FR2988690A1

FR2988690A1 - Dispositif de pilotage d'un aeronef a capteur d'effort protege

Info

Publication number: FR2988690A1
Application number: FR1200906A
Authority: FR
Inventors: Cedric Antraygue
Original assignee: Ratier Figeac SAS
Current assignee: Ratier Figeac SAS
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-10-04
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: CN103359279B; CN103359279A; US20130256463A1; FR2988690B1; US8991771B2; RU2013113120A; RU2631720C2

Abstract

L'invention concerne un dispositif de pilotage d'un aéronef comprenant un organe (11) de pilotage, un mécanisme (13) de montage et de guidage en rotation de l'organe de pilotage autour d'au moins un axe de rotation par rapport à un châssis (12), des butées (25, 26, 35) agencées de façon à coopérer avec des portées (32) solidaires de l'organe de pilotage à l'amont dudit mécanisme pour en limiter l'amplitude de rotation, et au moins un capteur d'effort (19), agencés les uns par rapport aux autres de façon que chaque contact d'une portée (32) avec une butée (25, 26, 35) génère une réaction de butée dont l'orientation par rapport à chaque élément sensible déformable de chaque capteur d'effort est telle qu'elle sollicite cet élément sensible déformable au moins sensiblement en dehors de ses modes de déformation.

Description

DISPOSITIF DE PILOTAGE D'UN AÉRONEF À CAPTEUR D'EFFORT PROTÉGÉ L'invention concerne un dispositif de pilotage d'un aéronef comprenant un organe de pilotage apte à être actionné par un pilote, un mécanisme de montage et de guidage en rotation de l'organe de pilotage autour d'au moins un axe de rotation -notamment selon une liaison de rotation à point central définie par deux axes de pivotement au moins sensiblement orthogonaux ou par une rotule- par rapport à un châssis fixe de l'aéronef. Dans tout le texte, le terme "pilotage" et ses dérivés désignent, 10 sauf indication contraire, la conduite d'un aéronef par un pilote humain manoeuvrant au moins un organe de pilotage tel qu'un manche, une manette, un palonnier, une pédale... Les termes "aval" et "amont" sont utilisés en référence au sens de la chaîne cinématique allant de l'organe de pilotage vers un organe de conduite (gouverne, moteur(s)...) de l'aéronef commandé à partir de l'organe de pilotage. Le 15 terme "tangentiel" et ses dérivés, par rapport à un axe de rotation, désigne un plan orthogonal à une direction radiale à l'axe de rotation, ou une direction orthogonale à une direction radiale à l'axe de rotation. L'expression "liaison de rotation à point central" désigne toute liaison autorisant des rotations autour d'un point fixe, et englobe donc les liaisons rotule ou sphérique, les liaisons à axes au moins 20 sensiblement orthogonaux et sécants, les liaisons à joint de cardan... L'expression "au moins sensiblement" indique, de façon habituelle, qu'une caractéristique structurelle telle qu'une valeur, ou fonctionnelle, ne doit pas être prise comme marquant une discontinuité abrupte, qui n'aurait pas de sens physique, mais couvre non seulement cette structure ou cette fonction, mais également des variations 25 légères de cette structure ou de cette fonction qui produisent, dans le contexte technique considéré, un effet de même nature, sinon de même degré. De façon traditionnelle, un dispositif de pilotage d'un aéronef comprend au moins un organe de pilotage relié, au moins partiellement par une chaîne cinématique, à au moins un organe de conduite -notamment une gouverne, 30 un moteur...- de l'aéronef, et éventuellement au moins un actionneur motorisé, dit actionneur parallèle, présentant un organe menant accouplé en parallèle dans la chaîne cinématique de façon à permettre un pilotage automatique et/ou à simuler un comportement dynamique spécifique de l'organe de pilotage pour créer un rappel au neutre et des sensations appropriées (notamment sensations d'effort musculaire) permettant ou facilitant le pilotage par un pilote humain.

Les dispositifs de pilotage traditionnels dits à commandes mécaniques comprennent une chaîne cinématique reliant intégralement mécaniquement les organes de pilotage aux organes de conduite. Typiquement, la chaîne cinématique comporte une timonerie à bielle(s) et/ou articulation(s) et/ou glissière(s), permettant la transmission des commandes de déplacements et des 10 efforts mécaniquement (avec éventuellement amplification) entre l'organe de pilotage et chaque organe de conduite. De tels dispositifs de pilotage à commandes intégralement mécaniques restent largement utilisés dans de nombreux aéronefs (avions de petites dimensions, hélicoptères...). Des dispositifs de pilotage dits à commandes de vol 15 électriques, dans lesquels les organes de conduite ne sont pas entièrement mécaniquement reliés par une chaîne cinématique aux organes de pilotage ont été développés pour le pilotage de certains aéronefs. Ces dispositifs de pilotage à commandes de vol électriques présentent une chaîne cinématique partielle comprenant au moins un mécanisme de montage et de guidage de chaque organe de 20 pilotage monté et guidé par rapport à un châssis solidaire de l'aéronef, et avec un ensemble de capteurs de position et/ou d'effort reliés à des calculateurs de commandes de vol générant des signaux de commande pour une servo commande à entrée électrique actionnant un ou plusieurs organes de conduite. Dans le cas particulier d'un mini-manche de pilotage 25 d'aéronef, l'organe de pilotage est monté et guidé en rotation selon deux liaisons pivot d'axes au moins sensiblement orthogonaux et sécants (formant donc une liaison de rotation à point central) permettant d'impartir des mouvements en tangage et en roulis. Un tel dispositif de pilotage comprend en général au moins un 30 capteur d'effort mesurant au moins une composante des efforts dans le dispositif de pilotage, par déformation d'au moins un élément sensible déformable du capteur 2 9 8 8690 3 d'effort. Un tel capteur d'effort permet en particulier d'effectuer des essais en vol, et fournit des signaux utiles dans les automatismes associés à de tels dispositifs de pilotage, par exemple pour le couplage de plusieurs organes de pilotage de l'aéronef, et/ou pour délivrer des signaux à un dispositif électronique de contrôle de 5 fonctionnement du dispositif de pilotage, et/ou pour le fonctionnement du pilote automatique, et/ou pour la commande de moteurs associés aux degrés de liberté de l'organe de pilotage de façon à réaliser une sensation variable de retour de force électriquement simulée. Cela étant, les dispositifs de pilotage d'aéronef doivent 10 pouvoir subir, pour leur certification, des efforts maximum de certification dont la valeur est très supérieure à la valeur nominale opérationnelle des efforts lors du pilotage réel de l'aéronef. Typiquement, la valeur des efforts maximum de certification est dix fois supérieure à la valeur nominale opérationnelle. Ces efforts de certification sont appliqués alors que l'organe de pilotage est placé en butée par 15 rapport au châssis d'un côté ou de l'autre. Or, pour que la mesure des efforts soit aussi précise que possible, il convient que le capteur d'effort soit optimisé pour les valeurs opérationnelles des efforts appliqués dans le dispositif de pilotage, mais non nécessairement pour la valeur des efforts de certification. Ainsi, on doit pouvoir 20 choisir le capteur d'effort pour qu'il puisse présenter une étendue de mesure couvrant la valeur opérationnelle maximum des efforts, avec un certain coefficient de sécurité. En pratique, on choisit le capteur d'effort de telle sorte qu'il puisse supporter 150 % à 200 % de la valeur opérationnelle maximum. Dans ces conditions, il convient d'éviter que le capteur d'effort subisse directement la valeur 25 des efforts de certification, susceptible d'entraîner une détérioration, voire une destruction du capteur d'effort. Dans certains dispositifs de pilotage connus (cf. par exemple JP 10059293) le capteur d'effort est disposé dans la chaîne cinématique à l'aval du mécanisme de montage de l'organe de pilotage, et les butées limitant le débattement 30 angulaire de l'organe de pilotage sont disposées entre le capteur d'effort et l'organe de pilotage. Dans ces dispositifs, le capteur d'effort est isolé des efforts de réaction lorsque l'organe de pilotage est en butée. Cette architecture présente néanmoins l'inconvénient majeur de ne pas mesurer les efforts de frottement développés dans le mécanisme de montage et de guidage de l'organe de pilotage. Dans d'autres dispositifs de pilotage connus (cf. par exemple US 8050780) le capteur d'effort est disposé à l'amont du mécanisme de montage de l'organe de pilotage. Avec ces dispositifs connus, l'application des efforts de certification nécessite d'ajouter une butée supplémentaire spécifique au niveau du capteur d'effort afin d'éviter sa détérioration. Un tel montage est cependant complexe (donc moins fiable), encombrant, lourd et coûteux.

L'invention vise donc à pallier l'ensemble de ces inconvénients en proposant un dispositif de pilotage qui d'une part permette de mesurer les efforts avec précision, y compris en prenant en considération les efforts et frottements du mécanisme de montage et de guidage en rotation de l'organe de pilotage, d'autre part puisse subir les essais de certification sans nécessiter l'adjonction de butées supplémentaires spécifiques autres que celles strictement nécessaires pour limiter le débattement de l'organe de pilotage. L'invention vise également à atteindre ces objectifs de façon simple, à faible coût, sans grever l'encombrement et le poids du dispositif de pilotage.

Pour ce faire, l'invention concerne un dispositif de pilotage d'un aéronef comprenant : - un organe de pilotage apte à être actionné par un pilote, - un mécanisme de montage et de guidage en rotation de l'organe de pilotage autour d'au moins un axe de rotation par rapport à un châssis, - des butées adaptées pour limiter l'amplitude angulaire de rotation de l'organe de pilotage par rapport au châssis, - au moins un capteur d'effort relié à l'organe de pilotage à l'amont dudit mécanisme, et comprenant au moins un élément sensible déformable selon des modes de déformation correspondant à la mesure d'au moins une 30 composante des efforts impartis par un pilote sur l'organe de pilotage, caractérisé en ce que : - lesdites butées sont agencées de façon à coopérer avec des portées solidaires de l'organe de pilotage à l'amont dudit mécanisme, - chaque capteur d'effort, lesdites butées et lesdites portées sont agencés les uns par rapport aux autres de façon à ce que chaque contact d'une 5 portée avec une butée génère une réaction de butée dont l'orientation par rapport à chaque élément sensible déformable de chaque capteur d'effort est telle que ladite réaction de butée sollicite cet élément sensible déformable au moins sensiblement en dehors de ses modes de déformation. Ainsi, chaque élément sensible déformable de chaque capteur 10 ne subit sensiblement pas la réaction de butée selon ses modes de déformation, et ne mesure pas cette réaction de butée, qui n'est pas susceptible d'endommager ledit élément sensible déformable. En conséquence, il est possible de choisir chaque capteur d'effort de façon optimale par rapport à la mesure des valeurs opérationnelles attendues des efforts, sans risquer que le capteur d'effort ne subisse 15 les réactions de butée de valeurs beaucoup plus importantes imparties dans le cadre de la certification du dispositif de pilotage. Et ce résultat est obtenu de façon extrêmement simple, sans surcharge ni surcoût, sans nécessiter l'adjonction d'une butée spécifique de surcharge. Dans un mode de réalisation avantageux, un dispositif selon 20 l'invention est aussi caractérisé en ce qu'il comporte un capteur d'effort à membrane déformable en flexion globalement plane au repos s'étendant tangentiellement par rapport à au moins un axe de rotation de l'organe de pilotage, en ce que lesdites butées et lesdites portées sont agencées de façon à venir au contact les unes des autres dans des zones de contact situées dans un plan contenant le plan de ladite 25 membrane, et en ce que lesdites butées et lesdites portées sont orientées de façon à produire des réactions de butée orientées dans le plan de ladite membrane, c'est-à-dire tangentiellement par rapport à l'axe de rotation. Ainsi, ladite membrane déformable en flexion subit la réaction de butée en compression longitudinale/cisaillement, modes de déformation pour lesquels elle présente un 30 moment d'inertie suffisamment important pour pouvoir subir sans détérioration des valeurs très importantes de la réaction de butée.

En particulier, avantageusement et selon l'invention, pour chaque axe de rotation, chaque butée et/ou la portée correspondante de l'organe de pilotage présente une face s'étendant dans un plan parallèle à l'axe de rotation. Ainsi, la réaction de butée est orientée tangentiellement par rapport à l'axe de 5 rotation (c'est-à-dire orthogonalement à une direction radiale à l'axe de rotation), et donc dans le plan de la membrane. Dans un mode de réalisation préférentiel, chaque butée et la portée correspondante sont toutes deux des faces planes venant en contact l'une de l'autre lorsque l'organe de pilotage est déplacé angulairement au maximum, ces deux faces planes s'étendant dans un plan parallèle à un plan radial à 10 l'axe de rotation et contenant l'axe de rotation (plan radial axial). Par ailleurs, avantageusement et selon l'invention chaque portée est une portion de paroi périphérique du capteur d'effort. Rien n'empêche en variante de prévoir que la portée soit formée par une pièce spécifique, distincte du capteur d'effort, solidaire de l'organe de pilotage au niveau du capteur d'effort. 15 Avantageusement et selon l'invention, ledit mécanisme est adapté pour définir une liaison de rotation à point central, notamment choisie parmi une liaison de rotation rotule et une liaison de rotation selon deux axes de rotation au moins sensiblement orthogonaux et au moins sensiblement sécants -notamment strictement orthogonaux et sécants-. L'invention s'applique en particulier 20 avantageusement à un dispositif de pilotage dans lequel ledit mécanisme est adapté pour définir une liaison de rotation selon deux axes de rotation au moins sensiblement orthogonaux par rapport au châssis. Avantageusement, un tel dispositif de pilotage selon l'invention comporte un capteur d'effort adapté pour mesurer les efforts selon les 25 différents mouvements de rotation de l'organe de pilotage, ce capteur d'effort étant interposé entre l'organe de pilotage et ledit mécanisme. Le capteur d'effort est en particulier adapté pour mesurer les efforts de l'organe de pilotage selon les deux axes de rotation, c'est-à-dire en tangage et en roulis, lorsque ledit mécanisme comprend deux axes de rotation au moins sensiblement orthogonaux, l'un en 30 tangage, l'autre en roulis.

L'invention s'applique plus particulièrement et avantageusement à un organe de pilotage constitué d'un mini manche d'aéronef. Elle s'applique néanmoins également à d'autres organes de pilotage pour lesquels les mêmes problèmes se posent.

L'invention s'étend à un aéronef comprenant au moins un dispositif de pilotage selon l'invention. Elle concerne en particulier un aéronef comprenant au moins un organe de pilotage relié à au moins un organe de conduite -notamment au moins une gouverne ou au moins un moteur- de l'aéronef pour en commander le fonctionnement -notamment la position et les déplacements-, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif de pilotage selon l'invention pour la commande d'au moins un organe de conduite de l'aéronef. L'invention concerne également un dispositif de pilotage et un aéronef caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.

D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un de ses modes de réalisation préférentiel, donnée à titre non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles : la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un 20 dispositif de pilotage à mini manche selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique de gauche en coupe verticale partielle par l'axe de roulis du dispositif de la figure 1, - la figure 3 est une vue schématique de derrière en coupe verticale partielle par l'axe de tangage du dispositif de la figure 1, 25 - la figure 4 est une vue similaire à la figure 2 représentant l'organe de pilotage en position intermédiaire vers la butée arrière, - la figure 5 est une vue similaire à la figure 3 représentant l'organe de pilotage en position intermédiaire vers la butée à droite, - la figure 6 est une vue similaire à la figure 2 représentant 30 l'organe de pilotage en butée arrière, - la figure 7 est une vue similaire à la figure 3 représentant l'organe de pilotage en butée à droite, - la figure 8 est une vue en coupe selon la ligne VIII-VIII de la figure 6, - la figure 9 est une vue en coupe selon la ligne IX-IX de la figure 7. Un dispositif de pilotage selon l'invention représenté sur les figures comprend un organe 11 de pilotage qui, dans l'exemple, est un mini manche de pilotage d'avion, monté et guidé pivotant par rapport à un châssis 12 fixe par rapport à la cabine de l'avion par un mécanisme 13, dit à cardan, définissant une liaison de rotation à point central, comprenant un berceau 14, un axe de pivotement 15 en tangage une extrémité inférieure 17 du mini manche 11 par rapport au berceau 14, et un axe de pivotement 16 en roulis du berceau 14 par rapport au châssis 12. Les axes 15, 16 de pivotement sont au moins sensiblement orthogonaux -notamment de préférence strictement orthogonaux- et au moins sensiblement sécants, c'est-à-dire sont soit sécants, soit légèrement décalés l'un par rapport à l'autre mais d'une distance suffisamment faible pour qu'elle ne modifie pas sensiblement le comportement de l'organe de pilotage en rotation, de sorte que le mécanisme définit une liaison de rotation de type à point central parfaite ou légèrement imparfaite. Un tel mécanisme 13 de montage et de guidage en rotation d'un mini manche d'avion est bien connu en lui-même et n'a pas à être décrit plus en détail. Le mini manche 11 présente une partie supérieure 18 qui forme une poignée adaptée pour pouvoir être manipulée par un pilote, et une 25 extrémité inférieure 17 accouplée audit mécanisme 13. Entre la partie supérieure 18 et l'extrémité inférieure 17 du mini manche 11, le dispositif de pilotage comprend un capteur d'effort 19 sous forme de jauges de contraintes, constitué principalement, dans l'exemple représenté, d'une membrane 20 plane globalement parallèle aux deux axes 15 de rotation en tangage et 16 de rotation en roulis, et présentant quatre 30 lumières 21, de sorte que cette membrane 20 se déforme en flexion selon la valeur du couple de rotation impartie sur la poignée 18 par le pilote, en tangage ou en roulis. Un tel capteur d'effort 19 en forme générale de membrane plane peut faire l'objet d'autres variantes de réalisation, par exemple sous forme d'une membrane dotée d'une gorge circulaire ménagée entre creux par rapport à sa face inférieure. La membrane 20 présente une lumière 22 centrale qui permet 5 sa fixation rigide sur l'extrémité inférieure 17 du mini manche 11. Les lumières 21 de la membrane 20 sont régulièrement réparties autour de la lumière 22 centrale de sorte que la membrane 20 présente quatre rayons 30, 31 déformables en flexion, dont deux rayons 30 orthogonaux à l'axe 15 de rotation en tangage, un de chaque côté de la lumière 22 centrale, et deux rayons 31 orthogonaux à l'axe 16 de rotation 10 en roulis, un de chaque côté de la lumière 22 centrale. À la périphérie de la membrane 20, quatre taraudages 23 permettent la fixation de la poignée 18 sur cette membrane 20. Ainsi, la membrane 20 est fixée rigidement solidaire du mini manche 11 et s'étend transversalement à ce dernier, c'est-à-dire tangentiellement aux deux axes 15, 16 de 15 pivotement en tangage et en roulis. La membrane 20 présente un chant périphérique 29 s'étendant orthogonalement au plan principal de la membrane 20. Les rayons 30, 31, sont dotés chacun d'une résistance électrique apte à constituer une jauge de contraintes en flexion. Par ailleurs, la membrane 20 est reliée électriquement à un circuit électrique (non représenté) 20 adapté pour mesurer les variations de résistance électrique de chacun des rayons 30, 31 selon sa déformation en flexion. Par exemple, les résistances électriques des rayons 30, 31 sont agencées selon un montage en pont de Wheatstone. Un tel capteur à quatre jauges permet d'avoir une meilleure précision qu'un capteur à une seule jauge. On alimente avec une tension continue deux noeuds opposés du pont de 25 Wheatstone et on mesure la tension sur les deux autres noeuds opposés. La tension entre ces deux derniers noeuds est faible, le circuit électrique consistant essentiellement en un amplificateur. Selon une autre variante de réalisation possible, le capteur d'effort 19 peut être réalisé sous forme d'un capteur magnétostrictif. Pour ce faire, 30 les rayons 30, 31 sont réalisés en matériau ferromagnétique (acier...) préalablement magnétisé. Un tel matériau ferromagnétique présente un effet magnétostrictif inverse, appelé effet magnétomécanique, qui se caractérise par la modification de la susceptibilité magnétique en présence de contraintes mécaniques dans le matériau. En rajoutant des capteurs de champ magnétique (capteurs à effet Hall ou autres), on mesure directement la contrainte, donc l'effort.

Le berceau 14 présente deux flasques latéraux 24 entre lesquels l'extrémité inférieure 17 du mini manche 11 est articulée selon l'axe 15 de rotation en tangage. Les deux flasques latéraux 24 sont parallèles l'un à l'autre et de même formes et dimensions. Ils définissent à l'avant et à l'arrière, des butées avant 25, respectivement arrière 26, limitant l'amplitude de débattement angulaire 10 du mini manche 11 en tangage autour de l'axe 15 de rotation en tangage. La butée avant 25 de chaque flasque 24 est formée d'un épaulement en saillie vers le haut du flasque 24 adapté pour présenter une portion de paroi plane s'étendant dans un plan parallèle à l'axe 15 de rotation en tangage et orientée vers l'arrière légèrement inclinée vers le haut de façon à pouvoir recevoir 15 une portion du chant périphérique 29 de la membrane 20 du capteur d'effort 19, cette portion faisant office de portée 32 avant de contact pour la butée avant 25. Ainsi, le chant périphérique 29 de la membrane 20 présente, vers l'avant, deux portées 32 avant planes, adaptées pour venir au contact avec les deux butées avant 25 des deux flasques 24 du berceau 14. 20 La butée arrière 26 de chaque flasque 24 est aussi formée d'un épaulement en saillie vers le haut du flasque 24 adapté pour présenter une portion de paroi plane s'étendant dans un plan parallèle à l'axe 15 de rotation en tangage et orientée vers l'avant légèrement inclinée vers le haut de façon à pouvoir recevoir une portion du chant périphérique 29 de la membrane 20 du capteur d'effort 19, 25 cette portion faisant office de portée 33 arrière de contact pour la butée arrière 26. Ainsi, le chant périphérique 29 de la membrane 20 présente, vers l'arrière, deux portées 33 arrière planes, adaptées pour venir au contact avec les deux butées arrière 26 des deux flasques 24 du berceau 14. Il est à noter que les butées 25, 26 formées par le berceau 14 30 limitent bien le déplacement du mini manche 11 en tangage, du fait que le berceau 14 est lui-même solidaire du châssis 12 vis-à-vis du pivotement en tangage, et ne peut pivoter par rapport au châssis 12 qu'autour de l'axe 16 de rotation en roulis. Par ailleurs, le châssis 12 présente une lumière 34 traversée par l'extrémité inférieure 17 du mini manche 11, le berceau 14 étant articulé au 5 châssis 12 sous cette lumière 34. La lumière 34 définit, à gauche et à droite du mini manche 11, des butées gauche 35, respectivement droite 36 limitant l'amplitude de débattement angulaire du mini manche 11 en roulis autour de l'axe 16 de rotation en roulis. La butée gauche 35 est formée d'une portion de paroi plane 10 s'étendant dans un plan parallèle à l'axe 16 de rotation en roulis et orientée vers la droite légèrement inclinée vers le haut de façon à pouvoir recevoir une portion du chant périphérique 29 de la membrane 20 du capteur d'effort 19, cette portion faisant office de portée gauche 37 de contact pour la butée gauche 35. Ainsi, le chant périphérique 29 de la membrane 20 présente, vers la droite, une portion 15 centrale en saillie définissant une portée gauche 37 plane, adaptée pour venir au contact avec la butée gauche 35 du châssis 12. La butée droite 36 est formée d'une portion de paroi plane s'étendant dans un plan parallèle à l'axe 16 de rotation en roulis et orientée vers la gauche légèrement inclinée vers le haut de façon à pouvoir recevoir une portion du 20 chant périphérique 29 de la membrane 20 du capteur d'effort 19, cette portion faisant office de portée droite 38 de contact pour la butée droite 36. Ainsi, le chant périphérique 29 de la membrane 20 présente, vers la gauche, une portion centrale en saillie définissant une portée droite 38 plane, adaptée pour venir au contact avec la butée droite 36 du châssis 12. 25 Les butées 25, 26, 35, 36, et les portées 32, 33, 37, 38 correspondantes s'étendent orthogonalement au plan principal de la membrane 20 lorsque le mini manche 11 est en butée. En conséquence, comme représenté sur les figures 4, 6 et 8, la zone de contact entre une butée 26 arrière et une portée 33 arrière est située au niveau du plan de la membrane 20, et la réaction de butée R1 en 30 tangage est orientée dans le plan principal de la membrane 20, selon une direction tangentielle par rapport à l'axe 15 de rotation en tangage, et sollicite cette 2 9886 90 12 membrane 20 en compression longitudinale/cisaillement, principalement en dehors de son mode de déformation en flexion, de sorte que la valeur de la réaction de butée R1 ne déforme pas les rayons de la membrane 20 en flexion et n'est sensiblement pas mesurée par le capteur d'effort 19. Le chemin d'effort schématisé 5 sur les figures 4 et 6 par une courbe en trait gras passe par la membrane 20 pour la déformer en flexion en position intermédiaire (figure 4), mais ne passe plus par la membrane 20 dans la position en butée arrière (figure 6). De même, comme représenté sur les figures 5, 7 et 9, la zone de contact entre une butée 36 droite et une portée 38 droite est située au niveau du 10 plan de la membrane 20, et la réaction de butée R2 en roulis est orientée dans le plan principal de la membrane 20, selon une direction tangentielle par rapport à l'axe 16 de rotation en roulis, et sollicite cette membrane 20 en compression longitudinale/cisaillement, principalement en dehors de son mode de déformation en flexion, de sorte que la valeur de la réaction de butée R2 ne déforme pas les 15 rayons de la membrane 20 en flexion et n'est sensiblement pas mesurée par le capteur d'effort 19. Le chemin d'effort schématisé sur les figures 5 et 7 par une courbe en trait gras passe par la membrane 20 pour la déformer en flexion en position intermédiaire (figure 5), mais ne passe plus par la membrane 20 dans la position en butée à droite (figure 7). 20 Il en va de même en ce qui concerne la butée avant et la butée gauche. Autrement dit, pour chaque butée de l'organe de pilotage, la réaction de butée présente une composante négligeable, voire nulle vis-à-vis du mode de déformation en flexion de la membrane 20 du capteur d'effort 19. Avec un dispositif selon l'invention, le chemin d'effort passe bien à travers la membrane 20 pour la 25 solliciter en déformation en flexion, de façon à permettre la mesure des efforts, en toute position de l'organe de pilotage autre qu'une position en butée, et pour chaque position de butée de l'organe de pilotage dans un sens ou dans l'autre, le chemin d'effort ne passe plus par la membrane 20, et ne la sollicite plus en flexion. Un aéronef selon l'invention comprenant au moins un tel 30 dispositif de pilotage peut être certifié sans risque de détérioration de chaque capteur d'effort, mais est équipé d'un capteur d'effort fiable et précis au niveau de 2 9 8 86 90 13 chaque organe de pilotage. Il est donc possible de solliciter l'organe de pilotage en butée avec un effort beaucoup plus important que l'effort nominal opérationnel, par exemple à des fins de certification, et ce sans risque de détériorer le capteur d'effort 19.

Exemple : On a réalisé un capteur d'effort 19 tel que représenté sur les figures 8 et 9 avec une membrane 20 en matériau métallique présentant une longueur de 82 mm entre les portées latérales 37, 38, et une largeur de 64 mm entre les portées avant et arrière 32, 33. La partie centrale déformable délimitée par les lumières 21 est circonscrite dans un cercle de diamètre de l'ordre de 54 mm L'épaisseur de la membrane 20 dépend du matériau métallique qui peut être choisi notamment parmi un acier, un alliage de titane ou un alliage d'aluminium. Dans le cas d'un alliage d'aluminium, la membrane 20 présente par exemple une épaisseur de 5 mm.

Dans le cas où le dispositif de pilotage est un mini manche comme représenté sur les figures, les valeurs d'efforts sont les suivantes : - en profondeur (tangage) : - effort opérationnel maximum : 10 daN à 30 daN au point de référence de la poignée défini par la position de l'index de la main, - effort de certification maximum sans déformation en butée : 90 daN, - effort de certification maximum sans rupture en butée : 135 daN. - en gauchissement (roulis) : - effort opérationnel maximum : 4 daN à 15 daN au point de référence de la poignée défini par la position de l'index de la main, - effort de certification maximum sans déformation en butée : 46 daN, - effort de certification maximum sans rupture en butée : 69 daN.

Ces valeurs d'efforts de certification ont pu être appliquées dans un dispositif de pilotage selon l'invention avec le capteur 19 décrit ci-dessus, sans détérioration de ce dernier. L'invention peut faire l'objet de nombreuses variantes de 5 réalisation et de diverses applications autres que celles représentées sur les figures et décrites ci-dessus. En particulier, l'invention s'applique à d'autres types d'organes de pilotage, et à d'autres types de capteurs d'effort. Rien n'empêche de prévoir plusieurs capteurs d'effort pour un même organe de pilotage, dès lors que les réactions de butée peuvent être orientées de façon à ne pas solliciter les différents 10 capteurs d'effort en déformation.

Claims

REVENDICATIONS1/ - Dispositif de pilotage d'un aéronef comprenant : - un organe (11) de pilotage apte à être actionné par un pilote, - un mécanisme (13) de montage et de guidage en rotation de l'organe (11) de pilotage autour d'au moins un axe (15, 16) de rotation par rapport à un châssis (12), - des butées (25, 26, 35, 36) adaptées pour limiter l'amplitude angulaire de rotation de l'organe(11) de pilotage par rapport au châssis, - au moins un capteur d'effort (19) relié à l'organe (11) de pilotage à l'amont dudit mécanisme (13), et comprenant au moins un élément (20) sensible déformable selon des modes de déformation correspondant à la mesure d'au moins une composante des efforts impartis par un pilote sur l'organe (11) de pilotage, caractérisé en ce que : - lesdites butées (25, 26, 35, 36) sont agencées de façon à coopérer avec des portées (32, 33, 37, 38) solidaires de l'organe (11) de pilotage à l'amont dudit mécanisme (13), - chaque capteur d'effort (19), lesdites butées (25, 26, 35, 36) et lesdites portées (32, 33, 37, 38) sont agencés les uns par rapport aux autres de façon à ce que chaque contact d'une portée (32, 33, 37, 38) avec une butée (25, 26, 35, 36) génère une réaction de butée (R1, R2) dont l'orientation par rapport à chaque élément (20) sensible déformable de chaque capteur d'effort (19) est telle que ladite réaction de butée (R1, R2) sollicite cet élément (20) sensible déformable au moins sensiblement en dehors de ses modes de déformation. 2/ - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur d'effort (19) à membrane (20) déformable en flexion globalement plane au repos s'étendant tangentiellement par rapport à au moins un axe (15, 16) de rotation de l'organe de pilotage, en ce que lesdites butées (25, 26, 35, 36) et lesdites portées (32, 33, 37, 38) sont agencées de façon à venir au contact les unes des autres dans des zones de contact situées dans un plan contenant le plan de ladite membrane (20), et en ce que lesdites butées et lesdites portées sontorientées de façon à produire des réactions de butée (R1, R2) orientées dans le plan de ladite membrane. 3/ - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour chaque axe (15, 16) de rotation, chaque butée (25, 26, 35, 36) et/ou la 5 portée (32, 33, 37, 38) correspondante de l'organe (11) de pilotage présente une face s'étendant dans un plan parallèle à l'axe (15, 16) de rotation. 4/ - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque portée (32, 33, 37, 38) est une portion de paroi périphérique du capteur d'effort. 10 5/ - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit mécanisme (13) est adapté pour définir une liaison de rotation selon deux axes (15, 16) de rotation au moins sensiblement orthogonaux par rapport au châssis (12). 6/ - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce 15 qu'il comporte un capteur d'effort (19) adapté pour mesurer les efforts selon les différents mouvements de rotation de l'organe (11) de pilotage, ce capteur d'effort (19) étant interposé entre l'organe de pilotage et ledit mécanisme. 7/ - Aéronef comprenant au moins un dispositif de pilotage selon l'une des revendications 1 à 6. 20 8/ - Aéronef comprenant au moins un organe (11) de pilotage relié à au moins un organe de conduite -notamment au moins une gouverne ou au moins un moteur- de l'aéronef pour en commander le fonctionnement notamment la position et les déplacements-, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif de pilotage selon l'une des revendications 1 à 6 pour la 25 commande d'au moins un organe de conduite de l'aéronef.