FR2741855A1 - Systeme de manche cyclique assurant la stabilite en vitesse d'un helicoptere - Google Patents

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Philippe Alain Jean Rollet
Paul Gerard Eglin
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Abstract

Selon l'invention, on prévoit des moyens CP, M1 et M2, ST, AIG1, AIG2 et, I, qui, à partir de la vitesse air V1 et sous la commande du dispositif TR de recentrage des efforts sur ledit manche cyclique, agissent sur la motorisation M de celui-ci pour conférer à l'hélicoptère une stabilité statique longitudinale apparente en effort au niveau du manche cyclique telle que, pour accélérer (ou ralentir) et maintenir une nouvelle vitesse plus élevée (ou plus faible), l'effort appliqué au manche cyclique est toujours dans le sens à pousser (ou à tirer), en dehors de toute action volontaire de recentrage des efforts.

Description

La présente invention concerne un système de manche cyclique pour hélicoptère, pourvu d'un dispositif de recentrage des efforts et assurant la stabilité dudit hélicoptère en vitesse d'avancement par rapport à l'air.
On sait que, sur un hélicoptère, la position statique des commandes de vol commandant le roulis et le tangage évolue en fonction des conditions de vol. Si ces commandes incorporent un ressort engendrant un gradient d'effort, le pilote est amené à recentrer les efforts ressentis au manche par une action sur les dispositifs de recentrage des efforts (généralement appelés "trim release" en aéronautique), chaque fois que ces conditions de vol (vitesse d'avancement, puissance motrice appliquée) évoluent. Un tel recentrage annule les efforts statiques de commande nuisibles pour le confort du pilote et pour la précision du pilotage.
Cependant, le fréquent besoin de recentrage des efforts au manche cyclique engendre une charge de travail importante que certains pilotes trouvent gênante. Aussi, pour diminuer cette charge de travail, on a déjà proposé des dispositifs tendant à annuler automatiquement les efforts après un certain temps. De tels dispositifs sont généralement de type suiveurs et ils asservissent, avec une certaine dynamique, la position d'ancrage du ressort (référence des efforts nuls) sur la position courante du manche.
On sait de plus que, sur un hélicoptère, le pas cyclique longitudinal (commande en tangage) appliqué aux pales du rotor principal de sustentation et d'avance augmente (dans le sens tendant à faire basculer le disque rotor plus vers l'avant) en général avec la vitesse air, le régime de rotation et le pas collectif de ce rotor étant par ailleurs maintenus constants. Ce phénomène est généralement qualifié de stabilité statique longitudinale positive. Il en résulte deux effets bénéfiques pour le pilotage.
Le premier réside en ce que, à l'équilibre, la position longitudinale du manche cyclique est représentative de la vitesse d'avancement, et ceci, dans un sens logique pour le pilote : une position vers l'avant correspond à une vitesse d'équilibre élevée, une position vers l'arrière à une vitesse d'équilibre faible. Ceci impose aussi une cohérence d'action entre les ordres à court terme et à long terme (équilibre) pour obtenir une variation de vitesse, puisqu'à court terme une demande d'augmentation de vitesse nécessite toujours un ordre en tangage à piquer (basculement du disque rotor vers l'avant), donc un déplacement du manche vers l'avant, compte tenu des caractéristiques intrinsèques de la mécanique du vol.
Quant au second de ces effets bénéfiques, il consiste en ce que, en dehors de toute action du pilote, à la suite d'une perturbation extérieure, telle que des rafales modifiant transitoirement la vitesse, celle-ci tend à revenir à la valeur qu'elle avait avant la perturbation. L'appareil est dit "stable en vitesse", ce qui est un facteur de sécurité important pour éviter de dépasser par inadvertance les limites de vitesse spécifiées dans le manuel de vol, par exemple la vitesse maximale autorisée (Vne). La tendance au retour vers la vitesse d'équilibre s'effectue habituellement par l'intermédiaire d'oscillations phygoïdes de vitesse et d'altitude. Pour assurer une bonne pilotabilité en croisière, sans charge de travail excessive pour le pilote, on fait en sorte que ces oscillations convergent (stabilité dynamique positive) ou ne divergent pas trop rapidement (stabilité dynamique négative) en fonction des exigences de stabilité dynamique auxquelles l'appareil doit satisfaire (normes militaires, règlements civils, nombre de pilotes composant l'équipage, ...).
Malheureusement, compte tenu des nombreuses autres contraintes ayant un impact sur la conception des hélicoptères, certains d'entre eux présentent une stabilité statique longitudinale neutre, voire négative, dans une certaine plage de vitesse. Dans cette plage de vitesse, les deux effets bénéfiques cités ci-dessus sont perdus et il en résulte en général pour le pilote une augmentation de la charge de travail et un besoin accru d'attention.
En effet, dans ce cas, la position du manche cyclique à l'équilibre recule lorsque la vitesse augmente, à pas collectif constant. Pour passer d'une vitesse d'équilibre à une autre plus élevée, sans toucher au levier de pas collectif, le pilote doit d'abord pousser le manche vers l'avant (ordre à piquer), puis le ramener vers une position statique plus arrière que la position initiale pour stabiliser la vitesse, ce qui élimine le premier effet bénéfique mentionné ci-dessus.
De même, à la suite d'une perturbation extérieure et en l'absence d'une action corrective du pilote, l'hélicoptère tend à s'écarter de plus en plus de sa vitesse d'équilibre sans tendance au retour (divergence apériodique), du moins jusqu'à ce que l'appareil retrouve une zone de stabilité statique positive si celle-ci existe. Si cette divergence s'effectue dans le sens d'une augmentation de vitesse, ceci peut conduire à excéder par inadvertance la vitesse maximale autorisée (Vne), ce qui va à l'encontre de la sécurité et du second effet bénéfique rappelé ci-dessus.
Pour corriger une telle instabilité, lorsque ceci n'est pas possible à obtenir par une modification aérodynamique de la cellule de l'hélicoptère, une solution consiste à décaler artificiellement la position du manche cyclique en fonction de la vitesse pour restaurer une stabilité statique positive. Ce décalage s'effectue au moyen d'un vérin à dynamique lente et asservi à la vitesse dit "vérin de biais tangage" ou PBA (Pitch Bias Actuator). Ce vérin est placé en série dans la chaîne de commande longitudinale en tangage, entre le manche cyclique et l'entrée du combinateur.
L'inconvénient d'une telle solution est qu'elle augmente la complexité du système de commande de vol en ajoutant un vérin supplémentaire et qu'elle peut poser un problème de sécurité en cas de dysfonctionnement (exemple : embarquement) de ce vérin, ce qui implique des surveillances et des redondances supplémentaires pour assurer la sécurité. En particulier, lorsque l'autorité requise pour ce vérin est relativement importante (exemple : +15%), un blocage en position extrême réduit fortement l'autorité de commande accessible au pilote pour manoeuvrer l'hélicoptère.
En conséquence, l'objet principal de la présente invention est un système de manche cyclique qui remédie à ces inconvénients et qui permet de restaurer une pilotabilité correcte, ainsi qu'une stabilité en vitesse positive sur un hélicoptère initialement statiquement instable ou peu stable en tangage, et ceci sans nécessiter l'adjonction d'un vérin supplémentaire (tel qu'un PBA) dans la chaîne de commande en tangage.
Un autre objet de la présente invention est que le système de manche cyclique fournisse à l'hélicoptère une stabilité statique longitudinale apparente en effort au niveau du manche cyclique telle que, pour accélérer (ou ralentir) et maintenir une nouvelle vitesse plus élevée (ou plus faible), l'effort appliqué au manche cyclique soit toujours dans le sens à pousser (ou à tirer), en dehors de toute action volontaire de recentrage des efforts.
Un autre objet de la présente invention est également de fournir un système de manche cyclique tel que, à la suite d'une perturbation en vitesse par un effort longitudinal appliqué au manche, l'hélicoptère revienne à une vitesse proche de sa vitesse d'équilibre lorsque l'effort au manche est relâché progressivement.
A cette fin, selon l'invention, le système de manche cyclique pour un hélicoptère comportant des moyens délivrant en continu des paramètres représentatifs de l'état de vol actuel dudit hélicoptère, l'un au moins desdits paramètres étant représentatif de la vitesse V1 dudit hélicoptère par rapport à l'air (ci-après désignée par vitesse air) et ledit système comportant un manche cyclique déplaçable, par un pilote, dans au moins la direction correspondant au pilotage en tangage dudit hélicoptère, est remarquable en ce qu'il comporte - des moyens élastiques de rappel dudit manche cyclique pour
exercer une action antagoniste à celle exercée par ledit
pilote sur ledit manche cyclique dans ladite direction de
pilotage en tangage - des moyens moteurs susceptibles de déplacer un organe
mobile auquel sont attachés, à un point d'attache, lesdits
moyens élastiques de rappel - des moyens de recentrage d'efforts, à la disposition du
pilote de l'hélicoptère, permettant d'annuler l'action
antagoniste exercée sur ledit manche cyclique par lesdits
moyens élastiques - des premiers moyens de mémoire susceptibles d'enregistrer
la valeur Vref dudit paramètre Vi représentatif de ladite
vitesse air aux instants auxquels ledit pilote actionne
lesdits moyens de recentrage d'efforts ; et - des premiers moyens d'aiguillage, commandés par lesdits
moyens de recentrage d'efforts pour adresser auxdits
moyens moteurs
un ordre de commande représentatif des positions dudit
manche cyclique pour le pilotage en tangage, aux
instants auxquels ledit pilote actionne lesdits moyens
de recentrage d'efforts ; ou bien
en dehors des instants auxquels le pilote actionne
lesdits moyens de recentrage d'efforts
* soit un ordre de commande nul, lorsque la valeur
actuelle dudit paramètre Vl représentatif de la
vitesse air est inférieure ou égale à une valeur
minimale Vmini au-dessus de laquelle ledit hélicoptère
présente une stabilité statique en tangage non satis
faisante
* soit un ordre de commande qui est une fonction de la
différence entre ladite valeur actuelle dudit paramè
tre V1 représentatif de la vitesse air et ladite
valeur enregistrée Vref, lorsque la valeur actuelle
dudit paramètre V1 représentatif de la vitesse air est
supérieure à ladite valeur minimale Vmini.
Ainsi, grâce à la présente invention, le système adresse auxdits moyens moteurs des ordres pour déplacer le neutre des efforts (point d'attache ou d'ancrage des moyens élastiques sur ledit organe mobile), ces ordres étant élaborés principalement en fonction de la vitesse air et agissant de façon que - en dehors de tout effort appliqué par le pilote (par
exemple manche lâché), le déplacement du point d'ancrage
entraîne le manche cyclique de façon que celui-ci engendre
des ordres stabilisants en vitesse et contrecarrant les
tendances à diverger, lorsque la stabilité statique
longitudinale n'est pas satisfaisante, c'est-à-dire
lorsqu'elle est négative, neutre ou insuffisamment posi
tive ; et - lors d'une action du pilote sur le manche cyclique, le
déplacement du point d'ancrage engendre toujours un effort
à pousser (ou à tirer) lorsque la vitesse air augmente (ou
diminue).
On restaure ou on accroît ainsi une stabilité de vitesse positive, avec une charge de travail de pilotage équivalant, en termes d'efforts appliqués, à celle obtenue avec une stabilité positive.
Dans le cas où il est nécessaire d'assurer une telle stabilisation dans une plage de vitesse délimitée, du côté inférieur, par ladite valeur minimale Vmini et, du côté supérieur, par une valeur maximale Vmaxi prédéterminée dudit paramètre V1 représentatif de la vitesse air, le système de manche cyclique conforme à la présente invention est de plus remarquable en ce que, en dehors des instants auxquels le pilote actionne lesdits moyens de recentrage d'efforts, lesdits premiers moyens d'aiguillage adressent auxdits moyens moteurs - soit un ordre de commande nul, lorsque la valeur actuelle
dudit paramètre V1 représentatif de la vitesse air est
inférieure ou égale à ladite valeur minimale Vmini ; ou
égale ou supérieure à ladite valeur maximale Vmaxi prédéterminée - soit un ordre de commande qui est une fonction de ladite
différence entre ladite valeur actuelle dudit paramètre Vi
et ladite valeur enregistrée Vref, lorsque ladite valeur
actuelle dudit paramètre V1 représentatif de la vitesse
air est comprise entre lesdites valeurs minimale et
maximale Vmini et Vmaxi.
Dans l'un ou l'autre des deux cas mentionnés ci-dessus (stabilisation au-dessus d'une valeur minimale ou dans une plage de vitesse), ladite fonction de la différence entre ladite valeur actuelle du paramètre V1 et la valeur enregistrée Vref peut être linéaire ou non linéaire.
De préférence, lesdits premiers moyens de mémoire sont reliés au moyen délivrant le paramètre Vi représentatif de ladite vitesse air par l'intermédiaire de moyens d'interruption normalement ouverts et actionnés à la fermeture par lesdits moyens de recentrage d'efforts lorsqu'ils sont actionnés par le pilote.
Par ailleurs, le système de manche cyclique conforme à la présente invention peut comporter - des seconds moyens de mémoire dans lesquels est enregis
trée ladite valeur minimale au-dessus de laquelle ledit
hélicoptère présente une stabilité statique en tangage non
satisfaisante - des moyens de comparaison comparant en continu la valeur
actuelle dudit paramètre V1 représentatif de ladite
vitesse air à ladite vitesse minimale - des seconds moyens d'aiguillage commandés par lesdits
moyens de comparaison pour adresser à leur sortie, soit
ledit paramètre V1 lorsque la valeur actuelle de ce
paramètre est supérieure à ladite valeur minimale, soit
ladite valeur Vref enregistrée dans lesdits premiers
moyens de mémoire lorsque la valeur actuelle dudit paramè
tre V1 est inférieure ou égale à ladite valeur minimale
et - des moyens de soustraction, dont les entrées sont respec
tivement reliées à la sortie desdits seconds moyens
d'aiguillage et auxdits premiers moyens de mémoire et dont
la sortie est reliée à l'une des entrées desdits premiers
moyens d'aiguillage.
Dans le cas où la stabilité en vitesse est assurée dans une plage de vitesse, le système de manche cyclique conforme à la présente invention comporte de plus des troisièmes moyens de mémoire dans lesquels est enregistrée ladite valeur maximale prédéterminée et lesdits moyens de comparaison comparent de plus en continu la valeur actuelle dudit paramètre V1 représentatif de ladite vitesse air à ladite vitesse maximale prédéterminée.
Bien entendu, les moyens d'aiguillage, les moyens de mémoire, les moyens de comparaison et les moyens de soustraction peuvent ne pas être formés par des dispositifs discrets particuliers, mais être constitués par des parties d'un système de calcul plus complexe.
De préférence, dans la liaison entre les moyens de soustraction et lesdits premiers moyens d'aiguillage, on dispose de plus des moyens de réglage, tel qu'un générateur de gain, permettant d'ajuster la sensation tactile ressentie par le pilote actionnant ledit manche cyclique.
Le gain dudit générateur de gain peut être constant ou bien fonction d'un ou de plusieurs des paramètres représentatifs de l'état de vol actuel dudit hélicoptère.
De ce qui vient d'être décrit, on comprendra aisément que le système de manche cyclique conforme à l'invention convient, en particulier, pour tout dispositif de commande de vol mécanique d'un hélicoptère, car il s'agit d'un moyen complémentaire qui peut être associé à une timonerie mécanique pour commander l'hélicoptère en tangage et/ou en roulis.
Cependant, il est également approprié à être utilisé en association avec un système de commande de vol électrique.
Dans ce dernier cas, au moins une partie dudit système de manche cyclique (à l'exception du manche cyclique lui-même) peut être intégrée dans ledit système de commande de vol électrique.
Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.
La figure 1 montre le schéma synoptique d'un exemple de réalisation pour un système de commande de vol pour hélicoptère, incorporant un système de manche cyclique conforme à la présente invention.
La figure 2 est le schéma synoptique d'un exemple de réalisation du système de manche cyclique conforme à la présente invention, destiné au pilotage en tangage.
Les dispositifs représentés schématiquement par les figures 1 et 2 sont bien entendu montés à bord d'un hélicoptère He à piloter, bien que, pour des raisons de clarté de dessin, l'hélicoptère He soit représenté à petite échelle, extérieurement audit système, sur la figure 1. L'hélicoptère He comporte au moins un rotor principal RP destiné à assurer la sustentation, l'avance et la commande en tangage et en roulis, ainsi qu'un rotor de queue RQ ou tout autre dispositif destiné à assurer l'équilibre latéral et, éventuellement, la commande en lacet de l'hélicoptère He.
L'exemple de réalisation de système de commande de vol pour hélicoptère, montré schématiquement sur la figure 1, comporte un dispositif de commande de vol électrique CDV recevant une pluralité d'informations et émettant des ordres de commande. A cet effet, dans l'exemple représenté, au dispositif CDV sont associés - le levier de pas collectif LCo, associé à un transducteur
TCo transformant les déplacements dudit levier en un
signal électrique adressé au dispositif CDV par une
liaison el - le palonnier Pal, associé à un capteur de position TPal
transformant les positions dudit palonnier en un signal
électrique, adressé au dispositif CDV par une liaison e2 ; - le manche de pas cyclique MCy, associé à un transducteur
TCy transformant les positions dudit manche en tangage en
un signal électrique cy, adressé au dispositif CDV par une
liaison e3. Bien entendu, de façon connue, le manche de
pas cyclique est déplaçable, d'une part, d'avant en
arrière et d'arrière en avant pour le pilotage en tangage
(double flèche F1) et, d'autre part, de gauche à droite et
de droite à gauche pour le pilotage en roulis (double
flèche F2). Cependant, sur les figures 1 et 2, on ne
considère que le pilotage en tangage (flèche F1). De plus,
bien que représenté sous la forme d'un grand manche, il va
de soi que le manche cyclique MCy peut se présenter sous
la forme d'un minimanche - un dispositif de motorisation du manche cyclique MCy pour
la commande en tangage, comportant au moins un moteur M de
tout type connu (par exemple du type vérin) et de toute
nature appropriée (hydraulique, électrique, etc ...)
agissant sur un organe mobile m relié audit manche cycli
que MCy par un ressort de rappel R, s'opposant à l'action
du pilote sur ledit manche cyclique - un capteur de position TP, transformant les positions du
point P, auquel le ressort de rappel R est attaché (ou
ancré) sur l'organe mobile m en un signal électrique p,
adressé au dispositif CDV par une liaison e4 - une pluralité de n capteurs C1 à Cn, montés à bord de
l'hélicoptère He et délivrant sous forme de signaux
électriques une pluralité d'informations sur les états
dudit hélicoptère, telles que vitesse air, vitesses
angulaires, accélérations angulaires, assiettes, facteurs
de charge, etc ..., lesdites informations étant adressées
au dispositif CDV par des liaisons El à En - un mélangeur d'ordres MO recevant, par les liaisons S1 à
S4, les ordres de commande élaborés par le dispositif CDV
à partir des signaux adressés par les liaisons el à e4 et
El à En et adressant des ordres de commande, par les
liaisons sl à s3, aux servocommandes du rotor principal RP
et, par la liaison s4, à la servocommande du rotor de
queue RQ - une liaison s (de nature appropriée à la commande du
moteur M, c'est-à-dire de type hydraulique, électrique,
...) par laquelle le dispositif CDV adresse au moteur M du
manche cyclique MCy des ordres de déplacements de l'organe
mobile m et donc du point d'attache ou d'ancrage P ; et - un dispositif TR de recentrage des efforts sur le manche
cyclique MCy, commandé par une manette mn à la disposition
du pilote et commandant le moteur M à travers le disposi
tif CDV.
Sur la figure 2, on a représenté un exemple de réalisation simple du système de manche cyclique conforme à la présente invention et constitué en partie par le dispositif de commande de vol CDV. Sur la figure 2, on n'a représenté que les liaisons servant à la motorisation du manche cyclique
MCy en tangage.
De plus, à des fins de clarté de compréhension, l'exemple de réalisation de la figure 2 est schématisé sous forme de circuit électrique, mais il va de soi qu'il ne s'agit là que d'une symbolisation commode ne préjugeant pas de la nature réelle (par exemple non électrique) de chacun des dispositifs constituant ledit exemple de réalisation. Cet exemple de réalisation, conforme à la présente invention, fait intervenir - le capteur de position en tangage TCy du manche cyclique
MCy, engendrant le signal électrique cy sur la liaison e3,
ledit signal cy étant représentatif des positions du
manche cyclique en tangage - le capteur C1, engendrant sur la liaison El un signal
électrique V1 représentatif de la vitesse de l'hélicoptère
par rapport à l'air (vitesse air) - le dispositif TR de recentrage (annulation) des efforts
sur le manche cyclique MCy - un capteur Ci, représentatif de l'un quelconque ou de
plusieurs des capteurs C1 à Cn ; et - le moteur M de motorisation du manche cyclique MCy.
Par ailleurs, la partie concernée dudit dispositif de commande de vol CDV comporte - un premier aiguilleur à deux voies AIG1, qui est commandé
par ledit dispositif TR de recentrage des efforts et dont
l'entrée de travail V et l'entrée de repos F sont respec
tivement reliées audit capteur de position en tangage TCy
et à la sortie d'un générateur de gain K. La sortie C
dudit premier aiguilleur AIG1 est reliée au moteur M par
la liaison s - des premiers moyens de mémoire M1 - un interrupteur commandable I, qui est commandé par ledit
dispositif TR de recentrage des efforts et dont l'entrée
de travail V est reliée à la sortie du capteur C1 par la
liaison 11. L'entrée de repos F dudit interrupteur I est
en l'air et la sortie C de ce dernier est reliée auxdits
premiers moyens de mémoire Ml, par une liaison 12 - des seconds moyens de mémoire M2, dans lesquels est
enregistrée la valeur minimale Vmini de la vitesse air Vl,
au-delà de laquelle l'hélicoptère He présente une stabili
té statique longitudinale (en tangage) non satisfaisante - un comparateur CP, recevant du capteur C1 la valeur
actuelle V1 de la vitesse air et la comparant à la valeur
Vmini - un second aiguilleur à deux voies AIG2, qui est commandé
par le comparateur CP et dont l'entrée de travail V et
l'entrée de repos F sont respectivement reliées aux
sorties dudit capteur C1 et desdits premiers moyens de
mémoire Ml - un soustracteur ST, relié à la sortie C dudit second
aiguilleur AIG2 et à la sortie desdits premiers moyens de
mémoire M1 ; et - le générateur de gain K, qui est relié à la sortie dudit
soustracteur ST et dont le gain k est éventuellement
commandé par le ou les capteurs C2.
Dans le dispositif de la figure 2 - le premier aiguilleur AIG1 est commandé en position de
travail --pour laquelle il relie le capteur de position de
tangage TCy au moteur M-- lorsque le pilote actionne le
dispositif TR de recentrage, par l'intermédiaire de la
manette mn - l'interrupteur commandable I est commandé en position de
travail --pour laquelle il relie le capteur C1 auxdits
premiers moyens de mémoire M1 par l'intermédiaire des
liaisons ll et 12-- lorsque le pilote actionne le disposi
tif TR de recentrage, par l'intermédiaire de la manette
mn ; et - le second aiguilleur AIG2 est commandé par le comparateur
CP à la position de travail --pour laquelle il relie ledit
capteur C1 au soustracteur ST-- lorsque la valeur actuelle
V1 est supérieure à la valeur Vmini.
Ainsi, comme cela est décrit ci-après, dans le domaine de vitesse air où l'hélicoptère présente une stabilité statique longitudinale non satisfaisante (c'est-à-dire si V1 est supérieure à Vmini, de sorte que le soustracteur ST reçoit la valeur actuelle V1), le signal de vitesse air Vl peut être utilisé pour déplacer le point d'ancrage P des efforts d'une valeur proportionnelle à l'écart de vitesse air V1 par rapport à une vitesse air de référence k.(V1-Vref), et dans un sens tel que le point d'ancrage P recule lorsque V1 augmente. Ceci engendre un effet stabilisant en vitesse compensant, moyennant un choix approprié de la valeur du gain k, les effets néfastes de l'instabilité ou de l'insuffisance de stabilité longitudinale statique.
Une telle valeur de référence Vref est obtenue par enregistrement préalable, dans les premiers moyens de mémoire M1, de la valeur de la vitesse air VI, à un instant antérieur auquel le pilote actionne le dispositif de recentrage des efforts TR.
A partir d'une position d'équilibre dans laquelle le manche cyclique MCy est libre, le système déplace le point d'ancrage P et donc entraîne ledit manche, puisque la main du pilote n'exerce aucun effort sur la poignée. I1 en résulte des ordres de pas cyclique en tangage contrant les tendances à diverger en vitesse, caractéristiques des hélicoptères statiquement instables et restaurant un comportement stable avec tendance au retour vers la vitesse d'équilibre. Cette tendance au retour s'effectue par l'intermédiaire d'oscillations phygoïdes de vitesse et d'altitude.
Lorsque le pilote agit sur le manche MCy pour évoluer vers une nouvelle vitesse d'équilibre, par exemple plus élevée, la réaction du système à l'augmentation de vitesse déplace le point P d'ancrage des efforts vers l'arrière. Il en résulte pour le pilote le maintien d'un effort à pousser tout au long de la manoeuvre, et ceci malgré le recul de la position du manche induit par l'instabilité statique naturelle. Il en résulte une sensation tactile proche de celle obtenue avec un appareil naturellement stable, avec une charge de travail comparable. En particulier, il n'y a plus inversion du sens des efforts appliqués entre les actions à court terme et à long terme. Lorsque la nouvelle vitesse d'équilibre est atteinte, le pilote annule (recentre) les efforts par l'intermédiaire du dispositif TR, comme avec tout système conventionnel d'efforts artificiels. Cette annulation des efforts entraîne également la remise à jour (resynchronisation) de la valeur de référence Vref de la vitesse stockée dans la mémoire Ml.
Dès que le point d'ancrage P est déplacé volontairement par le pilote, la loi de pilotage précédente est inhibée (puisque le premier aiguilleur AIG1 est en position de travail et alimente le moteur M avec le signal Cy) et Vref est actualisée à la valeur courante de Vl grâce à l'interrupteur I alors en position de travail. Dès que l'action de recentrage manuel cesse, Vref conserve sa valeur et la loi redevient active.
Lorsque l'hélicoptère He n'est pas dans son domaine d'instabilité, le second aiguilleur AIG2 est en position de repos et le soustracteur ST reçoit la valeur Vref à ses deux entrées. Le signal à la sortie du comparateur CP est donc nul, et le point d'ancrage P est immobile.
Dans l'explication qui précède, on a supposé que le moteur
M, par la liaison s, recevait soit le signal électrique cy, soit le signal électrique k.(V1-Vref). Bien entendu, lorsque le moteur M n'est pas de nature électrique (mais par exemple de nature hydraulique), on prévoit, par exemple sur la liaison s, des moyens (non représentés) pour transformer lesdits signaux électriques cy et k. (Vl-Vref) en ordres de commande dont la nature est adéquate pour la commande dudit moteur M.
De plus, au lieu de former à l'aide du soustracteur ST et du générateur de gain K le signal linéaire k. (Vl-Vref), il est possible d'engendrer par tout moyen connu un signal non linéaire, par exemple du type k. (Vl-Vref)α, (a = constante).
On notera de plus que le gain k peut être rendu variable en fonction de la vitesse air Vl ou d'autres paramètres Ci, pour adapter la loi de pilotage en fonction du cas de vol.
On peut ainsi, par exemple, inhiber la loi dans le cas de vol où elle n'est pas nécessaire (par exemple domaines de vol où la stabilité statique est naturellement positive).
On voit ainsi que, grâce à la présente invention, le système d'efforts artificiels M, m, R est commandé automatiquement pour compenser les effets néfastes d'une instabilité statique longitudinale non satisfaisante, en particulier - pour restaurer une stabilité en vitesse longitudinale,
lorsque le pilote n'agit pas sur le manche - pour faire ressentir au pilote, lorsque celui-ci agit sur
les commandes à partir d'une condition d'équilibre avec
efforts recentrés, un effort longitudinal au manche MCy
représentatif des écarts de vitesse par rapport à la
vitesse d'équilibre initiale, et tel que
l'acquisition et la stabilisation d'une vitesse supé
rieure à la vitesse d'équilibre initiale demande un
effort à pousser . l'acquisition et la stabilisation d'une vitesse infé-
rieure à la vitesse d'équilibre initiale demande un
effort à tirer.
Dans le cas où l'on désire assurer la stabilité statique longitudinale de l'hélicoptère He dans une plage de valeurs dudit paramètre V1 représentatif de la vitesse air, on prévoit de plus des troisièmes moyens de mémoire M3, dans lesquels est enregistrée la valeur maximale Vmaxi de la vitesse air V1 limitant supérieurement ladite plage de valeurs, lesdits troisièmes moyens de mémoire M3 étant, comme les seconds, reliés audit comparateur CP. Dans le comparateur CP, la valeur actuelle V1 de la vitesse air est comparée, à la fois, à la valeur Vmini et à la valeur Vmaxi et le second aiguilleur AIG2 est commandé par le comparateur
CP à la position de travail --pour laquelle il relie le capteur Cl au soustracteur ST-- lorsque la valeur actuelle
Vl est supérieure à la valeur Vmini et inférieure à la valeur Vmaxi. Le second aiguilleur AIG2 est en position de repos --pour laquelle il relie les premiers moyens de mémoire M1 au soustracteur ST-- lorsque ladite valeur actuelle V1 est inférieure ou égale à ladite valeur minimale
Vmini ou supérieure ou égale à ladite valeur maximale Vmaxi.
Ainsi, on comprendra aisément de ce qui précède que le premier aiguilleur AIG1, commandé par le dispositif de recentrage d'efforts TR, adresse à la motorisation M - l'ordre de commande cy représentatif des positions du
manche cyclique Mcy pour le pilotage en tangage, aux
instants auxquels le pilote actionne le dispositif de
recentrage d'efforts TR ; ou bien - en dehors des instants auxquels le pilote actionne le
dispositif de recentrage d'efforts TR
soit un ordre de commande nul (AIG2 en position de
repos), lorsque la valeur actuelle du paramètre V1 est
inférieure ou égale à la valeur minimale Vmini, ou bien
encore lorsque ladite valeur actuelle du paramètre V1
est égale ou supérieure à ladite valeur maximale Vmaxi ;
soit un ordre de commande qui est une fonction de la
différence entre la valeur actuelle du paramètre Vl et
la valeur enregistrée Vref (AIG2 en position de travail
telle que représentée sur la figure 2), lorsque ladite
valeur actuelle du paramètre Vl est comprise entre la
valeur minimale Vmini et la valeur maximale Vmaxi.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Système de manche cyclique pour un hélicoptère (He) comportant des moyens (C1 à Cn) délivrant en continu des paramètres représentatifs de l'état de vol actuel dudit hélicoptère, l'un au moins desdits paramètres étant représentatif de la vitesse V1 dudit hélicoptère par rapport à l'air et ledit système comportant un manche cyclique (MCy) déplaçable, par un pilote, dans au moins la direction (F1) correspondant au pilotage en tangage dudit hélicoptère (He), caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens élastiques (R) de rappel dudit manche cyclique
(MCy) pour exercer une action antagoniste à celle exercée
par ledit pilote sur ledit manche cyclique dans ladite
direction de pilotage en tangage - des moyens moteurs (M) susceptibles de déplacer un organe
mobile (m) auquel sont attachés, à un point d'attache (P),
lesdits moyens élastiques de rappel (R) - des moyens de recentrage d'efforts (TR), à la disposition
du pilote de l'hélicoptère, permettant d'annuler l'action
antagoniste exercée sur ledit manche cyclique (MCy) par
lesdits moyens élastiques (R) - des premiers moyens de mémoire (M1) susceptibles d'enre
gistrer la valeur Vref dudit paramètre V1 représentatif de
ladite vitesse air aux instants auxquels ledit pilote
actionne lesdits moyens de recentrage d'efforts (TR) ; et - des premiers moyens d'aiguillage (AIG1), commandés par
lesdits moyens de recentrage d'efforts (TR) pour adresser
auxdits moyens moteurs (M)
. un ordre de commande (cy) représentatif des positions
dudit manche cyclique (MCy) pour le pilotage en tangage,
aux instants auxquels ledit pilote actionne lesdits
moyens de recentrage d'efforts (TR) ; ou bien
. en dehors des instants auxquels le pilote actionne
lesdits moyens de recentrage d'efforts (TR)
* soit un ordre de commande nul, lorsque la valeur
actuelle dudit paramètre V1 représentatif de la
vitesse air est inférieure ou égale à une valeur
minimale Vmini au-dessus de laquelle ledit hélicoptère
(He) présente une stabilité statique en tangage non
satisfaisante
* soit un ordre de commande qui est une fonction de la
différence entre ladite valeur actuelle dudit paramè
tre V1 représentatif de la vitesse air et ladite
valeur enregistrée Vref, lorsque la valeur actuelle
dudit paramètre V1 représentatif de la vitesse air est
supérieure à ladite valeur minimale Vmini.
2. Système de manche cyclique selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en dehors des instants auxquels le pilote actionne lesdits moyens de recentrage d'efforts (TR), lesdits premiers moyens d'aiguillage (AIG1) adressent auxdits moyens moteurs (M) - soit un ordre de commande nul, lorsque la valeur actuelle
dudit paramètre V1 représentatif de la vitesse air est
inférieure ou égale à ladite valeur minimale Vmini ; ou
égale ou supérieure à ladite valeur maximale Vmaxi
prédéterminée - soit un ordre de commande qui est une fonction de ladite
différence entre ladite valeur actuelle dudit paramètre Vi
et ladite valeur enregistrée Vref, lorsque ladite valeur
actuelle dudit paramètre V1 représentatif de la vitesse
air est comprise entre lesdites valeurs minimale et
maximale Vmini et Vmaxi.
3. Système de manche cylique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite fonction de la différence entre ladite valeur actuelle du paramètre V1 et la valeur enregistrée Vref est linéaire.
4. Système de manche cyclique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite fonction de la différence entre ladite valeur actuelle du paramètre V1 et la valeur enregistrée Vref est non linéaire.
5. Système de manche cyclique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de mémoire (Ml) sont reliés au moyen (C1) délivrant le paramètre Vl représentatif de ladite vitesse air par l'intermédiaire de moyens d'interruption (I) normalement ouverts et actionnés à la fermeture par lesdits moyens de recentrage d'efforts (TR) lorsqu'ils sont actionnés par le pilote.
6. Système de manche cyclique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte - des seconds moyens de mémoire (M2) dans lesquels est
enregistrée ladite valeur minimale Vmini au-dessus de
laquelle ledit hélicoptère (He) présente une stabilité
statique en tangage non satisfaisante - des moyens de comparaison (CP) comparant en continu la
valeur actuelle dudit paramètre Vl représentatif de ladite
vitesse air à ladite vitesse minimale Vmini - des seconds moyens d'aiguillage (AIG2) commandés par
lesdits moyens de comparaison pour adresser à leur sortie,
soit ledit paramètre V1 lorsque la valeur actuelle de ce
paramètre Vl est supérieure à ladite valeur minimale
Vmini, soit ladite valeur Vref enregistrée dans lesdits
premiers moyens de mémoire (Ml) lorsque la valeur actuelle
dudit paramètre Vl est inférieure ou égale à ladite valeur
minimale Vmini ; et - des moyens de soustraction (ST), dont les entrées sont
respectivement reliées à la sortie desdits seconds moyens
d'aiguillage (AIG2) et auxdits premiers moyens de mémoire
(Ml) et dont la sortie est reliée à l'une des entrées
desdits premiers moyens d'aiguillage (AIGl).
7. Système de manche cyclique selon les revendications 2 et 6, caractérisé en ce qu'il comporte de plus des troisièmes moyens de mémoire (M3) dans lesquels est enregistrée ladite valeur maximale Vmaxi prédéterminée et en ce que lesdits moyens de comparaison (CP) comparent de plus en continu la valeur actuelle dudit paramètre Vl représentatif de ladite vitesse air à ladite vitesse maximale Vmaxi.
8. Système de manche cyclique selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'un générateur de gain (K) est disposé entre lesdits moyens de soustraction (ST) et lesdits premiers moyens d'aiguillage (AIGl).
9. Système de manche cyclique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le gain (k) dudit générateur de gain (K) est constant.
10. Système de manche cyclique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le gain (k) dudit générateur de gain (K) dépend d'un ou de plusieurs desdits paramètres représentatifs de l'état de vol actuel dudit hélicoptère (He).
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