FR3130252A1 - Aircraft flight trim tab - Google Patents
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Abstract
Ce compensateur de vol (1) pour aéronef comprend un module de friction (2) couplé d’une part à un arbre moteur (5) et d’autre part à un arbre de sortie (7) par l’intermédiaire d’une chaine cinématique (6), l’arbre de sortie (7) étant commandé par un organe de pilotage accessible à un pilote de l’aéronef, le compensateur comprenant un circuit de commande apte à ramener l’arbre de sortie (7) à une position angulaire de neutre sous l’action d’un effort de rappel généré par le moteur (M) lorsque l’utilisateur relâche un effort exercé sur l’organe de pilotage du compensateur (1). Figure pour l’abrégé : Fig 1This flight trim tab (1) for an aircraft comprises a friction module (2) coupled on the one hand to a motor shaft (5) and on the other hand to an output shaft (7) via a chain kinematics (6), the output shaft (7) being controlled by a control unit accessible to a pilot of the aircraft, the compensator comprising a control circuit capable of bringing the output shaft (7) back to a position angular neutral under the action of a return force generated by the motor (M) when the user releases a force exerted on the pilot member of the compensator (1). Figure for abstract: Fig 1
Description
L’invention concerne, de manière générale, les systèmes de commande de vol pour aéronef et se rapporte plus particulièrement à un compensateur de vol pour aéronef, notamment pour hélicoptère.The invention relates, in general, to flight control systems for aircraft and relates more particularly to a flight trim tab for aircraft, in particular for helicopters.
Techniques antérieuresPrior techniques
Les compensateurs de vol, ou trim, ont notamment pour fonction de compenser les perturbations susceptibles d’avoir une influence sur les paramètres de vol de l’aéronef, sans que le pilote n’ait à agir sur les commandes de vol.The flight trim tabs, or trim, have the particular function of compensating for disturbances likely to have an influence on the flight parameters of the aircraft, without the pilot having to act on the flight controls.
En complément, les actionneurs de trim restituent classiquement au pilote un effort résistant, généralement passif, sur les commandes de vol sous la forme d’un retour d’effort.In addition, trim actuators conventionally restore to the pilot a resistive effort, generally passive, on the flight controls in the form of a force feedback.
Il existe, dans l’état de la technique, deux types de trim, à savoir les trims dits « trims gradients » et le trim à friction.There are, in the state of the art, two types of trim, namely trims called “gradient trims” and friction trim.
Les trims gradients actuels génèrent un couple proportionnel au déplacement angulaire de la commande de vol et ramènent la commande de vol à la position angulaire neutre sous l’action d’un ressort en l’absence d’effort exercé par le pilote.Current gradient trimmers generate a torque proportional to the angular displacement of the flight control and return the flight control to the neutral angular position under the action of a spring in the absence of effort exerted by the pilot.
Les trims à friction génèrent un couple constant, toujours opposé au sens de déplacement de la commande de vol, et ne ramènent pas la commande de vol en position neutre.Friction trims generate a constant torque, always opposite to the direction of flight control movement, and do not return the flight control to neutral.
Au vu de ce qui précède, la présente invention a pour but de proposer une architecture simplifiée d'un compensateur de vol à friction permettant de reproduire le comportement d'un compensateur gradient.In view of the foregoing, the present invention aims to propose a simplified architecture of a friction flight trimmer making it possible to reproduce the behavior of a gradient trimmer.
Plus précisément, l'invention a pour but de proposer une architecture de compensateur de vol commune permettant de réaliser à la fois les fonctions d'un compensateur gradient et d'un compensateur à friction.More precisely, the aim of the invention is to propose a common flight compensator architecture making it possible to perform both the functions of a gradient compensator and of a friction compensator.
L’invention a donc pour objet un compensateur de vol pour aéronef, comprenant un module de friction couplé d’une part à un arbre moteur et d’autre part à un arbre de sortie par l’intermédiaire d’une chaine cinématique, l’arbre de sortie étant commandé par un organe de pilotage accessible à un pilote de l’aéronef.The subject of the invention is therefore a flight trim tab for an aircraft, comprising a friction module coupled on the one hand to a motor shaft and on the other hand to an output shaft via a kinematic chain, the output shaft being controlled by a piloting member accessible to a pilot of the aircraft.
Le compensateur comprend de plus un circuit de commande apte à ramener l’arbre de sortie à une position angulaire de neutre sous l’action d’un effort de rappel généré par le moteur lorsque l’utilisateur relâche un effort exercé sur l’organe de pilotage du compensateur.The compensator further comprises a control circuit capable of bringing the output shaft back to a neutral angular position under the action of a return force generated by the motor when the user releases a force exerted on the control of the compensator.
De manière préférentielle, l’effort de rappel est généré par le moteur en réponse à un signal de commande généré par le circuit de commande.Preferably, the restoring force is generated by the motor in response to a control signal generated by the control circuit.
Avantageusement, le signal de commande dépend de la position angulaire neutre et d’une valeur de déplacement angulaire de l’arbre de sortie délivrée par un capteur de position.Advantageously, the control signal depends on the neutral angular position and on an angular displacement value of the output shaft delivered by a position sensor.
De manière préférentielle, le signal de commande dépend d’une commande de vitesse de rotation du moteur.Preferably, the control signal depends on a motor rotation speed command.
Avantageusement, la position angulaire neutre est modifiable selon des consignes émanant du pilote ou d’un module de pilotage automatique.Advantageously, the neutral angular position can be modified according to instructions emanating from the pilot or from an automatic pilot module.
Avantageusement, le module de friction est un module de friction variable ou un module de friction constanteAdvantageously, the friction module is a variable friction module or a constant friction module
Dans un mode de réalisation, le module de friction comprendre en complément un module à friction visqueuse.In one embodiment, the friction module additionally comprises a viscous friction module.
Dans un mode de réalisation, le circuit de commande pilote le module de friction à partir d’une valeur de déplacement angulaire de l’arbre de sortie délivrée par un capteur de position.In one embodiment, the control circuit controls the friction module from an angular displacement value of the output shaft delivered by a position sensor.
L’invention a également pour objet un aéronef, en particulier un hélicoptère comprenant un compensateur de vol tel que défini ci-dessus.The invention also relates to an aircraft, in particular a helicopter comprising a flight trim tab as defined above.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :Other aims, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description, given solely by way of non-limiting example, and made with reference to the appended drawings in which:
Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisationDetailed description of at least one embodiment
On a représenté schématiquement sur la
Ce compensateur de vol 1 comprend un module de friction 2 comprenant un arbre de liaison 3 couplé par l'intermédiaire d'un réducteur irréversible 4, par exemple une vis sans fin, à un arbre moteur 5 entrainé en rotation par un moteur M piloté par un signal de commande S. Le compensateur de vol 1 comprend également une chaîne cinématique 6 assurant la liaison et la réduction mécanique entre le module de friction 2 et un arbre de sortie 7 lui-même couplé par l'intermédiaire d'un système de bielles, au manche (non représenté) directement manipulé par le pilote.This flight compensator 1 comprises a friction module 2 comprising a connecting shaft 3 coupled via an irreversible reduction gear 4, for example an endless screw, to a motor shaft 5 driven in rotation by a motor M driven by a control signal S. The flight trim tab 1 also comprises a kinematic chain 6 ensuring the connection and the mechanical reduction between the friction module 2 and an output shaft 7 itself coupled via a system of connecting rods , to the handle (not shown) directly manipulated by the pilot.
De manière conventionnelle, la chaîne cinématique 6 comprend un système d'engrenages ainsi que des butées de fin de course, telles que 8, et est également équipée d'un capteur 9 de mesure de la position angulaire de l'arbre de sortie 7.Conventionally, the kinematic chain 6 comprises a system of gears as well as limit stops, such as 8, and is also equipped with a sensor 9 for measuring the angular position of the output shaft 7.
Le module de friction 2 est un module à friction variable commandée. Toutefois, dans d’autres modes de réalisation de l’invention, le module de friction peut comprendre un module à friction constante, et dans ces deux cas le module de friction peut comprendre en complément un module à friction visqueuse.Friction module 2 is a controlled variable friction module. However, in other embodiments of the invention, the friction module may comprise a constant friction module, and in these two cases the friction module may additionally comprise a viscous friction module.
Le compensateur de vol 1 comprend en outre un circuit de commande comprenant une carte électronique 10 recevant les valeurs de déplacement angulaire de l'arbre de sortie 7 délivrées par le capteur 9, et fournissant une commande haptique SH au module de friction 2 lorsque le module de friction 2 comprend un module à friction variable.The flight trim tab 1 further comprises a control circuit comprising an electronic card 10 receiving the values of angular displacement of the output shaft 7 delivered by the sensor 9, and supplying a haptic command SH to the friction module 2 when the module Friction 2 includes a variable friction module.
Le circuit de commande délivre par ailleurs le signal de commande S au moteur M.The control circuit also delivers the control signal S to the motor M.
La
On retrouve les éléments de la
Le manche 13 du pilote est intégré dans l’organe de pilotage 14 à disposition du pilote. L’organe de pilotage 14 comprend donc le manche 13, et optionnellement une commande de débrayage 15 et une commande de modification de la position angulaire neutre 16 (nommée usuellement du terme anglosaxon comme commande de beep ou de beep trim).The pilot's handle 13 is integrated into the piloting device 14 available to the pilot. The control unit 14 therefore comprises the handle 13, and optionally a disengagement control 15 and a control for modifying the neutral angular position 16 (usually called the Anglo-Saxon term as a beep or beep trim control).
Les commandes 15 et 16 peuvent être réalisés sous la forme de boutons positionnés sur le manche 13 du pilote.The commands 15 and 16 can be made in the form of buttons positioned on the handle 13 of the pilot.
Le compensateur 1 selon l’invention peut aussi comprendre un module de pilotage automatique 20.The compensator 1 according to the invention can also include an automatic pilot module 20.
On retrouve de plus sur la
La carte électronique 10 comprend un module 17 de programmation de la position angulaire de neutre mécanique connecté aux deux commandes 15 et 16 dans le cas où le compensateur 1 intègre ces fonctions.The electronic card 10 comprises a module 17 for programming the mechanical neutral angular position connected to the two controls 15 and 16 in the case where the compensator 1 integrates these functions.
La carte électronique 10 comprend également un module 18 de régulation destiné à réguler la position angulaire de neutre mécanique autour de la position angulaire de neutre programmée et délivrant le signal de commande S au moteur M.The electronic card 10 also includes a regulation module 18 intended to regulate the mechanical neutral angular position around the programmed neutral angular position and delivering the control signal S to the motor M.
Enfin la carte électronique 2 comprend un module 19 de régulation du couple de friction.Finally, the electronic card 2 comprises a module 19 for regulating the friction torque.
Dans le mode de réalisation dans lequel le module de friction 2 est un module à friction variable asservie, le module 19 délivre la commande haptique SH au module de friction 2.In the embodiment in which the friction module 2 is a servo-controlled variable friction module, the module 19 delivers the haptic command SH to the friction module 2.
Dans le mode de réalisation dans lequel le module de friction 2 est un module à friction constante, le module 19 n’est pas compris dans la carte électronique 10.In the embodiment in which the friction module 2 is a constant friction module, the module 19 is not included in the electronic card 10.
Enfin, lorsque le compensateur 1 comprend un module à friction visqueuse en plus d’un module à friction constante ou variable, le module 19 délivre une commande de vitesse Sv de rotation du moteur M au module 18 afin que le module 18 tienne compte de cette vitesse de rotation pour élaborer le signal de commande du moteur S.Finally, when the compensator 1 comprises a viscous friction module in addition to a constant or variable friction module, the module 19 delivers a speed command Sv of rotation of the motor M to the module 18 so that the module 18 takes account of this rotational speed to generate the motor control signal S.
Le module 17 est configuré pour transmettre aux modules 18 et 19 la position angulaire neutre dans une commande Sanc. Cette position angulaire neutre peut être la position angulaire neutre initiale de l’arbre de sortie 7 ou la position angulaire neutre virtuelle définie par le pilote via le module 16 ou par le pilote automatique 20, selon le cas d’utilisation du compensateur.The module 17 is configured to transmit to the modules 18 and 19 the neutral angular position in a Sanc command. This neutral angular position can be the initial neutral angular position of the output shaft 7 or the virtual neutral angular position defined by the pilot via the module 16 or by the autopilot 20, depending on the case of use of the compensator.
Le module 18 élabore le signal S de commande à envoyer au moteur M. Le signal S dépend ainsi de la position angulaire de neutre réelle ou de neutre virtuelle Sanc définie le cas échéant par le pilote ou le pilotage automatique, et programmée dans le module 17. Le signal S dépend aussi le cas échéant de la commande Sv de vitesse de rotation du moteur M élaborée par le module 18, particulièrement dans le cas d’un module de friction visqueuse présent dans le compensateur 1. Le signal S dépend enfin de la position angulaire mesurée par le capteur 9.The module 18 develops the control signal S to be sent to the motor M. The signal S thus depends on the angular position of real neutral or virtual neutral Sanc defined if necessary by the pilot or the automatic pilot, and programmed in the module 17 The signal S also depends, where applicable, on the command Sv for the rotational speed of the motor M produced by the module 18, particularly in the case of a viscous friction module present in the compensator 1. The signal S finally depends on the angular position measured by sensor 9.
La carte électronique 10 détermine donc le signal de commande S afin que le moteur M ramène la position de l’arbre de sortie 7 du compensateur 1 en position angulaire de neutre. De cette manière, lorsque le pilote relâche le manche 13 et n’exerce donc plus d’effort sur l’arbre de sortie 7, le couple délivré par le moteur M rappelle l’arbre de sortie en position angulaire de neutre.The electronic card 10 therefore determines the control signal S so that the motor M brings the position of the output shaft 7 of the compensator 1 back to the neutral angular position. In this way, when the pilot releases the stick 13 and therefore no longer exerts any force on the output shaft 7, the torque delivered by the motor M brings the output shaft back into the neutral angular position.
Lorsque le pilote prend le manche 13 en main, il ressent ce mouvement de recentrage exercé par le moteur M. Pour s’opposer à ce mouvement de recentrage, il doit exercer une force surpassant celle du module de friction 2.When the pilot takes stick 13 in hand, he feels this recentering movement exerted by motor M. To oppose this recentering movement, he must exert a force exceeding that of friction module 2.
Le module 15 permet au pilote de délivrer une commande d’embrayage ou de désembrayage Semb simulant le fonctionnement d’un embrayage FTR, acronyme de l’anglais « Force Trim Release ».Module 15 allows the pilot to issue a Semb clutch or disengagement command simulating the operation of an FTR clutch, an acronym for “Force Trim Release”.
Dans le cas où le module de friction 2 comprend uniquement un module à friction constante, la commande moteur S pour le rappel en position est constante quelle que soit la position angulaire de neutre définie, car la friction est constante. Le module 19 est donc inutile.In the case where the friction module 2 comprises only a constant friction module, the motor control S for return to position is constant regardless of the defined neutral angular position, because the friction is constant. Module 19 is therefore useless.
Dans le cas où le module de friction 2 comprend uniquement un module à friction variable asservie, la commande SH est fonction de l’écart entre la position angulaire de neutre naturelle initiale et la position angulaire virtuelle Sanc définie par le pilote ou le pilote automatique 20. Le couple de rappel en position est donc le résultat de la combinaison entre le couple de friction délivré par le module de friction 2 et la commande moteur S.In the case where the friction module 2 comprises only a servo-controlled variable friction module, the command SH is a function of the difference between the initial natural neutral angular position and the virtual angular position Sanc defined by the pilot or the automatic pilot 20 The restoring torque in position is therefore the result of the combination between the friction torque delivered by the friction module 2 and the motor control S.
Dans le cas où le module de friction 2 comprend uniquement un module à friction constante et un module à friction visqueuse, la commande Sv est fonction de l’écart entre la position angulaire de l’arbre de sortie fournie par 9 et la position angulaire virtuelle Sanc définie par le pilote ou le pilote automatique 20. Il en est de même pour la commande moteur S.In the case where the friction module 2 comprises only a constant friction module and a viscous friction module, the command Sv is a function of the difference between the angular position of the output shaft provided by 9 and the virtual angular position Sanc defined by the pilot or the autopilot 20. The same is true for the engine control S.
Ainsi, l’architecture du compensateur 1 est celle d’un compensateur à friction et est apte à adopter le comportement d’un trim gradient en effectuant un rappel en position angulaire de neutre de l’arbre de sortie 7 par le biais de l’élaboration d’une commande moteur S dépendante de la position angulaire de neutre définie Sanc et de l’information de position angulaire mesurée par le capteur 9 et permettant au moteur M de délivrer un couple de rappel en position du manche 13.Thus, the architecture of the compensator 1 is that of a friction compensator and is capable of adopting the behavior of a gradient trim by performing a return to the neutral angular position of the output shaft 7 by means of the development of a motor control S dependent on the defined neutral angular position Sanc and on the angular position information measured by the sensor 9 and allowing the motor M to deliver a restoring torque in the position of the stick 13.
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2021
- 2021-12-10 FR FR2113310A patent/FR3130252A1/en active Pending
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