sensor in a terrestrial reference. This sweeping is ensured relative to the fixed body of the platform 16 by rotation about a roll axis x of a mechanical assembly 4 located at the front or rear of the body of the nacelle (then called forward tip and tip rearward respectively) and comprising said sensor, the rotation being provided by a bearing 8. To not be masked by the nacelle itself, an equipment 6 for transmitting the information detected by the sensor 5, with its antenna 7, must also be mounted in the mobile mechanical structure 4, in this example the front tip of the nacelle. It is necessary for the antenna to be provided with a counter-roll mechanism, in order to remain fixed at the carrier mark, and therefore at the nacelle mark. This type of mechanism is provided according to the prior art by a bearing 9 and a set of motorization and feedback 10 using servo information, those of the equivalent mechanism 11 driving the mechanical assembly 4. This enslavement is via an electronic 12. This type of mechanism requires a large number of expensive components such as a motor, a resolver for the measurement of angles by electric or magnetic field measurement, a processing and control electronics, wiring, and requires moreover, additional electric power to that already necessary for the rotation of the mechanical structure. The development and the test in production are therefore very high, as well as the cost of developing the mechanism and its unit cost. Moreover, such a counter-roll mechanism has limited performance in terms of delay between the rotation of the machine. equipment 6 and the rotation of the mobile mechanical assembly 4.

La figure 3 présente un système aéroporté avec mécanisme de contre-roulis selon l'invention. Le système aéroporté 1 représenté est du même type que celui de la figure 2, avec un corps 16 fixe par rapport au porteur, et un ensemble mécanique 4 mobile en rotation par rapport audit corps fixe selon l'axe roulis x. L'ensemble mécanique 4 comprend dans cet exemple un ou plusieurs sous-ensembles optroniques ou radar, dont un senseur 5 de détection, et un équipement 6 qui doit être stabilisé selon l'axe roulis par rapport au porteur. Dans l'exemple de la figure 3, il s'agit d'un système de transmission au sol des informations détectées par le senseur 5 avec une antenne 7. De façon générale, l'équipement 6 peut être tout capteur implanté dans un ensemble mécanique mobile en rotation et devant rester fixe par rapport au repère avion. Par exemple, il peut s'agir d'un système de détection optronique avec balayage d'une barrette de détection, de type IRLS (abréviation de l'expression anglo-saxonne Infra Red Line Scan ). FIG. 3 presents an airborne system with counter-roll mechanism according to the invention. The airborne system 1 shown is of the same type as that of Figure 2, with a body 16 fixed relative to the carrier, and a mechanical assembly 4 rotatable relative to said fixed body along the roll axis x. The mechanical assembly 4 comprises in this example one or more optronic or radar subassemblies, including a detection sensor 5, and equipment 6 which must be stabilized along the roll axis with respect to the carrier. In the example of FIG. 3, it is a ground transmission system of the information detected by the sensor 5 with an antenna 7. In general, the equipment 6 can be any sensor implanted in a mechanical assembly. mobile in rotation and to remain fixed relative to the aircraft mark. For example, it may be an optronic detection system with scanning a detection strip, type IRLS (abbreviation of the English expression Infra Red Line Scan).

Selon l'invention, le mécanisme de contre-roulis comprend un mécanisme de rotation de l'équipement autour d'un axe parallèle audit axe roulis de l'ensemble mécanique 4, et une chaîne cinématique reliant ledit équipement et le corps fixe du système optronique de telle sorte à maintenir l'équipement fixe dans le repère de l'aéronef en fonction des mouvements de roulis de l'ensemble mécanique mobile 4. Le mécanisme de rotation comprend par exemple un palier 9 fixé à l'ensemble mécanique 4. Le mécanisme de contre-roulis tel qu'il est préconisé ici est donc totalement mécanique, et donc très avantageux en terme de coût et de simplicité de conception par rapport au mécanisme de l'art antérieur. According to the invention, the counter-roll mechanism comprises a mechanism for rotating the equipment about an axis parallel to said roll axis of the mechanical assembly 4, and a kinematic chain connecting said equipment and the fixed body of the optronic system. so as to maintain the fixed equipment in the reference of the aircraft according to the rolling movements of the movable mechanical assembly 4. The rotation mechanism comprises for example a bearing 9 fixed to the mechanical assembly 4. The mechanism Counter-roll as recommended here is therefore completely mechanical, and therefore very advantageous in terms of cost and simplicity of design compared to the mechanism of the prior art.

Selon une variante préférée de l'invention, la chaîne cinématique comprend une barre de transmission 13 prenant appui sur l'ensemble mécanique 4, et munie en chacune de ses extrémités d'un système de transmission du mouvement, respectivement avec le corps fixe 16 du système aéroporté et avec l'équipement 5. Selon l'exemple de la figure 3, les systèmes de transmission du mouvement sont formés d'engrenages. Le premier engrenage est engrené avec une roue fixe 17 lié au corps fixe 16 du système optronique et le deuxième engrenage étant engrené avec une roue 18 solidaire de l'équipement 6. L'ensemble est conçu de telle sorte que les systèmes de transmission du mouvement de cette cinématique assurent que l'équipement 6 tourne, en prenant appui sur la partie fixe 16 de la nacelle, d'un angle égal et de sens opposé à la rotation de l'ensemble mécanique 4 portant le senseur 5 lors de son balayage. L'équipement 6 reste donc immobile dans le repère nacelle. According to a preferred variant of the invention, the kinematic chain comprises a transmission bar 13 bearing on the mechanical assembly 4, and provided at each of its ends with a motion transmission system, respectively with the fixed body 16 of the airborne system and with equipment 5. In the example of Figure 3, the motion transmission systems are formed of gears. The first gear is engaged with a fixed wheel 17 connected to the fixed body 16 of the optronic system and the second gear is engaged with a wheel 18 integral with the equipment 6. The assembly is designed so that the transmission systems of the movement of this kinematics ensure that the equipment 6 rotates, bearing on the fixed part 16 of the nacelle, an equal angle and direction opposite to the rotation of the mechanical assembly 4 carrying the sensor 5 during its scanning. The equipment 6 remains immobile in the reference nacelle.

Dans l'exemple de la figure 3, un mécanisme 14 de rattrapage de jeux de dentures permet en outre d'assurer soit un fonctionnement sans chocs, soit une augmentation de la précision de pointage de l'antenne 7 par rapport à la nacelle, soit les deux. II peut s'agir par exemple d'un mécanisme de rattrapage de jeux classique, mettant en oeuvre des ressorts montés sur un système de roues dentées. In the example of FIG. 3, a mechanism 14 for compensating tooth sets also makes it possible to provide either shock-free operation or an increase in the pointing accuracy of the antenna 7 with respect to the nacelle, or both. It may be for example a conventional gaming catch-up mechanism, using springs mounted on a gear system.

Selon une variante, les systèmes de transmission du mouvement sont réalisés par des courroies montées sur poulies. Ces courroies sont par exemple de type élastomériques, crantées ou non, ou métalliques. Dans le cas d'utilisation de courroies, il est important de prévoir un mécanisme de mise en tension des courroies afin d'éviter le "mou" naturel des courroies, ce mécanisme s'appliquant directement sur les courroies. According to one variant, the transmission systems of the movement are made by belts mounted on pulleys. These belts are for example elastomeric type, notched or not, or metal. In the case of use of belts, it is important to provide a mechanism for tensioning the belts to avoid the "soft" natural belts, this mechanism is applied directly on the belts.

La cinématique est avantageusement complétée d'un mécanisme de débrayage 15 de l'antenne afin d'assurer la non-destruction de l'ensemble en cas de blocage du palier 9. Par exemple, et de façon connue, le mécanisme de débrayage est obtenu par une friction calibrée en couple de telle sorte que cette friction patine lorsque le couple appliqué sur le mécanisme dépasse le couple de tarage de la friction. The kinematics is advantageously completed by a disengagement mechanism 15 of the antenna to ensure the non-destruction of the assembly in case of blocking of the bearing 9. For example, and in known manner, the disengagement mechanism is obtained by friction calibrated in torque such that this friction slips when the torque applied to the mechanism exceeds the torque setting of the friction.

Un avantage remarquable du dispositif de contre-roulis selon l'invention réside dans le fait que la charge dynamique représentée par l'équipement 6 tournant en sens inverse de l'ensemble mécanique 4, agit comme une contre-inertie au niveau du mécanisme 11 d'entraînement de l'ensemble mécanique 4. Elle se comporte donc comme un accumulateur d'énergie lors des retournements de ce dernier durant les balayages du senseur 5 permettant une économie notable d'énergie. A remarkable advantage of the counter-roll device according to the invention lies in the fact that the dynamic load represented by the equipment 6 rotating in the opposite direction of the mechanical assembly 4, acts as a counter-inertia at the level of the mechanism 11d. 4. It thus behaves like an energy accumulator during the reversals of the latter during the sweeps of the sensor 5 allowing a significant saving of energy.

L'invention s'applique de façon générale à tout système aéroporté avec un ensemble mécanique mobile selon un axe roulis et dans lequel est implanté un équipement devant être stabilisé. Par exemple, l'invention s'applique aux nacelles de reconnaissance optronique et nacelles de reconnaissance SLAR à radar (selon l'abréviation de l'expression anglo-saxonne "Side Looking Array Radar"), pour la stabilisation d'une antenne d'émission au sol des informations détectées. The invention applies generally to any airborne system with a mechanical assembly movable along a roll axis and in which is implanted equipment to be stabilized. For example, the invention applies to optronic recognition pods and radar SLAR reconnaissance pods (for the purpose of stabilizing an antenna of a radar antenna). ground emission of the detected information.

Claims

An airborne system (1) intended to be embarked on an aircraft (3), comprising a fixed body (16) in the reference of the aircraft, a mechanical assembly (4) movable about a roll axis (x) parallel to the axis of the aircraft, a device (5) housed in said mechanical assembly and stabilized by a counter-roll mechanism, the system being characterized in that said counter-roll mechanism comprises a rotation mechanism of the equipment around an axis parallel to said roll axis of the mechanical assembly (4), and a kinematic chain connecting said equipment and the fixed body of the optronic system so as to maintain the fixed equipment in the reference of the aircraft in function of the roll movements of the mechanical assembly.

2- airborne system according to claim 1, wherein said rotation mechanism comprises a bearing (9) fixed to said mechanical assembly (4).

An airborne system according to one of the preceding claims, wherein the counter-roll mechanism comprises a mechanism for disengaging the drive train.

4- airborne system according to one of the preceding claims, wherein the kinematic chain comprises a transmission bar (13) bearing on the mechanical assembly (4), provided at each end thereof a motion transmission system (17, 18), respectively with the fixed body (16) of the airborne system and with the equipment (5).

An airborne system according to claim 4, wherein said motion transmission systems are formed by airborne gears according to claim 5, wherein said counter-roll mechanism further comprises a gaming catch-up mechanism (14). said gears.

7. Airborne system according to one of claims 1 to 4, wherein said motion transmission systems are formed by pulley-mounted belts.

8- airborne recognition system according to one of the preceding claims, comprising one or more subsets of emission and / or detection mounted in said moving mechanical assembly (4), wherein said equipment stabilized by the counter-roll mechanism is an antenna for transmitting the detected information to the ground.