FR2918348A1

FR2918348A1 - Helicopter flight control unit operation assisting device for use by e.g. paraplegic, has transfer units transferring control units of rudder pedal on control stick, and constituted of part of control stick and coupling units

Info

Publication number: FR2918348A1
Application number: FR0704808A
Authority: FR
Inventors: Benjamin Pierre
Original assignee: Direction General pour lArmement DGA; Etat Francais
Current assignee: Direction General pour lArmement DGA; Etat Francais
Priority date: 2007-07-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2009-01-09
Anticipated expiration: 2027-07-03
Also published as: FR2918348B1

Abstract

The device has a control stick (2), rudder pedal, and transfer units for transferring control units of the rudder pedal on the control stick, where the transfer units are constituted of a part (9) of the control stick and coupling units (12). The part is movable in rotation and translation and integrated to a part (10) of the control stick and to the rudder pedal by the coupling units. The coupling units include gearing units (13), sliding units (14) and connection units (15) for connecting the sliding units to the rudder pedal.

Description

L'invention concerne le domaine des commandes de vol d'un hélicoptère et aThe invention relates to the field of flight controls of a helicopter and has

plus particulièrement pour objet un dispositif de commandes de vol d'un hélicoptère. On sait que sur les hélicoptères classiques, on utilise quatre commandes de vol, à savoir le pas collectif, le pas cyclique, le palonnier et les gaz qui sont mis en oeuvre généralement par un manche, un levier et un palonnier. Le manche est mobile classiquement en croix, ce mouvement sera appelé translation dans la suite. Or, une personne handicapée, par exemple paraplégique ou amputée d'un membre inférieur, ne peut actionner toutes ces commandes et ne peut donc pas piloter un hélicoptère. En outre, ces quatre commandes de vol sont toutes simultanées, en ce sens que le pilote doit sans cesse agir sur les commandes pour conserver la stabilité de l'appareil. Mais n'étant pas corrélées puisque par exemple le fait de mettre du cyclique à gauche n'implique pas nécessairement d'actionner la pédale gauche du palonnier, elles doivent conserver leur indépendance les unes par rapport aux autres, d'autant qu'aucun mixage n'est possible comme cela se fait entre les gaz et le collectif. Le but de l'invention est de résoudre cet inconvénient en proposant un dispositif de commande de vol d'un hélicoptère permettant à une personne handicapée de pouvoir piloter un hélicoptère. more particularly for object a flight control device of a helicopter. It is known that on conventional helicopters, four flight controls are used, namely the collective pitch, the cyclic pitch, the rudder and the gases which are generally implemented by a handle, a lever and a rudder. The handle is movable classically cross, this movement will be called translation in the following. However, a disabled person, for example paraplegic or amputee of a lower limb, can not operate all these commands and therefore can not fly a helicopter. In addition, these four flight controls are all simultaneous, in that the pilot must constantly act on the controls to maintain the stability of the aircraft. But not being correlated since for example the fact of cyclic left does not necessarily involve actuating the left pedal rudder, they must maintain their independence from each other, especially as no mixing is possible as it is between the gas and the collective. The object of the invention is to solve this drawback by proposing a flight control device for a helicopter allowing a disabled person to be able to fly a helicopter.

La solution apportée est un dispositif de commande de vol d'un hélicoptère comportant au moins un manche et un palonnier, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de transfert de la commande du palonnier sur le manche. Selon une caractéristique particulière, le manche comporte une première partie mobile d'une part classiquement en translation et d'autre part en rotation autour de 25 son axe X. Selon une autre caratéristique, la dite première partie mobile en rotation et en translation est solidaire d'une part d'une seconde partie du manche et d'autre part du palonnier par des moyens de couplage. Selon une caractéristique additionnelle, ces moyens de couplage comportent des moyens d'engrenage, des moyens coulissants 30 et des moyens de liaison des moyens coulissants au palonnier. Selon une caractéristique préférentielle, les moyens d'engrenage comportent un engrenage conique. The solution provided is a flight control device of a helicopter comprising at least one handle and a rudder, characterized in that it comprises means for transferring the rudder control to the handle. According to a particular characteristic, the handle comprises a first part movable on the one hand conventionally in translation and on the other hand in rotation about its axis X. According to another characteristic, said first part movable in rotation and in translation is secured. on the one hand a second portion of the handle and on the other hand of the lifter by coupling means. According to an additional feature, these coupling means comprise gear means, sliding means 30 and means for connecting the sliding means to the rudder. According to a preferred feature, the gear means comprise a bevel gear.

Selon une caractéristique, les moyens d'engrenage comportent un premier boîtier à l'intérieur duquel sont disposés une première partie d'un premier axe de rotation solidaire de la première partie du manche et comportant une roue dentée de forme conique et une première partie d'un second axe de rotation comportant lui- même une roue dentée conique apte à constituer un engrenage avec celle du premier axe. Selon une autre caractéristique, les moyens coulissants comportent la seconde partie dudit second axe, un cardan, une coulisse, un second cardan solidaire d'une première partie d'un troisième axe de rotation. According to one characteristic, the gear means comprise a first housing inside which are disposed a first portion of a first axis of rotation integral with the first portion of the handle and comprising a conically shaped gear and a first part of a second axis of rotation itself having a conical gear adapted to constitute a gear with that of the first axis. According to another characteristic, the sliding means comprise the second part of said second axis, a cardan, a slide, a second cardan integral with a first portion of a third axis of rotation.

Selon une autre caractéristique, les moyens de liaison comportent une tige fixée à une seconde partie dudit troisième axe de rotation et disposée perpendiculairement à son axe de symétrie, cette tige supportant une première extrémité d'une bielle dont l'autre extrémité est solidarisée à la cinématique du palonnier par un axe de rotation. According to another characteristic, the connecting means comprise a rod fixed to a second portion of said third axis of rotation and disposed perpendicularly to its axis of symmetry, this rod supporting a first end of a connecting rod whose other end is secured to the kinematic of the rudder by an axis of rotation.

Selon une caractéristique additionnelle, ladite tige constitue un axe de rotation de deux bielles solidarisées par un axe de rotation respectivement à un premier porte palonnier et à un second porte palonnier. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront dans la description de modes particuliers de réalisation de l'invention au regard des figures annexées parmi 20 lesquelles : la figure 1 montre un schéma général d'un dispositif de commande de vol d'un hélicoptère, - la figure 2 présente un schéma général de l'invention appliqué au transfert des commandes du palonnier sur le manche, 25 - la figure 3 montre un schéma des moyens d'engrenage des moyens de couplage, La figure 4 montre un schéma des moyens coulissants des moyens de couplage, - les figures 5a et 5b présentent des schémas des moyens de liaison entre les moyens coulissants et un palonnier en vue de dessus et en vue de profil. According to an additional characteristic, said rod constitutes an axis of rotation of two rods secured by an axis of rotation respectively to a first beam door and a second beam door. Other advantages and features will become apparent in the description of particular embodiments of the invention with reference to the appended figures, in which: FIG. 1 shows a general diagram of a flight control device of a helicopter; FIG. 2 presents a general diagram of the invention applied to the transfer of the rudder controls on the handle, FIG. 3 shows a diagram of the gear means of the coupling means, FIG. 4 shows a diagram of the sliding means of the means. 5a and 5b show diagrams connecting means between the sliding means and a rudder in top view and in profile view.

La figure 1 montre un schéma général du dispositif de commandes de vol d'un hélicoptère. Ces moyens de commandes sont doublés sur ce schéma. Ce dispositif de commandes comporte : un manche 2 apte à agir sur le pas cyclique, et que le pilote peut déplacer classiquement en croix, un levier 3 apte à agir sur le pas collectif et comportant à son extrémité une poignée tournante 4 constituant une manette des gaz, deux pédales 5 et 6 constitutives avec l'ensemble cinématique associé 7 le palonnier 8 apte à agir sur l'inclinaison des pales du rotor anticouple de l'hélicoptère. La figure 2 présente un schéma général de l'invention appliqué au transfert des commandes du palonnier sur le manche 2 apte à agir sur le pas cyclique. Le manche comporte deux parties 9 et 10 dont la première comporte un degré de mobilité supplémentaire par rapport à la seconde, à savoir qu'elle est mobile en rotation et qu'elle est fixée à un axe 16 montré sur la figure 3. Cette première partie 9 du manche 2 est couplée à l'ensemble cinématique 11 du palonnier par des moyens de couplage 12. Ces derniers comportent des moyens d'engrenage 13 associés à des moyens coulissants 14 eux même associés à des moyens de liaison 15 à la cinématique 11 du palonnier 8. Figure 1 shows a general diagram of the flight control device of a helicopter. These control means are doubled on this diagram. This control device comprises: a handle 2 adapted to act on the cyclic pitch, and that the driver can move conventionally cross, a lever 3 adapted to act on the collective pitch and having at its end a rotating handle 4 constituting a joystick gas, two pedals 5 and 6 component with the associated kinematic assembly 7 the rudder 8 adapted to act on the inclination of the rotor blades of the helicopter anti-torque. Figure 2 shows a general diagram of the invention applied to the transfer of the rudder controls on the handle 2 capable of acting on the cyclic pitch. The handle comprises two parts 9 and 10, the first of which has a degree of additional mobility relative to the second, namely that it is rotatable and is fixed to an axis 16 shown in FIG. part 9 of the handle 2 is coupled to the kinematic assembly 11 of the spreader by coupling means 12. These comprise gear means 13 associated with sliding means 14 themselves associated with connection means 15 to the kinematic 11 of the rudder 8.

La figure 3 montre un schéma des moyens d'engrenage des moyens de couplage. Ces moyens d'engrenage comportent un axe 16 fixé à l'une de ses extrémité 17 la première partie 9 du manche, et solidaire de la seconde partie 10 du manche 2 via deux roulement à bille 18 et 19, l'axe 16 pouvant ainsi tourner à l'intérieur de la seconde partie 10 du manche. Figure 3 shows a diagram of the gear means of the coupling means. These gear means comprise an axis 16 fixed at one of its ends 17 to the first portion 9 of the handle, and secured to the second portion 10 of the handle 2 via two ball bearings 18 and 19, the axis 16 being thus able to turn inside the second part 10 of the handle.

Un élément tubulaire 20 de diamètre interne sensiblement égal au diamètre extérieur de l'axe 16 est fixé sur ce dernier et comporte à l'une de ses extrémités 21 une roue dentée conique 22. La partie 23 de l'axe non située à l'intérieur du manche est placée dans un premier alésage 24 d'un boîtier 25 dont le diamètre est supérieur à celui de la roue dentée conique 22. Deux roulements à bille 26 permettent de conserver le positionnement des éléments 16, 20, 22 à l'intérieur de l'alésage 24. A tubular element 20 of internal diameter substantially equal to the outer diameter of the axis 16 is fixed thereto and has at one of its ends 21 a conical toothed wheel 22. The portion 23 of the axis not located at the Inside the handle is placed in a first bore 24 of a housing 25 whose diameter is greater than that of the conical gear 22. Two ball bearings 26 can maintain the positioning of the elements 16, 20, 22 inside. bore 24.

Le boîtier 25 comporte un second alésage 27 perpendiculaire au premier et sensiblement de même diamètre. Un second axe 28 est disposé à l'intérieur de ce second alésage 27. Il est maintenu en position par deux roulements à bille 29. A l'une, 30, des extrémités 30, 31 de ce second axe 28 est fixé un élément tubulaire 32 comportant seconde roue dentée conique 33 à son extrémité 34 et agencée de sorte à former un engrenage avec la première roue denté conique 22. Ainsi, la rotation du premier axe 16 produit la rotation dudit second axe. Comme dans cet exemple de réalisation les première et seconde roues dentées coniques ont le même nombre de dents, les deux axes 16 et 28 ont la même vitesse de rotation. The housing 25 has a second bore 27 perpendicular to the first and substantially the same diameter. A second axis 28 is disposed inside this second bore 27. It is held in position by two ball bearings 29. At one, 30, ends 30, 31 of this second axis 28 is fixed a tubular element 32 having second conical gear 33 at its end 34 and arranged to form a gear with the first bevel gear 22. Thus, rotation of the first axis 16 produces rotation of said second axis. As in this embodiment, the first and second conical gears have the same number of teeth, the two axes 16 and 28 have the same speed of rotation.

Ces moyens d'engrenage 13 ont pour but de réorienter la rotation du manche dans un axe perpendiculaire au manche dirigé vers le plancher de la cabine. Le composant principal de cet ensemble est l'engrenage conique, dont le module a été calculé en fonction du couple à transmettre. L'extrémité 31 de l'axe 28 est fixée à des moyens coulissants 14. These gear means 13 are intended to reorient the rotation of the handle in an axis perpendicular to the handle directed towards the floor of the cabin. The main component of this set is the bevel gear, whose modulus has been calculated according to the torque to be transmitted. The end 31 of the shaft 28 is fixed to sliding means 14.

Comme montré sur la figure 4, ces derniers comportent un cardan double 35 goupillé à l'une de ses extrémités 36 sur l'extrémité 31 de l'axe 28 et à l'autre sur un arbre cannelé 37 constitutif de la partie mâle d'une coulisse 38, un arbre tubulaire cannelé 39 formant l'autre partie de la coulisse. Un cardan double 40 est fixé par goupille d'une part sur l'extrémité 41 de l'arbre tubulaire cannelé 39 et d'autre part sur un troisième axe 42 des moyens de liaison 15. Le problème de l'encombrement est primordial dans ce système en raison de l'exiguïté de la cabine, et vient du fait de l'utilisation d'un ensemble coulissant , ou éventuellement télescopique, monté sur cardans doubles, qui permettent, dans ce montage, de compenser les importantes variations angulaires. Si les cardans amortissent les variations angulaires, l'arbre cannelé coulissant permet d'absorber les variations de distance. En effet, la distance entre un point fixe du manche, par exemple le lieu de sortie de l'arbre et un point fixe du plancher, par exemple le lieu de fixation du système sur le plancher, ne va pas être constante au cours du vol à cause des mouvements du cyclique imposés par le pilote. De même, pour des raisons de sécurité des vols, notamment de la nécessité de la butée basse du manche en cas d'autorotation, l'arbre cannelé est dimensionné de manière à conserver les débattements maximaux du manche. L'utilisation d'un deuxième cardan en bout d'arbre permet de rendre le système complètement indépendant des mouvements du manche. As shown in Figure 4, the latter comprise a double pinion pinned at one of its ends 36 on the end 31 of the shaft 28 and the other on a splined shaft 37 constituting the male portion of a slide 38, a splined tubular shaft 39 forming the other part of the slide. A double gimbal 40 is fixed by pin on the one hand on the end 41 of the splined tubular shaft 39 and on the other hand on a third axis 42 of the connecting means 15. The problem of space is essential in this connection. due to the smallness of the cabin, and comes from the fact of the use of a sliding assembly, or possibly telescopic, mounted on double gimbals, which allow, in this arrangement, to compensate for significant angular variations. If the universal joints dampen the angular variations, the sliding grooved shaft absorbs variations in distance. Indeed, the distance between a fixed point of the handle, for example the place of exit of the shaft and a fixed point of the floor, for example the place of attachment of the system on the floor, will not be constant during the flight because of cyclic movements imposed by the pilot. Similarly, for reasons of flight safety, including the need for the lower end of the handle autorotation, the splined shaft is sized to maintain the maximum deflections of the handle. The use of a second cardan shaft end makes the system completely independent of the movements of the handle.

Comme montré sur les figures 5a et 5b, les moyens de liaison 15 des moyens coulissants 14 à la cinématique 7 du palonnier comportent une tige 43 fixée perpendiculairement à l'axe de symétrie 44 du troisième axe 42 et à son extrémité 45. Deux bielles 46, 47 sont disposées sur la tige 43, l'une étant placée d'un côté du troisième axe 42 et l'autre de l'autre côté, de sorte que la tige 43 constitue un axe de rotation au niveau des extrémités tubulaires, respectivement 48 et 49 de ces deux bielles. Les deux autres extrémités, respectivement 50 et 51, des bielles 46 et 47 sont chacune mobiles autour d'un axe, respectivement 52 et 53, fixé à un porte palonnier, respectivement 54 et 55 par une chape respectivement 56 et 57. Ces moyens de liaison 15 permettent la liaison du système avec la cinématique des palonniers. La rotation du cardan de sortie de l'ensemble coulissant est transmise aux palonniers par un système de bielles, calculées pour conserver la course maximale des palonniers. Bien évidemment, de nombreuses modifications peuvent être apportées sans sortir du cadre de l'invention, notamment sur les orientations des axes, sur la forme 20 des engrenages, des moyens coulissants et des moyens de liaison. Par ailleurs, la tige 43 peut par exemple avoir une forme en U. As shown in Figures 5a and 5b, the connecting means 15 of the sliding means 14 to the kinematic 7 of the spreader comprises a rod 43 fixed perpendicular to the axis of symmetry 44 of the third axis 42 and at its end 45. Two rods 46 , 47 are arranged on the rod 43, one being placed on one side of the third axis 42 and the other on the other side, so that the rod 43 constitutes an axis of rotation at the tubular ends, respectively 48 and 49 of these two connecting rods. The other two ends, respectively 50 and 51, connecting rods 46 and 47 are each movable about an axis, respectively 52 and 53, fixed to a door lifter respectively 54 and 55 by a yoke respectively 56 and 57. These means of link 15 allow the connection of the system with the kinematics of the pedals. The rotation of the output universal joint of the sliding assembly is transmitted to the rudder by a system of rods, calculated to maintain the maximum stroke of the rudder. Of course, many modifications can be made without departing from the scope of the invention, in particular on the orientations of the axes, on the form of the gears, sliding means and connecting means. Moreover, the rod 43 may for example have a U-shape.

Claims

1. Device for assisting the operation of the flight control means of a helicopter having at least one handle (4) and a spreader (8), characterized in that it comprises means (9, 12) for transferring control means of the spreader (8) on the handle (4).

2. Device according to claim 1, characterized in that the handle (9,10) comprises a first portion (9) movable in translation and rotation.

3. Device according to claim 2, characterized in that said first movable part (9) in rotation and in translation is integral on the one hand with a second portion (10) of the handle (4) and on the other hand of the rudder (8) by coupling means (12).

4. Device according to claim 3, characterized in that the coupling means (12) comprise gear means (13), sliding means (14) and connecting means (15) sliding means to the rudder (8). ).

5. Device according to claim 4, characterized in that the gear means (13) comprise a bevel gear (22, 33).

6. Device according to any one of claims 4 and 5, characterized in that the gear means (13) comprise a first housing (25) inside which are arranged a first portion of a first axis of rotation (23) integral with the first portion (9) of the handle (4) and comprising a conically shaped toothed wheel (22) and a first portion of a second axis of rotation (28) itself having a conical gear (33) adapted to form a gear with that (22) of the first axis (23).

7. Device according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the sliding means (14) comprise the second portion 30 of said second axis (28), a universal joint (35), a slide (38), a second gimbal (40) integral with a first portion of a third axis of rotation (42).

8. Device according to any one of claims 4 to 7, characterized in that the connecting means (15) comprise a rod (43) fixed to a second portion of said third axis of rotation (42) and disposed perpendicular to its axis. axis of symmetry, the rod (43) supporting a first end of a connecting rod (46, 47) whose other end is secured to the kinematic assembly (11) of the lifter by an axis of rotation (52, 53).

9. Device according to claim 8, characterized in that said rod is an axis of rotation of two connecting rods (46, 47) secured by an axis of rotation (52, 53) respectively to a first lifting beam door and a second door rudder (54, 55).