- 1 - L'invention s'applique à un aéronef dont certaines des roues du train d'atterrissage sont équipées d'un dispositif de motorisation permettant le déplacement de l'avion au sol de façon « autonome », innovation faisant l'objet de nombreuses publications. Cette invention concerne plus particulièrement un dispositif de mise en pré-rotation de roue équipée de moteur électrique durant la procédure d'atterrissage des avions, avant le toucher de sol, préservant ainsi les organes du train d'atterrissage et spécialement les pneus. Divers dispositifs ont été décrits pour mettre en rotation les roues avant l'atterrissage, de façon à réduire le violent frottement des pneus sur la piste au toucher de sol, frottement provoquant des méplats et une usure prématurée des pneus avec des risques d'éclatement et de balourd au moment du redécollage. Les seuls dispositifs connus, datent d'une vingtaine d'années et se basent sur la pression aérodynamique à l'atterrissage, une prise d'air entrainant une turbine liée à la roue, avec les inconvénients d'un tel fonctionnement difficilement maitrisable et pouvant induire des turbulences supplémentaires à la sortie du train d'atterrissage. De plus, ces systèmes aérodynamiques ajoutent des pièces supplémentaires au niveau des roues et augmentent le volume du train d'atterrissage, empiétant ainsi sur l'espace commercial. Selon l'invention, le présent dispositif de mise en pré-rotation de roue d'avion permet de pallier aux inconvénients du dispositif aérodynamique en assurant une mise en rotation contrôlée, consistant à ajouter une fonction de pré-rotation dans la chaîne cinématique de commande du dispositif de motorisation de roue, fonction activée postérieurement à la sortie du train et désactivée au sol. Ce dispositif de mise en pré-rotation est conçu pour mettre progressivement en rotation chaque roue équipée de moteur, depuis la sortie du train et jusqu'à l'atterrissage, de façon à ce que le développé de la roue en rotation corresponde à la vitesse horizontale de déplacement de l'aéronef en approche du terrain. Tous les dispositifs de motorisation de roue équipant les avions de dernière génération mettent en oeuvre un moteur électrique assurant soit directement la motorisation de la roue, soit fournissant l'énergie nécessaire à un système hydraulique d'entrainement des roues (cas d'un moteur hydraulique).The invention applies to an aircraft, some of whose wheels of the landing gear are equipped with a motorization device allowing the aircraft to be moved on the ground in an "autonomous" manner, an innovation which is the subject of numerous publications. More particularly, this invention relates to a wheel pre-rotation device equipped with an electric motor during the landing procedure of the aircraft, before touching the ground, thus preserving the landing gear members and especially the tires. Various devices have been described for rotating the wheels before landing, so as to reduce the abrupt friction of the tires on the track at ground contact, friction causing flats and premature wear of the tires with risks of bursting and unbalance when re-launching. The only known devices, date back about twenty years and are based on the aerodynamic pressure on landing, an air intake causing a turbine linked to the wheel, with the disadvantages of such a difficult operation to manage and can induce additional turbulence at the exit of the landing gear. In addition, these aerodynamic systems add additional parts to the wheels and increase the volume of the landing gear, thus encroaching on commercial space. According to the invention, the present device for pre-rotating an aircraft wheel makes it possible to overcome the disadvantages of the aerodynamic device by ensuring controlled rotation, consisting in adding a pre-rotation function in the control kinematic chain. wheel drive device, function activated after the exit of the train and deactivated on the ground. This pre-rotation device is designed to progressively rotate each wheel equipped with motor, from the exit of the train and to the landing, so that the development of the rotating wheel corresponds to the speed horizontal movement of the aircraft approaching the field. All wheel drive devices on the latest generation of aircraft use an electric motor that either drives the wheel directly or supplies the energy needed for a hydraulic wheel drive system (in the case of a hydraulic motor). ).
L'invention vise un aéronef équipé de moteurs électriques de motorisation des roues, dispositif électronique de mise en pré-rotation de roue caractérisé en ce qu'il comporte, pour chacun des moteurs d'entrainement de roue, un module électronique de pré-rotation avec programme intégré, activé uniquement durant la séquence d'atterrissage et fournissant, un point de consigne de la vitesse de rotation progressive de la roue à un convertisseur électronique de puissance qui alimente en courant le moteur électrique existant d'entrainement du mécanisme de rotation de roue. Le moteur électrique de motorisation de roue et le mécanisme de rotation de roue deviennent ainsi mutualisés entre les deux fonctions, limitant strictement le surpoids de cette nouvelle fonctionnalité : - La fonction de pré-rotation est opérationnelle uniquement pendant la séquence d'atterrissage, entre la sortie du train et le toucher de sol - 2 - - La fonction de roulage autonome au sol est opérationnelle postérieurement à l'atterrissage L'invention sera mieux explicitée et l'utilité de celle-ci sera mise en avant par la description qui va suivre, illustrée par les deux figures suivantes : La figure 1 présente le diagramme de fonctionnement de la chaîne cinématique du dispositif 5 électronique de pré-rotation pilotant un moteur d'entrainement de roue, diagramme applicable à l'identique à chacun des moteurs électriques d'entrainement de roue La figure 2 présente le graphique de la consigne de vitesse de rotation de la roue donnée par le module électronique de pré-rotation durant la séquence d'atterrissage Le mode de réalisation décrit ci-après est donné uniquement à titre d'exemple et se base de 10 façon non limitative sur les dessins annexés. Le diagramme de fonctionnement présenté à la figure 1 schématise la chaîne cinématique du dispositif de pré-rotation utilisant le moteur électrique (2) et le mécanisme (3) d'entrainement de roue du dispositif de déplacement autonome d'avion au sol (1), durant la période d'inactivité du bloc d'alimentation en puissance de roulage (6) en mode « taxi ». 15 La mise en pré-rotation de la roue (4) est contrôlée par un module électronique de pré-rotation (9) intégrant un programme mémorisé, fournissant un point de consigne de la vitesse de rotation progressive de roue au convertisseur électronique de puissance (8), alimenté en courant par un des Bus de distribution électrique de l'avion (5), et qui fournit au moteur électrique d'entrainement (2) la puissance nécessaire à une accélération de la vitesse de rotation de la roue non chargée, 20 permettant d'atteindre en moins d'une minute la vitesse maximale correspondant à la vitesse de rotation estimée de la roue au moment de l'atterrissage et au maintien de cette vitesse maximale, jusqu'au toucher de sol effectif. La consigne de vitesse de mise en pré-rotation, illustrée figure 2 est explicitée plus loin. Le module électronique de pré-rotation (9) est rendu opérationnel uniquement durant la 25 séquence d'atterrissage, c'est à dire entre la sortie du train et le toucher de sol. Le module de pré-rotation (9) est activé dès que le train est sorti et se trouve en position « verrouillé » (signal (10) fourni par un capteur spécifique ou provenant d'un des ordinateurs de bord de l'avion) et étant désactivé et remis à zéro dès que le train touche le sol (signal (11) fourni par un capteur spécifique ou provenant d'un des ordinateurs de bord de l'avion), coupant ainsi l'alimentation du convertisseur 30 électronique de puissance (8) et laissant la main au bloc électronique de puissance (6) pour l'alimentation en courant du moteur électrique (2), lors des manoeuvres de roulage autonome sur la piste, jusqu'au prochain décollage. Dans une version particulière, la vitesse maximale atteinte par la roue en pré-rotation est prédéterminée par un point de consigne correspondant à la vitesse horizontale moyenne 35 d'atterrissage du type d'aéronef sur lequel le dispositif de mise en pré-rotation est installé. Dans une version particulière visant à approcher au plus près la vitesse réelle d'atterrissage, la vitesse maximale atteinte par la roue en pré-rotation pourra être ajustée en fonction de la vitesse horizontale effective de l'aéronef en approche grâce à un signal (12) fourni par un capteur spécifique ou provenant d'un des ordinateurs de bord de l'avion. - 3 - Dans une version particulière visant à limiter la durée du maintien en rotation de la roue à sa vitesse maximale de pré-rotation, le point initial de démarrage de la pré-rotation sera avantageusement retardé par rapport à l'origine du processus, en fonction d'une altitude prédéterminée par rapport au sol et fonction du type d'aéronef, grâce à un signal (13) fourni par un 5 capteur spécifique ou provenant d'un des ordinateurs de bord de l'avion. Concernant le mode de roulage autonome au sol des avions, les publications nous apprennent que la puissance nécessaire au roulage au sol, est fournie au moteur électrique (2) par un bloc électronique de puissance (6) alimenté en courant par un des Bus de distribution électrique de l'avion (5) et que la vitesse de roulage est contrôlée par un point de consigne (7) donné soit par le 10 pilote de l'aéronef, soit par un programme géré par l'ordinateur de bord et pilotant la vitesse de déplacement au sol. Selon un mode particulier de réalisation, le dispositif de pré-rotation pourra appliquer le point de consigne fourni par le module électronique de pré-rotation (9) directement au bloc électronique de puissance (6) du dispositif existant de déplacement autonome au sol, lorsque ses 15 caractéristiques le permettent. Dans une configuration optimisée, nous admettrons donc que la plage de variation du bloc électronique de puissance (6) permet une variation de la vitesse de la roue non chargée 5 à 8 fois supérieure à la vitesse maximale de déplacement au sol de l'aéronef, la vitesse de roulage à l'atterrissage étant très supérieure à la vitesse de roulage en mode taxi. 20 La seule contrainte est que le bloc électronique de puissance (6) soit mis sous tension dès que le train est sorti et se trouve en position « verrouillé ». La puissance nécessaire à la mise en rotation des roues non chargées (de l'ordre de 10 kVA) étant très inférieure à la puissance nécessaire au roulage au sol (de l'ordre de 140 kVA), cette question ne devrait pas soulever de difficulté particulière. 25 Dans cette variante optimisée, nous pouvons omettre d'installer le convertisseur électronique de puissance (8) et considérer que la mise en pré-rotation s'effectue à travers le bloc électronique de puissance (6), le point de consigne donné par le module électronique de pré-rotation (9) étant directement appliqué au bloc électronique de puissance (6). Dans cette configuration mixte optimisée, le bloc électronique de puissance (6) est 30 successivement contrôlé par le module électronique de pré-rotation (9) durant la séquence d'atterrissage et par le point de consigne de roulage (7) durant les périodes successives de roulage motorisé au sol. La description de ce dispositif de mise en pré-rotation, assurant le pilotage d'un moteur d'entrainement de roue durant la séquence d'atterrissage est totalement transposable à chacun 35 des moteurs assurant le déplacement de l'aéronef au sol. Ainsi, chacun des moteurs électriques d'entrainement de roue sera avantageusement alimenté par un convertisseur électrique de puissance (8), piloté par un module électronique de pré-rotation (9). - 4 - La figure 2 présente le graphique de la consigne de vitesse de la roue, donnée par le module de pré-rotation durant la séquence d'atterrissage. La mise en pré-rotation est contrôlée par le programme mémorisé sur le module électronique de pré-rotation (9) qui fournit au convertisseur électronique de puissance (8) le point de consigne de la vitesse de rotation progressive représenté sur le graphique de la figure 2 - Le point (0) du graphique donne l'origine du processus de mise en pré-rotation, indiquant que le train est sorti et se trouve en position « verrouillé » (début de la séquence d'atterrissage). Le point (A) du graphique indique le point initial de mise en rotation de la roue avec l'accélération déterminée par le programme mémorisé et avec un retard éventuel par rapport à l'origine (0) du processus. - Le point (B) du graphique indique la fin de la montée en vitesse de la roue avant le toucher de sol et le début de la période de maintien à la vitesse maximale de pré-rotation de la roue. - Le point (C) du graphique indique le toucher de sol et la fin du processus de pré-rotation (fin également de la séquence d'atterrissage). - Le point (D) du graphique indique la vitesse maximale atteinte par la roue en pré-rotation et correspondant à la vitesse moyenne estimée de roulage à l'atterrissage. Concernant l'alimentation en puissance des moteurs électriques d'entrainement des roues, nous constatons que la plupart des aéronefs sont maintenant équipés d'une unité auxiliaire électrique de puissance APU (ou Auxiliary Power Unit), entrainant un générateur de courant fournissant une alimentation électrique triphasée 115/200 VAC sur un bus électrique distribuant la puissance nécessaire aux circuits auxiliaires de l'avion (cabine, climatisation, ...) ainsi qu'aux dispositifs de motorisation autonome, lorsque les propulseurs principaux de l'aéronef ont été coupés. La fourniture de puissance aux moteurs électriques d'entrainement de roues via l'APU ne doit cependant pas être considérée comme limitative et, suivant l'évolution de l'architecture électrique des avions dans le futur, d'autres Bus et d'autres tensions pourront être utilisés. Le dispositif de pré-rotation de roue d'avion selon l'invention s'applique aux aéronefs équipés de moteurs électriques de motorisation des roues, permettant le déplacement de l'avion au sol de façon « autonome » en mode « taxi » et particulièrement aux gros porteurs.The invention is directed to an aircraft equipped with electric motors for motorizing the wheels, an electronic device for pre-turning a wheel, characterized in that it comprises, for each of the wheel drive motors, an electronic pre-rotation module. with integrated program, activated only during the landing sequence and providing, a set point of the progressive rotational speed of the wheel to an electronic power converter which supplies power to the existing electric drive motor of the rotation mechanism of wheel. The electric wheel drive motor and the wheel rotation mechanism thus become mutualized between the two functions, strictly limiting the overweight of this new functionality: - The pre-rotation function is operational only during the landing sequence, between the exit of the train and the ground contact - 2 - - The autonomous taxiing function is operational after the landing The invention will be better explained and the utility of it will be highlighted by the following description 2, illustrated in the following two figures: FIG. 1 shows the operating diagram of the kinematic chain of the electronic pre-rotation device driving a wheel drive motor, which diagram is applicable in the same way to each of the electric motors of FIG. wheel drive Figure 2 shows the graph of the rotational speed setpoint of the wheel given by the electronic module of p Re-rotation during the landing sequence The embodiment described below is given by way of example only and is based in a nonlimiting manner in the accompanying drawings. The operating diagram presented in FIG. 1 schematizes the kinematic chain of the pre-rotation device using the electric motor (2) and the wheel drive mechanism (3) of the autonomous aircraft ground motion device (1). during the idle period of the driving power supply (6) in "taxi" mode. The pre-rotation of the wheel (4) is controlled by an electronic pre-rotation module (9) incorporating a stored program, providing a set point of the progressive wheel rotation speed to the electronic power converter ( 8), supplied with current by one of the electrical distribution buses of the aircraft (5), and which supplies the electric drive motor (2) with the power necessary to accelerate the speed of rotation of the unloaded wheel, 20 to achieve in less than a minute the maximum speed corresponding to the estimated rotational speed of the wheel at the time of landing and maintenance of this maximum speed to the effective ground contact. The pre-rotation speed instruction, illustrated in FIG. 2, is explained below. The pre-rotation electronic module (9) is made operational only during the landing sequence, that is to say between the exit of the train and the touch of ground. The pre-rotation module (9) is activated as soon as the train has come out and is in the "locked" position (signal (10) supplied by a specific sensor or coming from one of the onboard computers of the airplane) and being deactivated and reset as soon as the train touches the ground (signal (11) provided by a specific sensor or from one of the aircraft's on-board computers), thereby cutting off power to the electronic power converter ( 8) and leaving the power electronic block (6) for the power supply of the electric motor (2), during autonomous taxiing maneuvers on the runway, until the next take-off. In a particular version, the maximum speed reached by the wheel in pre-rotation is predetermined by a set point corresponding to the average horizontal landing speed of the type of aircraft on which the pre-rotation device is installed. . In a particular version intended to approach closer to the actual landing speed, the maximum speed reached by the wheel in pre-rotation may be adjusted according to the effective horizontal speed of the aircraft approaching through a signal (12). ) provided by a specific sensor or from one of the aircraft's onboard computers. In a particular version intended to limit the duration of the rotational maintenance of the wheel at its maximum pre-rotation speed, the initial starting point of the pre-rotation will advantageously be delayed with respect to the origin of the process. according to a predetermined altitude relative to the ground and function of the type of aircraft, thanks to a signal (13) provided by a specific sensor or from one of the aircraft computers on board. Regarding the autonomous taxiing mode of the aircraft, the publications teach us that the power required for taxiing is supplied to the electric motor (2) by an electronic power unit (6) supplied with power by one of the distribution buses. of the airplane (5) and that the running speed is controlled by a set point (7) given either by the pilot of the aircraft or by a computer-controlled program which controls the speed ground movement. According to a particular embodiment, the pre-rotation device may apply the set point supplied by the pre-rotation electronic module (9) directly to the electronic power unit (6) of the existing autonomous ground motion device, when its 15 characteristics allow it. In an optimized configuration, we will therefore assume that the variation range of the electronic power unit (6) allows a variation of the speed of the unloaded wheel 5 to 8 times greater than the maximum ground movement speed of the aircraft, the landing taxiing speed being much higher than the taxi speed. The only constraint is that the electronic power unit (6) is energized as soon as the gear is pulled out and is in the "locked" position. The power required for the rotation of unloaded wheels (of the order of 10 kVA) being much lower than the power required for taxiing (of the order of 140 kVA), this question should not raise any difficulty special. In this optimized variant, we can omit installing the electronic power converter (8) and consider that the pre-rotation is carried out through the electronic power unit (6), the set point given by the electronic pre-rotation module (9) being directly applied to the electronic power unit (6). In this optimized mixed configuration, the electronic power unit (6) is successively controlled by the electronic pre-rotation module (9) during the landing sequence and by the rolling set point (7) during the successive periods. motorized taxiing on the ground. The description of this pre-rotation device, ensuring the control of a wheel drive motor during the landing sequence is fully transferable to each of the engines ensuring the displacement of the aircraft on the ground. Thus, each of the electric wheel drive motors will advantageously be powered by an electric power converter (8), driven by an electronic pre-rotation module (9). - 2 - Figure 2 shows the graph of the wheel speed reference, given by the pre-rotation module during the landing sequence. The pre-rotation is controlled by the program stored on the pre-rotation electronic module (9) which supplies the electronic power converter (8) with the set point of the progressive rotational speed shown in the graph of FIG. 2 - The point (0) of the graph gives the origin of the process of pre-rotation, indicating that the train is out and is in "locked" position (beginning of the landing sequence). The point (A) of the graph indicates the initial point of rotation of the wheel with the acceleration determined by the stored program and with a possible delay compared to the origin (0) of the process. - The point (B) of the graph indicates the end of the speed increase of the wheel before the ground contact and the beginning of the period of maintenance at the maximum speed of pre-rotation of the wheel. - The point (C) of the graph indicates the ground contact and the end of the pre-rotation process (also the end of the landing sequence). - The point (D) of the graph indicates the maximum speed reached by the wheel in pre-rotation and corresponding to the estimated average speed of landing roll. Regarding the power supply of the electric motors for driving wheels, we find that most aircraft are now equipped with an Auxiliary Power Unit (APU), a power generator supplying a power supply. 115/200 VAC three-phase on an electric bus distributing the necessary power to the auxiliary circuits of the aircraft (cabin, air conditioning, ...) and autonomous drive devices, when the main thrusters of the aircraft have been cut. The supply of power to the electric drive motors via the APU, however, should not be considered as limiting and, according to the evolution of the electrical architecture of the aircraft in the future, other buses and other tensions may be used. The aircraft wheel pre-rotation device according to the invention applies to aircraft equipped with electric motors for motorizing the wheels, allowing the aircraft to be moved on the ground in an "autonomous" manner in "taxi" mode and particularly to the big carriers.
Ce dispositif de pré-rotation de roue selon l'invention procure des avantages en exploitation en réduisant l'usure des pneus et les risques d'éclatement, ainsi que le balourd au décollage, le nettoyage des abords des pistes est par ailleurs facilité.This wheel pre-rotation device according to the invention provides operating advantages by reducing tire wear and the risks of bursting, as well as unbalance at takeoff, the cleaning of the vicinity of the tracks is also facilitated.