FR3032551A1 - Systeme et procede de pilotage d'un aeronef. - Google Patents

Abstract

- Système et procédé de pilotage d'un aéronef. - Le système de pilotage (1) comporte un manche de commande (2) configuré pour pouvoir commander l'aéronef (AC) par rapport à ses trois axes de pilotage, à savoir l'axe de tangage, l'axe de roulis et l'axe de lacet, et un dispositif de commande auxiliaire (3) configuré pour commander automatiquement l'aéronef (AC) lors d'une des phases suivantes : une phase d'atterrissage et une phase de décollage, le dispositif de commande auxiliaire (3) commandant alors automatiquement l'aéronef (AC) par rapport à au moins l'un desdits axes de pilotage, et les autres axes de pilotage qui ne sont pas commandés automatiquement par ledit dispositif de commande auxiliaire (3) étant alors susceptibles d'être commandés manuellement par un pilote à l'aide dudit manche de commande (2).

Description

1 DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un système et un procédé de pilotage d'un aéronef, en particulier d'un avion de transport, civil ou militaire.

ETAT DE LA TECHNIQUE On sait que le pilotage manuel d'un aéronef par un pilote autour de ses trois axes de pilotage (ou de commande), à savoir l'axe de tangage, l'axe de roulis et l'axe de lacet, est réalisé : - pour les axes de roulis et de tangage, par l'intermédiaire d'un manche de commande, en particulier un mini-manche ; et - pour l'axe de lacet, principalement par l'intermédiaire de deux organes de pilotage : un palonnier et un volant de direction.

Le volant de direction (« tiller ») qui est, généralement, présent dans le poste de pilotage d'aéronefs de grandes dimensions, permet d'orienter une roulette de direction lorsque l'aéronef est au sol à vitesse réduite (lors de la phase de roulage). Par ailleurs, le palonnier, que le pilote actionne avec ses pieds, permet d'orienter la gouverne de direction de l'aéronef, en l'air et au sol. Il permet également l'orientation de la roulette de direction au sol, notamment à haute vitesse. Le palonnier est utilisé, de façon usuelle, notamment pour les manoeuvres suivantes : - un alignement précis de l'aéronef sur l'axe de la piste utilisée, lors de la phase de décollage ; - un contrôle de l'aéronef en lacet au sol au décollage en présence de perturbations (par exemple une panne moteur provoquant un mouvement de lacet non désiré, ou encore du vent de travers ayant tendance à pousser l'aéronef vers un des bords de la piste) ; - en vol, une compensation de virage ; 3032551 2 - en vol, une correction du dérapage air provoqué par une dissymétrie de poussée, notamment en cas de panne d'un des moteurs ; - à l'atterrissage par vent de travers, si l'aéronef arrive vers la piste en « crabe », c'est-à-dire si son cap (la direction pointée par l'aéronef) est 5 différent de son vecteur vitesse (aligné sur l'axe de la piste), juste avant le toucher du sol par les roues de l'aéronef, une manoeuvre d'alignement (ou de « décrabe ») qui consiste à ramener, au moins en partie, le cap de l'aéronef vers son vecteur vitesse, de manière à poser l'aéronef avec un angle de dérapage sol réduit ; 10 - un alignement précis de l'aéronef sur l'axe de la piste utilisée, lors de la phase de roulage à l'atterrissage. En outre, le palonnier peut-être configuré pour comprendre à la fois une fonctionnalité de contrôle de la gouverne de direction, tel que précitée, et une fonctionnalité de freinage, les pédales de freins étant alors intégrées dans 15 cet équipement. Cette architecture usuelle pour piloter l'aéronef selon ses axes de pilotage (ou de commande), qui comprend plusieurs organes de pilotage dont le palonnier qui est encombrant, présente globalement un encombrement relativement important.

20 EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. Elle concerne un système de pilotage d'un aéronef, comprenant au moins un 25 manche de commande configuré pour pouvoir être actionné par un pilote afin de commander l'aéronef par rapport à au moins certains de ses axes de pilotage, qui présente un encombrement réduit. Selon l'invention, ledit système de pilotage est remarquable en ce que ledit manche de commande est configuré pour pouvoir commander l'aéronef 30 par rapport à ses trois axes de pilotage, à savoir l'axe de tangage, l'axe de 3032551 3 roulis et l'axe de lacet, et en ce que ledit système de pilotage comporte, de plus, un dispositif de commande auxiliaire configuré pour commander automatiquement l'aéronef lors d'une des phases suivantes : une phase d'atterrissage et une phase de décollage, le dispositif de commande auxiliaire 5 commandant alors automatiquement l'aéronef par rapport à au moins l'un desdits axes de pilotage, et les autres axes de pilotage qui ne sont pas commandés automatiquement par ledit dispositif de commande auxiliaire étant alors susceptibles d'être commandés manuellement à l'aide dudit manche de commande.

10 Ainsi, grâce à l'invention, on intègre une fonctionnalité de pilotage en lacet de l'aéronef dans le manche de commande, qui est ainsi de type dit « à trois axes ». On peut donc se passer du palonnier, ce qui génère un gain de place dans le poste de pilotage, le palonnier étant un équipement encombrant. Ainsi, ledit système de pilotage qui permet de piloter l'aéronef autour de ses 15 trois axes de pilotage présente un encombrement réduit par rapport à un système usuel (avec un manche de commande de type « à deux axes » et un palonnier), et il permet de remédier à l'inconvénient précité. En outre, grâce audit dispositif de commande auxiliaire qui commande automatiquement l'aéronef par rapport à au moins l'un de ses axes de pilotage 20 lors d'une phase d'atterrissage ou d'une phase de décollage, c'est-à-dire lors des phases pouvant nécessiter une commande simultanée selon les trois axes de pilotage, le pilote doit commander, quelle que soit la phase concernée, au maximum deux axes à la fois. Ceci permet de remédier à la difficulté pour un pilote de piloter l'aéronef simultanément selon les trois axes de pilotage à 25 l'aide d'un seul et même organe de pilotage (ledit manche de commande de type « à trois axes »). Dans un mode de réalisation préféré, ledit dispositif de commande auxiliaire comporte au moins un module de commande pour déterminer automatiquement, à l'aide d'au moins une loi de commande intégrée, un ordre 3032551 4 de commande qui est appliqué à des gouvernes de l'aéronef pour commander l'aéronef par rapport à au moins un axe de pilotage correspondant. Avantageusement, ledit dispositif de commande auxiliaire comporte, comme modules de commande : 5 - un module d'asservissement de la vitesse de lacet de l'aéronef, qui est configuré pour maintenir automatiquement la vitesse de lacet à zéro à une marge près, au sol, pendant la phase de décollage ; - un module de maintien automatique des ailes à plat, au sol, pendant la phase de décollage ; 10 - un module de compensation automatique de virage, en vol ; et - un module d'alignement automatique en lacet (ou de « décrabe »), pendant la phase d'atterrissage. En outre, de façon avantageuse, ledit dispositif de commande auxiliaire comporte de plus : 15 - un module d'asservissement de l'aéronef sur un axe donné en lacet, pendant la phase de décollage ; et - un module de commande automatique d'un arrondi, pendant la phase d'atterrissage. Par ailleurs, avantageusement, ledit dispositif de commande auxiliaire 20 comporte : - un ensemble de décollage automatique comprenant pour la phase de décollage : - un module d'asservissement automatique de l'aéronef sur un axe virtuel en lacet ; 25 - le module de maintien automatique des ailes à plat ; et - un module de rotation automatique ; et - un ensemble d'atterrissage automatique comprenant pour la phase d'atterrissage : - le module d'alignement automatique en lacet ; 30 - le module de commande automatique d'arrondi ; et 3032551 5 - un module de maintien automatique d'un axe latéral en vol et au sol pour le roulis. Par ailleurs, dans un mode de réalisation préféré, le manche de commande comprend un levier pourvu d'une poignée, et il est configuré : 5 - pour pouvoir être pivoté dans son ensemble dans un premier plan, pour commander l'aéronef selon l'axe de tangage ; et - pour pouvoir être pivoté dans son ensemble dans un second plan différent du premier plan, pour commander l'aéronef selon l'axe de roulis, et la poignée est configurée pour pouvoir être pivotée par rapport au levier 10 pour commander l'aéronef selon l'axe de lacet. Dans un mode de réalisation particulier, la poignée est configurée pour revenir automatiquement à une position neutre lorsqu'elle est relâchée, après avoir été préalablement actionnée pour commander l'axe de lacet. En outre, avantageusement, le manche de commande comporte un 15 élément de résistance configuré pour générer une résistance dans la poignée lors de son actionnement en vue de commander l'axe de lacet. Par ailleurs, de façon avantageuse, la poignée pouvant être pivotée, le débattement angulaire maximal de la poignée pour commander l'aéronef selon l'axe de lacet est plus important dans un sens que dans l'autre, relativement à 20 une position neutre. La présente invention concerne également un procédé de pilotage d'un aéronef, ledit aéronef comprenant au moins un manche de commande configuré pour pouvoir être actionné par un pilote afin de commander l'aéronef par rapport à au moins certains de ses axes de pilotage.

25 Selon l'invention, ledit procédé de pilotage comporte : une étape de pilotage automatique consistant à commander automatiquement l'aéronef par rapport à au moins l'un desdits axes de pilotage, lors d'une des phases suivantes de l'aéronef : une phase d'atterrissage et une phase de décollage ; et 3032551 6 - une étape de pilotage manuel consistant à permettre à un pilote de commander manuellement, via le manche de commande, les autres axes de pilotage qui ne sont pas commandés automatiquement par ledit dispositif de commande auxiliaire lors des phases d'atterrissage et de décollage, ledit 5 manche de commande étant configuré pour pouvoir commander l'aéronef par rapport à ses trois axes de pilotage, à savoir l'axe de tangage, l'axe de roulis et l'axe de lacet. Avantageusement, l'étape de pilotage automatique consiste à commander automatiquement l'aéronef par rapport à l'ensemble de ses axes 10 de pilotage lors des phases d'atterrissage et de décollage. La présente invention concerne également un aéronef, en particulier un avion de transport, qui est pourvu d'un système de pilotage tel que celui spécifié ci-dessus.

15 BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.

20 La figure 1 est le schéma synoptique d'un mode de réalisation particulier d'un système de pilotage d'un aéronef, représenté à l'extérieur de l'aéronef pour des raisons de clarté. La figure 2 montre un aéronef, à savoir un avion de transport, pourvu d'un tel système de pilotage, sur lequel on a mis en évidence les trois axes de 25 pilotage. Les figures 3 à 5 sont les schémas synoptiques de trois modes de réalisation différents d'un dispositif de commande automatique d'un système de pilotage.

3032551 7 La figure 6 illustre, schématiquement, en perspective, un exemple de manche de commande, de type « à trois axes », réalisé sous forme d'un minimanche.

5 DESCRIPTION DÉTAILLÉE Le système 1 représenté schématiquement sur la figure 1 et permettant d'illustrer l'invention, est un système de pilotage d'un aéronef AC, par exemple d'un avion de transport, civil ou militaire.

10 Le système de pilotage 1 est apte à permettre de piloter l'aéronef AC autour de ses trois axes de pilotage (ou de commande), à savoir l'axe de tangage, l'axe de roulis et l'axe de lacet. De façon usuelle, ledit système de pilotage 1 comprend au moins un manche de commande 2 (de type « side stick », « control column », ...) qui 15 est configuré pour pouvoir être actionné par un pilote afin de commander l'aéronef AC par rapport à au moins certains de ses axes de pilotage. Selon l'invention, ledit manche de commande 2 est configuré pour pouvoir commander l'aéronef AC par rapport à l'ensemble de ses trois axes de pilotage, à savoir l'axe de tangage Y, l'axe de roulis X et l'axe de lacet Z, 20 comme représenté sur la figure 2. Sur la figure 2, les axes X, Y et Z se rejoignent à un point G, de préférence le centre de gravité de l'aéronef AC, et le mouvement de l'aéronef AC autour des axes X, Y et Z est mis en évidence, respectivement, par des doubles flèches E1, E2 et E3 (illustrant respectivement les variations des angles de roulis, de tangage et de lacet).

25 On intègre donc une fonctionnalité de pilotage en lacet de l'aéronef AC dans le manche de commande 2, qui est ainsi de type dit « à trois axes ». On peut ainsi se passer d'un palonnier usuel, ce qui génère un gain de place dans le cockpit, le palonnier étant un équipement encombrant. Le système de pilotage 1 qui permet de piloter l'aéronef autour de ses trois axes de pilotage 30 présente un encombrement réduit par rapport à un système usuel (avec un 3032551 8 manche de commande de type « à deux axes » et un palonnier). Il présente également un coût réduit. De plus, selon l'invention, ledit système de pilotage 1 comporte également un dispositif de commande auxiliaire 3 configuré pour commander 5 automatiquement l'aéronef AC lors d'une des phases suivantes : une phase d'atterrissage et une phase de décollage. Le dispositif de commande auxiliaire 3 commande alors automatiquement l'aéronef AC par rapport à au moins l'un desdits axes de pilotage. Les autres axes de pilotage qui, le cas échéant, ne sont pas commandés automatiquement par le dispositif de commande 10 auxiliaire 3 lors de ces phases, sont alors susceptibles d'être commandés, si nécessaire, manuellement à l'aide dudit manche de commande 2 par un pilote de l'aéronef AC. Le dispositif de commande auxiliaire 3 comporte une pluralité de modules de commande pour déterminer automatiquement, à l'aide à chaque 15 fois d'au moins une loi de commande intégrée, un ordre de commande qui est appliqué à des gouvernes de l'aéronef pour commander l'aéronef par rapport à un axe de pilotage correspondant. Le système de pilotage 1 comporte également : - un ensemble 4 de moyens de mesure usuels, qui sont aptes à mesurer, 20 comme illustré par une flèche 13 en traits mixtes, l'amplitude des déflexions du manche de commande 2 selon ses axes de pivotement, précisés ci-dessous en référence à la figure 6 ; et - un moyen de calcul 5 pour déterminer des ordres de commande représentatifs de la ou des déflexions mesurées par l'ensemble 4 de moyens 25 de mesure et reçues via une liaison 6. Les ordres de commande (ordres de roulis, de tangage, de lacet) générés par le dispositif de commande auxiliaire 3 et ceux générés par le moyen de calcul 5 sont transmis, respectivement, par l'intermédiaire de liaisons 7 et 8 à un ensemble 9 d'actionneurs A1, A2,..., An usuels de 30 l'aéronef AC, n étant un entier.

3032551 9 Ces actionneurs Al , A2,..., An sont aptes à actionner, de façon usuelle, comme illustré schématiquement par des liaisons en traits interrompus, notamment des gouvernes de profondeur 10, une dérive 11 et des gouvernes 12 de commande de roulis usuelles de l'aéronef.

5 Bien que le système de pilotage 1 soit représenté sur la figure 1 à l'extérieur de l'aéronef AC pour des raisons de clarté et de simplification, le système de pilotage 1 est bien entendu monté dans l'aéronef AC. Grâce audit dispositif de commande auxiliaire 3 qui commande automatiquement l'aéronef AC par rapport à au moins l'un de ses axes de 10 pilotage lors d'une phase d'atterrissage ou d'une phase de décollage, c'est-à- dire lors des phases pouvant nécessiter une commande simultanée selon les trois axes de pilotage, le pilote doit commander l'aéronef AC au maximum selon deux axes de pilotage à la fois. Ceci permet de remédier la difficulté pour un pilote de piloter l'aéronef simultanément selon les trois axes de 15 pilotage à l'aide d'un seul et même organe de pilotage (ledit manche de commande 2). En effet, le principal problème posé par l'utilisation d'un manche de commande 2 « à trois axes » tient au fait qu'il est difficile (mais toutefois possible) de piloter un aéronef en pilotant les trois axes à la fois. En effet, 20 pour des raisons physiologiques du poignet et de l'avant-bras du pilote, lorsque le manche de commande 2 est pivoté simultanément dans les trois directions, un mouvement sur l'un des axes de pilotage va provoquer, par couplage, des mouvements parasites sur les autres axes de pilotage, rendant alors compliqué le pilotage fin de l'aéronef sur un seul axe de pilotage.

25 Or, il existe principalement deux phases de vol dynamiques au cours desquelles le pilote doit potentiellement piloter les trois axes de pilotage simultanément, à savoir : - le décollage, par vent de travers ou avec une panne moteur. Par exemple, en cas de panne moteur, après la vitesse caractéristique V1 (le pilote devant alors 30 continuer le décollage), le pilote doit à la fois contrer la dissymétrie de 3032551 10 poussée par un ordre de lacet, réaliser la rotation de l'aéronef par un ordre de tangage, et maintenir les ailes à plat par un ordre de roulis ; et - l'atterrissage par vent de travers. En effet, juste avant le toucher du sol par les roues de l'aéronef, le pilote doit simultanément réaliser le maintien des 5 ailes à plat par un ordre de roulis, l'arrondi à l'atterrissage par un ordre de tangage, et l'alignement de type « décrabe » par un ordre de lacet. Lors des autres phases de vol, la commande simultanée des trois axes de pilotage n'est pas nécessaire. En effet : - lors d'une phase de roulage au sol, seul l'axe de lacet est utilisé ; 10 - sur la piste, avant la rotation au décollage et après le toucher des roues à l'atterrissage, l'axe de lacet est principalement utilisé (le pilote peut au besoin agir sur l'axe de roulis pour maintenir les ailes de l'aéronef à plat lors du roulage) ; - en vol, grâce à la compensation (« trim ») sur la gouverne de direction, 15 uniquement les axes de roulis et de tangage sont utilisés. Comme précisé ci-dessous, le dispositif de commande auxiliaire 3 comporte un ensemble de lois de pilotage permettant d'automatiser le contrôle d'un ou de plusieurs axes de pilotage lors des phases où il est potentiellement nécessaire de piloter les trois axes simultanément (décollage et atterrissage).

20 Ainsi, en prenant en charge le pilotage d'un ou de plusieurs axes de pilotage, le dispositif de commande auxiliaire 3 permet au pilote de l'aéronef d'avoir à contrôler au plus deux axes, ce qui correspond à la situation usuelle et ne requiert donc pas de nouvelles compétences de pilotage. Le système de pilotage 1 permet donc d'utiliser un manche de 25 commande 2 « à trois axes », tout en garantissant que le pilote n'aura pas, au cours du vol, à devoir piloter les trois axes de pilotage simultanément. Le système de pilotage 1, tel que décrit ci-dessus, présente notamment les avantages suivants, en raison de la suppression de la fonctionnalité du palonnier (et éventuellement du volant de direction), seules 30 restant les pédales de frein : 3032551 11 - une simplification de la conception des organes de pilotage. On obtient donc un équipement moins cher ; - une masse réduite ; - un encombrement réduit ; et 5 - une maintenance plus aisée. Sur les aéronefs de grandes dimensions, une partie du palonnier est généralement située sous le plancher du cockpit, alors qu'avec des pédales de frein simplifiées, une conception uniquement au-dessus du plancher est plus simple à réaliser. En outre, le pilotage automatique mis en oeuvre par le dispositif de 10 commande auxiliaire 3, lors des phases de vol très dynamiques et stressantes pour le pilote que sont le décollage et l'atterrissage, notamment en cas de fortes perturbations (par exemple une panne moteur, ou un fort vent de travers), permet de faciliter le pilotage manuel au cours de ces phases, et de diminuer la charge de travail du pilote.

15 Le dispositif de commande auxiliaire 3 peut être réalisé selon plusieurs variantes de réalisation. Ces variantes correspondent à différents ensembles de lois de pilotage permettant d'éviter au pilote d'avoir à piloter les trois axes de pilotage en même temps, et ceci uniquement lors des phases de décollage et d'atterrissage, qui sont les seules impliquant un pilotage simultané des trois 20 axes de l'aéronef. Dans une première variante de réalisation représentée sur la figure 3, le dispositif de commande auxiliaire 3 comporte un ensemble 14A de modules de commande. L'ensemble 14A comprend : - un module M1 d'asservissement de la vitesse de lacet de l'aéronef, qui est 25 configuré pour maintenir automatiquement la vitesse de lacet à zéro à une marge près, au sol, pendant la phase de décollage ; - un module M2 de maintien automatique des ailes à plat, au sol, pendant la phase de décollage ; - un module M3 de compensation automatique de virage, en vol. Ce module 30 M3 utilise une loi usuelle de compensation automatique de virage ; et 3032551 12 - un module M4 d'alignement automatique en lacet (ou de « décrabe »), pendant la phase d'atterrissage. Ce module M4 utilise une loi de « décrabe » usuelle. Le module M1 comprend une loi usuelle d'asservissement de la 5 vitesse de lacet de l'aéronef, telle que décrite notamment dans les documents FR-2 842 337 (ou US-7 139 645) ou FR-2 857 468 (ou US-7 014 146). L'ordre en lacet commande un ordre de vitesse de lacet de l'aéronef au sol. Ainsi, lorsque l'axe de pilotage de lacet du manche de commande est en position neutre, la loi asservit la vitesse de lacet de l'aéronef à zéro. Ceci 10 permet, en cas de perturbation latérale de l'aéronef (par exemple, en cas de fort vent de travers et/ou de panne moteur au décollage), de maintenir une vitesse de lacet proche de zéro et donc de compenser automatiquement les perturbations. Le pilote a donc peu ou pas de correction à apporter à l'aide de la commande en lacet du manche de commande 2 pour maintenir l'aéronef sur 15 l'axe de la piste utilisée lors de la course au décollage. En outre, le module M2 comprend une loi usuelle de maintien automatique des ailes à plat, telle que décrite notamment dans le document FR-2 909 463 (ou US-7 908 043). Cette loi de pilotage permet, lorsque la commande en roulis du manche de commande est au neutre, de maintenir le 20 roulis de l'aéronef dans une plage réduite de roulis (typiquement +/-2° de roulis) lors de la course au décollage. Ainsi, en cas de fort vent de travers générant du roulis au sol, l'aéronef AC est automatiquement maintenu avec ses ailes à plat par le dispositif de commande auxiliaire 3. Ainsi, grâce aux modules M1 et M2, le pilote n'a pas besoin d'utiliser 25 simultanément les trois axes du manche de commande 2, car au cours du décollage, il a uniquement à effectuer de petites corrections en lacet et à effectuer la rotation de l'aéronef, c'est-à-dire un pilotage sur deux axes uniquement. Par ailleurs, grâce au module M4, le pilote n'a pas à gérer le lacet de 30 l'aéronef lors de l'atterrissage, et peut donc se concentrer sur les manoeuvres 3032551 13 de roulis et d'arrondi ("flare") à l'atterrissage, comme avec un manche de commande usuel. Par ailleurs, dans une seconde variante de réalisation représentée sur la figure 4, le dispositif de commande auxiliaire comporte un ensemble 14B de 5 modules de commande. Cet ensemble 14B comprend, en plus des modules M1 et M4 de la première variante de réalisation : - un module M5 d'asservissement de l'aéronef sur un axe donné, pendant la phase de décollage ; et - un module M6 de commande automatique d'un arrondi, lors de la phase 10 d'atterrissage. Le module M5 permet, sur l'axe de lacet, d'asservir l'aéronef sur un axe virtuel défini par le pilote ou sur un axe défini par un équipement de l'aéroport de type ILS (« Instrument Landing System »). Il utilise une loi usuelle qui s'appuie sur la loi d'asservissement en lacet utilisée dans le module 15 M1. Par rapport à cette loi d'asservissement en lacet, la loi du module M5 permettant de maintenir l'aéronef sur un axe, dispense le pilote d'avoir à corriger légèrement sa trajectoire le long de la piste en cas de perturbations latérales. Grâce à ce niveau d'automatisation supplémentaire (par rapport à la 20 première variante de réalisation), le pilote n'a plus à gérer, ni le lacet, ni le roulis, lors du décollage, mais uniquement la rotation de l'aéronef, ce qui facilite le pilotage de l'aéronef et diminue encore la charge de travail du pilote lors de cette phase dynamique. Par ailleurs, associé à la loi de « décrabe » automatique du module M4, 25 le module M6 utilise une loi usuelle d'arrondi (« flare ») à l'atterrissage, qui est automatique. Grâce à cette loi, le pilote n'a pas à gérer le tangage de l'aéronef lors de l'atterrissage, et peut donc se concentrer sur la manoeuvre de roulis. Par ailleurs, dans une troisième variante de réalisation représentée sur la figure 5, le dispositif de commande auxiliaire 3 comporte un ensemble 14C 30 de modules de commande. Cet ensemble 14 C comprend : 3032551 14 - un ensemble 15 de décollage automatique, comprenant pour la phase de décollage : - le module M2 de maintien automatique des ailes à plat ; - un module M7 d'asservissement automatique de l'aéronef sur un axe 5 virtuel en lacet, utilisant une loi d'asservissement usuelle ; et - un module M8 de rotation automatique ; et - un ensemble 16 d'atterrissage automatique, comprenant pour la phase d'atterrissage : - le module M4 de « décrabe » automatique ; 10 - le module M6 de commande automatique de l'arrondi ; et - un module M9 de maintien automatique d'un axe latéral en vol et au sol. Le module M8 comprend une loi usuelle de rotation automatique, telle que décrite notamment dans le document FR-2 909 461 (ou US-7 835 829), 15 pour le tangage. Cette loi permet d'effectuer automatiquement la rotation de l'aéronef à la vitesse caractéristique VR (vitesse de rotation). En outre, le module M9 comprend une loi usuelle de maintien d'axe latéral automatique en vol et au sol pour le roulis, avec un asservissement de l'aéronef sur un signal LOC du système ILS.

20 Cette troisième variante de réalisation de la figure 5 génère des phases de décollage et d'atterrissage entièrement automatisées, pour lesquelles le pilote n'a pas besoin de piloter l'aéronef manuellement. L'utilisation de l'axe de lacet du manche de commande « à trois axes » est donc essentiellement limité à la phase de taxi (remplacement du volant de direction) et lors des 25 phases de roulage au décollage et de roulage à l'atterrissage ("roll-out") au cours desquelles le pilote peut utiliser la commande en lacet du manche de commande pour réaliser des manoeuvres exceptionnelles que ne pourrait réaliser le dispositif de commande auxiliaire, comme par exemple l'évitement d'un obstacle sur la piste.

3032551 15 Par ailleurs, dans un mode de réalisation préféré, représenté sur la figure 6, le manche de commande 2 comprend un levier 17 pourvu à son extrémité libre d'une poignée 18. Ce manche de commande 2 est configuré : - pour pouvoir être pivoté dans son ensemble (levier 17 et poignée 18) dans 5 un premier plan P1, vers l'avant et l'arrière comme illustré par une double flèche F1, pour commander l'aéronef selon l'axe de tangage ; et - pour pouvoir être pivoté dans son ensemble (levier 17 et poignée 18) dans un second plan P2, vers la droite et la gauche comme illustré par une double flèche F2, pour commander l'aéronef selon l'axe de roulis.

10 Cette réalisation correspond à celle d'un manche de commande « à deux axes ». De plus, la poignée 18 est configurée pour pouvoir être pivotée par rapport au levier 17 comme illustré par une double flèche F3 autour d'un axe L du levier 17 pour commander l'aéronef selon l'axe de lacet.

15 Afin de pouvoir remplacer de manière efficace à la fois le palonnier (et éventuellement le volant de direction), l'axe commandant le lacet de l'aéronef présente des caractéristiques ergonomiques et physiques adaptées à la tâche de contrôle latéral de l'aéronef à toutes les vitesses de roulage, aussi bien lors de la phase de roulage qu'à haute vitesse sur la piste de décollage ou 20 d'atterrissage. Dans un mode de réalisation particulier, la poignée 18 comporte un élément de retour (non représenté) qui est configuré pour faire revenir automatiquement la poignée 18 à une position neutre, lorsqu'elle est relâchée après avoir été préalablement actionnée par un pilote pour commander l'axe 25 de lacet (flèche F3). Cet élément de retour présente les caractéristiques d'un couple de rappel proportionnel au déplacement angulaire (avec un ordre de grandeur acceptable de 1N.m). La position neutre de la poignée 18 n'est pas forcément la position centrale par rapport à l'amplitude totale de débattement (de la poignée 18), 30 illustrée par la double flèche F3. En effet, les débattements de part et d'autre 3032551 16 de la position neutre peuvent ne pas être symétriques, notamment pour des raisons physiologiques de débattement du poignet en flexion et en extension. Ainsi, dans un mode de réalisation particulier, la poignée 18 est configurée pour que son débattement angulaire maximal pour commander 5 l'aéronef selon l'axe de lacet soit plus important dans un sens que dans l'autre, relativement à la position neutre. Pour des raisons d'ordre physiologique du poignet du pilote, des débattements angulaires maximaux acceptables sont de l'ordre de 20° en flexion et de 30° en extension. En outre, le manche de commande 2 comporte un élément de 10 résistance intégré (non représenté), qui est configuré pour générer une résistance dans la poignée 18 lors de son actionnement en vue de commander l'axe de lacet. Cet élément de résistance présente un amortissement (en développant un couple qui s'oppose aux déplacements de la poignée 18 relatifs à la flèche F3 autour de l'axe L), afin de reproduire le comportement 15 du volant de direction, pour lequel l'amortissement est très important. Ceci permet de limiter le déphasage entre la position angulaire du manche de commande et la position angulaire de la roulette de direction en phase de roulage. Ainsi, le manche de commande « à trois axes » avec l'axe de lacet très amorti, permet de limiter les risques d'oscillations pilotées lors de la phase 20 de roulage à basse vitesse. On peut prévoir un ordre de grandeur de 0.1 Nms/° pour l'amortissement. La poignée 18 peut éventuellement posséder un seuil en couple autour de la position neutre, afin de bien marquer mécaniquement cette position neutre.

25 Le fonctionnement du système de pilotage 1, tel que décrit ci-dessus, est le suivant. Lors d'une des phases suivantes de l'aéronef : une phase d'atterrissage et une phase de décollage, le dispositif de commande auxiliaire 3 commande automatiquement l'aéronef par rapport à au moins l'un de ses 30 axes de pilotage en fonction des modules M1 à M9 qu'il comporte. De plus, le 3032551 17 pilote commande manuellement via le manche de commande 2, les autres axes de pilotage qui ne sont pas commandés automatiquement par ledit dispositif de commande auxiliaire 3 lors de ces phases d'atterrissage et de décollage.

5 Dans la troisième variante de réalisation précitée, le dispositif de commande auxiliaire 3 commande automatiquement l'aéronef par rapport à l'ensemble de ses axes de pilotage lors des phases d'atterrissage et de décollage de sorte qu'aucun pilotage manuel n'est demandé au pilote. Par ailleurs, dans les autres phases que la phase d'atterrissage et la 10 phase de décollage, le pilote peur piloter, manuellement, l'aéronef à l'aide du manche de commande 2, sans que le dispositif de commande auxiliaire 3 n'intervienne.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Système de pilotage d'un aéronef, ledit système de pilotage (1) comprenant au moins un manche de commande (2) configuré pour pouvoir être actionné par un pilote afin de commander l'aéronef (AC) par rapport à au moins certains de ses axes de pilotage (X, Y, Z), caractérisé en ce que ledit manche de commande (2) est configuré pour pouvoir commander l'aéronef (AC) par rapport à ses trois axes de pilotage (X, Y, Z), à savoir l'axe de tangage, l'axe de roulis et l'axe de lacet, et en ce que ledit système de pilotage (1) comporte, de plus, un dispositif de commande auxiliaire (3) configuré pour commander automatiquement l'aéronef (AC) lors d'une des phases suivantes : une phase d'atterrissage et une phase de décollage, le dispositif de commande auxiliaire (3) commandant alors automatiquement l'aéronef (AC) par rapport à au moins l'un desdits axes de pilotage (X, Y, Z), et les autres axes de pilotage qui ne sont pas commandés automatiquement par ledit dispositif de commande auxiliaire (3) étant alors susceptibles d'être commandés manuellement à l'aide dudit manche de commande (2).
2. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande auxiliaire (3) comporte au moins un module de commande (M1 à M9) pour déterminer automatiquement, à l'aide d'au moins une loi de commande intégrée, un ordre de commande qui est appliqué à des gouvernes (Al à An) de l'aéronef (AC) pour commander l'aéronef (AC) par rapport à au moins un axe de pilotage (X, Y, Z) correspondant.
3. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande auxiliaire (3) comporte, comme modules de commande : 3032551 19 - un module (M1) d'asservissement de la vitesse de lacet de l'aéronef (AC), qui est configuré pour maintenir automatiquement la vitesse de lacet à zéro à une marge près, au sol, pendant la phase de décollage ; - un module (M2) de maintien automatique des ailes à plat, au sol, pendant la 5 phase de décollage ; - un module (M3) de compensation automatique de virage, en vol ; et - un module (M4) d'alignement automatique en lacet, pendant la phase d'atterrissage.
4. 4. Système selon la revendication 3, 10 caractérisé en ce que ledit dispositif de commande auxiliaire (3) comporte de plus : - un module (M5) d'asservissement de l'aéronef (AC) sur un axe donné en lacet, pendant la phase de décollage ; et - un module (M6) de commande automatique d'un arrondi, pendant la phase 15 d'atterrissage.
5. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande auxiliaire (3) comporte : - un ensemble (15) de décollage automatique comprenant pour la phase de décollage : 20 - un module (M7) d'asservissement automatique de l'aéronef sur un axe virtuel en lacet ; - le module (M2) de maintien automatique des ailes à plat ; et - un module (M8) de rotation automatique ; et - un ensemble (16) d'atterrissage automatique comprenant pour la phase 25 d'atterrissage : - le module (M4) d'alignement automatique en lacet ; - le module (M6) de commande automatique d'arrondi ; et - un module (M9) de maintien automatique d'un axe latéral en vol et au sol pour le roulis.
6. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, 3032551 20 caractérisé en ce que le manche de commande (3) comprend un levier (17) pourvu d'une poignée (18), et il est configuré : - pour pouvoir être pivoté dans son ensemble dans un premier plan (P1), pour commander l'aéronef (AC) selon l'axe de tangage ; et 5 - pour pouvoir être pivoté dans son ensemble dans un second plan (P2) différent dudit premier plan (P1), pour commander l'aéronef (AC) selon l'axe de roulis, et en ce que la poignée (18) est configurée pour pouvoir être pivotée par rapport au levier (17) pour commander l'aéronef (AC) selon l'axe de lacet. 10
7. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que la poignée (18) est configurée pour revenir automatiquement à une position neutre, lorsqu'elle est relâchée après avoir été préalablement actionnée pour commander l'axe de lacet.
8. 8. Système selon l'une des revendications 6 et 7, 15 caractérisé en ce que le manche de commande (2) comporte un élément de résistance configuré pour générer une résistance dans la poignée lors de son actionnement en vue de commander l'axe de lacet.
9. 9. Système selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le débattement angulaire maximal de la poignée (18) 20 pour commander l'aéronef (AC) selon l'axe de lacet est plus important dans un sens que dans l'autre, relativement à une position neutre.
10. 10. Procédé de pilotage d'un aéronef, ledit aéronef (AC) comprenant au moins un manche de commande (2) configuré pour pouvoir être actionné par un pilote afin de commander l'aéronef (AC) par rapport à au moins certains 25 de ses axes de pilotage (X, Y, Z), caractérisé en ce qu'il comporte : une étape de pilotage automatique consistant à commander automatiquement l'aéronef (AC) par rapport à au moins l'un desdits axes de pilotage (X, Y, Z), lors d'une des phases suivantes de l'aéronef (AC) : une 30 phase d'atterrissage et une phase de décollage ; et 3032551 21 - une étape de pilotage manuel consistant à permettre à un pilote de commander manuellement, à l'aide du manche de commande (2), les autres axes de pilotage qui ne sont pas commandés automatiquement par ledit dispositif de commande auxiliaire (3) lors des phases d'atterrissage et de 5 décollage, ledit manche de commande (2) étant configuré pour pouvoir commander l'aéronef (AC) par rapport à ses trois axes de pilotage (X, Y, Z), à savoir l'axe de tangage, l'axe de roulis et l'axe de lacet. 1 1. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'étape de pilotage automatique consiste à commander 10 automatiquement l'aéronef (AC) par rapport à l'ensemble de ses axes de pilotage (X, Y, Z) lors des phases d'atterrissage et de décollage. 1 2 . Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un système de pilotage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.