FR2936882A1 - Aircraft i.e. airplane, has altitude control unit including adding unit for adding constant supplementary value to position commands of trimming device based on structural parameters and flight parameters of aircraft - Google Patents

Abstract

The aircraft has a trimming device for trimming a lift, and an automatic piloting system (PA) including a control unit (MCA) for controlling altitude of the aircraft. A development unit (MECP) develops position commands of the lift and develops position commands of the trimming device. The altitude control unit includes an adding unit (MA) for adding a constant supplementary value (VA) to the position commands of the trimming device based on structural parameters and flight parameters of the aircraft. An independent claim is also included for a method for piloting an aircraft using an automatic piloting system.

Description

Aéronef pourvu d'un manche de commande, d'une gouverne de profondeur et d'un système de pilote automatique Aircraft with control stick, elevator and autopilot system

L'invention porte sur un aéronef pourvu d'un manche de commande, d'une gouverne de profondeur, d'un dispositif de trim de ladite gouverne de profondeur, et d'un système de pilote automatique comprenant des moyens de commande de l'altitude de l'aéronef munis de moyens d'élaboration d'une commande de position de ladite gouverne de profondeur et d'une commande de position du dispositif de trim de profondeur. The invention relates to an aircraft provided with a control stick, a elevator, a trim device for said elevator, and an autopilot system comprising control means for controlling the elevator. altitude of the aircraft provided with means for developing a position control of said elevator and a position control of the depth trim device.

Une commande de trim est une commande permettant de diminuer ou même d'annuler l'effort à fournir sur une des commandes principale d'attitude de l'aéronef (tangage au manche, roulis au manche ou lacet au palonnier). L'action dans le cockpit s'effectue en général par une roue que l'on tourne dans le sens souhaité pour réduire l'effort sur la commande. Tous les aéronefs ne disposent pas des trois types de trim, certains ne disposent même d'aucun type de trim. Le trim de profondeur est le plus courant. La commande de trim peut actionner différent type de dispositifs de trim. Le plus souvent, il s'agit une petite surface se trouvant sur la gouverne, qui est poussée par le vent relatif pour donner à la gouverne sa position souhaitée, i.e. la position de la gouverne qui ne procure aucun effort sur le manche pour l'angle de braquage de la gouverne souhaité. Dans certains cas, cela peut être un positionnement de la gouverne tout entière, avec une commande de trim qui modifie l'inclinaison de l'ensemble stabilisateur horizontal et gouverne de profondeur. En général un dispositif de trim ne sert pas à faire évoluer un aéronef, mais plutôt à stabiliser sa trajectoire, le fait de diminuer l'effort à fournir sur les commandes le rendant plus facile a diriger. Dans certains cas, il est néanmoins utile, voire indispensable, pour rendre certaines manoeuvres possibles, d'utiliser un dispositif de trim pour aider une manoeuvre. Par exemple pour pouvoir sortir d'un piqué à très grande vitesse, ou pour autoriser certaines évolutions en négatif (sur le dos), mais même dans ce cas, le dispositif de trim s'utilise avant la manoeuvre, et pas pendant la manoeuvre. A trim control is a command to reduce or even cancel the effort to be provided on one of the main attitude controls of the aircraft (pitching the handle, roll to the handle or yaw to the rudder). The action in the cockpit is generally performed by a wheel that is rotated in the desired direction to reduce the effort on the control. Not all aircraft have all three types of trim, some do not even have any type of trim. Depth trim is the most common. The trim control can operate different type of trim devices. Most often, it is a small surface on the rudder, which is pushed by the relative wind to give the rudder its desired position, ie the position of the rudder that provides no effort on the handle for the steering angle of the desired rudder. In some cases, this may be an entire steering position, with a trim control that alters the tilt of the horizontal stabilizer and elevator assembly. In general, a trim device is not used to make an aircraft evolve, but rather to stabilize its trajectory, reducing the effort required on the controls making it easier to navigate. In some cases, it is nevertheless useful, even essential, to make certain maneuvers possible, to use a trim device to assist a maneuver. For example to be able to get out of a dive at a very high speed, or to allow some evolutions in negative (on the back), but even in this case, the trim device is used before the maneuver, and not during the maneuver.

Un dispositif de trim de profondeur sert a annuler l'effort à faire sur le manche, à piquer ou à cabrer, en vol palier ou pendant une longue montée. Un avion bien trimmé en profondeur aide à se concentrer sur autre chose que le pilotage, c'est donc très utile en vol de patrouille ou en vol de transition. La gouverne de profondeur est la gouverne mobile située sur l'empenage de l'avion, derrière le plan stabilisateur horizontal. Cette gouverne agit sur le tangage. Un aéronef piloté comporte, à bord, différents équipements destinés à permettre et faciliter son pilotage, dont des équipements de vol agissant sur des plans mobiles tels des gouvernes, des volets, ou des rotors, et sur les moteurs de l'aéronef sous le contrôle du pilote. Un aéronef piloté comprend également des capteurs de paramètres de vol et des équipements de communication permettant à l'équipage de l'aéronef de communiquer avec les autres aéronefs évoluant dans son voisinage ainsi qu'avec des organismes de contrôle aérien assurant une aide à la navigation. Les équipements de vol se répartissent en trois niveaux en fonction de leur position dans la chaîne d'actionnement des plans mobiles et des moteurs de l'aéronef. Le premier niveau comprend des commandes de vol agissant directement sur les actionneurs des plans mobiles et des moteurs. Elles permettent le pilotage manuel de l'aéronef. Le deuxième niveau comprend le pilote automatique et/ou directeur de vol qui agissent sur les commandes de vol, directement pour le pilote automatique, et par l'intermédiaire du pilote pour le directeur de vol, et qui permettent d'asservir l'aéronef sur un ou plusieurs paramètres liés à la trajectoire de l'aéronef, par exemple parmi : l'assiette, le cap, la pente, la route, l'altitude, la vitesse, et des écarts par rapport à des routes. Le troisième niveau comprend le calculateur de vol qui agit sur le pilote automatique et/ou le directeur de vol et qui permet au pilote de tracer un plan de vol et de faire un suivi automatique du plan de vol adopté. Toutefois, l'utilisation d'un pilote automatique, implique généralement que l'altitude de l'aéronef soit supérieure à une altitude de seuil de sécurité, de l'ordre de 500 pieds, au-delà de laquelle l'utilisation du pilote automatique est sûre même en cas de panne. A depth trim device is used to cancel the effort to be made on the stick, to pitch or pitch, in flight flight or during a long climb. A well-trimmed deep plane helps focus on something other than flying, so it's very useful in patrol flight or transitional flight. The elevator is the mobile rudder located on the aircraft's empenage, behind the horizontal stabilizer plane. This rudder acts on the pitch. A piloted aircraft includes, on board, various equipment intended to enable and facilitate its piloting, including flight equipment acting on mobile planes such as control surfaces, flaps, or rotors, and on the engines of the aircraft under control. of the pilot. A piloted aircraft also includes flight parameter sensors and communications equipment enabling the aircraft crew to communicate with other aircraft operating in its vicinity as well as with air traffic control bodies providing navigational aids. . The flight equipment is divided into three levels according to their position in the chain of actuation of the mobile planes and engines of the aircraft. The first level includes flight controls acting directly on the actuators of the mobile planes and engines. They allow manual control of the aircraft. The second level includes the autopilot and / or flight director who act on the flight controls, directly for the autopilot, and through the pilot for the flight director, and who allow to enslave the aircraft on one or more parameters related to the trajectory of the aircraft, for example among: attitude, heading, slope, road, altitude, speed, and deviations from roads. The third level includes the flight computer that acts on the autopilot and / or the flight director and allows the pilot to draw a flight plan and automatically track the adopted flight plan. However, the use of an autopilot generally implies that the altitude of the aircraft is greater than a safety threshold altitude, of the order of 500 feet, beyond which the use of the autopilot is safe even in case of failure.

Bien entendu, l'unité d'altitude utilisée est le pied qui vaut 30,48 cm. Un but de la présente invention est de limiter ladite altitude de seuil de sécurité. Of course, the altitude unit used is the foot which is 30.48 cm. An object of the present invention is to limit said safety threshold altitude.

Il est proposé, selon un aspect de l'invention, un aéronef pourvu d'un manche de commande, d'une gouverne de profondeur, d'un dispositif de trim de ladite gouverne de profondeur, et d'un système de pilote automatique comprenant des moyens de commande de l'altitude de l'aéronef munis de moyens d'élaboration d'une commande de position de ladite gouverne de profondeur et d'une commande de position du dispositif de trim de profondeur. Lesdits moyens de commande de l'altitude de l'aéronef comprennent des moyens d'ajout pour ajouter une valeur additionnelle à ladite commande de position du dispositif de trim de profondeur. Ce biais ou décalage ajouté à la commande trim de profondeur de l'aéronef entraîne une commande à piquer sur la gouverne de profondeur. Ainsi, lorsque l'aéronef est en vol stabilisé, une commande à piquer est émise par le pilote automatique compensée par le detrim à cabrer, tel qu'illustrée sur la figure 2. Lors de la désactivation ou du désengagement du pilote automatique, la gouverne de profondeur reprend sa position trimée, ce qui entraîne un ordre à cabrer sur l'aéronef. En d'autres termes la gouverne revient a sa position de detrim a cabrer. Ainsi, l'altitude de seuil en-deçà de laquelle il peut s'avérer dangereux d'utiliser le pilote automatique, est abaissée, à une valeur de l'ordre de 200 pieds. It is proposed, according to one aspect of the invention, an aircraft provided with a control stick, a elevator, a trim device of said elevator, and an automatic pilot system comprising altitude control means of the aircraft provided with means for generating a position control of said elevator and a position control of the depth trim device. Said aircraft altitude control means comprise adding means for adding an additional value to said position control of the depth trim device. This bias or offset added to the trim depth command of the aircraft causes a command to stitch on the elevator. Thus, when the aircraft is in stabilized flight, a throttle is issued by the autopilot compensated by the nose-up detrim, as illustrated in FIG. 2. When disabling or disengaging the autopilot, the steering governs depth resumes its trimmed position, resulting in a nose-up order on the aircraft. In other words, the rudder returns to its position of detrim a cabrer. Thus, the threshold altitude below which it can be dangerous to use the autopilot, is lowered to a value of the order of 200 feet.

Dans un mode de réalisation, lesdits moyens d'ajout sont adaptés pour ajouter une valeur additionnelle constante. Une telle réalisation est simple et peu coûteuse. Dans un autre mode de réalisation, lesdits moyens d'ajout sont adaptés pour ajouter une valeur additionnelle dépendant de paramètres 30 structurels de l'aéronef, et/ou de paramètres de vol de l'aéronef. Il est ainsi possible d'optimiser la réponse de l'aéronef selon les paramètres de vol et/ou structurels. II est également possible de supprimer le mouvement lié à la commande de trim à cabrer apparaissant à chaque désactivation du pilote automatique. In one embodiment, said adding means is adapted to add a constant additional value. Such an embodiment is simple and inexpensive. In another embodiment, said adding means are adapted to add an additional value depending on structural parameters of the aircraft, and / or flight parameters of the aircraft. It is thus possible to optimize the response of the aircraft according to the flight and / or structural parameters. It is also possible to suppress the movement related to the trim-up control appearing at each disabling of the autopilot.

Par exemple, lesdits paramètres de vol de l'aéronef comprennent la vitesse de l'aéronef, et/ou l'altitude de l'aéronef. Par exemple, lesdits paramètres structurels de l'aéronef comprennent la masse de l'aéronef et/ou le centrage de l'aéronef. For example, said flight parameters of the aircraft include the speed of the aircraft, and / or the altitude of the aircraft. For example, said structural parameters of the aircraft comprise the mass of the aircraft and / or the centering of the aircraft.

Selon un mode de réalisation, lesdits moyens d'ajout sont activables/désactivables par ledit système de pilote automatique, en fonction de la phase de vol de l'aéronef. Par exemple, lesdits moyens d'ajout sont adaptés pour être activés par ledit système de pilote automatique, lorsque l'aéronef est en phase d'atterrissage, en phase de vol à basse altitude inférieure à 1000 pieds. Ainsi le detrim disparaît hors de ces phases de vols. II est également proposé, selon un autre aspect de l'invention, un procédé de commande d'un aéronef par un système de pilote automatique embarqué, dans lequel on commande l'altitude de l'aéronef par élaboration d'une commande de position d'une gouverne de profondeur et d'une commande de position d'un dispositif de trim de ladite gouverne de profondeur. On ajoute une valeur additionnelle à ladite commande de position du dispositif de trim de profondeur. According to one embodiment, said adding means are activatable / deactivatable by said autopilot system, depending on the flight phase of the aircraft. For example, said adding means are adapted to be activated by said autopilot system, when the aircraft is in the landing phase, in flight phase at low altitude less than 1000 feet. Thus the detrim disappears out of these phases of flights. It is also proposed, according to another aspect of the invention, a method of controlling an aircraft by an onboard autopilot system, in which the altitude of the aircraft is controlled by developing a position control of the aircraft. a elevator and a position control of a trim device of said elevator. An additional value is added to said position control of the depth trim device.

Dans un mode de mise en oeuvre, ladite valeur additionnelle permanente est constante. Dans un autre mode de mise en oeuvre, ladite valeur additionnelle permanente dépend de paramètres structurels de l'aéronef, et/ou de paramètres de vol de l'aéronef. In one embodiment, said permanent additional value is constant. In another embodiment, said additional permanent value depends on structural parameters of the aircraft, and / or flight parameters of the aircraft.

L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est un schéma synoptique d'un pilote automatique de l'aéronef, selon un aspect de l'invention ; - la figure 2 est un schéma synoptique, d'un aéronef selon un aspect de l'invention lorsque le pilote automatique est activé ou engagé ; et la figure 3 est un schéma synoptique, d'un aéronef selon un aspect de l'invention lorsque le pilote automatique vient d'être désactivé ou désengagé.35 Sur les différentes figures, les éléments ayant des références identiques sont identiques. Tel qu'illustré sur la figure 1, un pilote automatique PA d'un aéronef comprend un module MCA de commande de l'altitude de l'aéronef muni d'un module MECP d'élaboration d'une commande de position de la gouverne de profondeur de l'aéronef et d'élaboration d'une commande de position d'un dispositif de trim de profondeur de la gouverne de profondeur. Le module MCA de commande de l'altitude de l'aéronef comprend, en outre, un module d'ajout MA d'une valeur additionnelle VA, ou en d'autres termes d'un décalage ou d'un biais, à la commande de position du dispositif de trim de profondeur de la gouverne de profondeur. Ce biais ou décalage ajouté à la commande de position du dispositif de trim DT de la gouverne de profondeur GVP de l'aéronef AF entraîne une commande à piquer sur la gouverne de profondeur GVP. Cette commande à piquer permanente implique une commande de léger detrim à cabrer. Ainsi, lorsque l'aéronef AF est en vol stabilisé, une commande à piquer est émise par le pilote automatique PA, impliquant une gouverne de profondeur GVP légèrement inclinée dans un sens à piquer, telle qu'illustrée sur la figure 2. Lors de la désactivation ou du désengagement du pilote automatique PA, la gouverne de profondeur GVP reprend sa position centrée, ce qui entraîne un ordre à cabrer sur l'aéronef, tel qu'illustré sur la figure 3. En d'autres termes une commande de detrim à cabrer est élaborée. Ainsi, l'altitude de seuil en-deçà de laquelle il peut s'avérer dangereux d'utiliser le pilote automatique, est abaissée, à une valeur de l'ordre de 200 pieds. La valeur additionnelle VA peut être constante, dans une réalisation simple et peu coûteuse. En variante, la valeur additionnelle VA peut dépendre de paramètres structurels de l'aéronef AF, et/ou de paramètres de vol de l'aéronef AF, de manière à d'optimiser la réponse de l'aéronef AF selon les paramètres de vol et/ou structurels. II est également possible de supprimer le mouvement lié à la commande de trim à cabrer apparaissant à chaque désactivation du pilote automatique PA. The invention will be better understood from the study of some embodiments described by way of non-limiting examples and illustrated by the appended drawings in which: FIG. 1 is a block diagram of an autopilot of the aircraft, according to an aspect of the invention; FIG. 2 is a block diagram of an aircraft according to one aspect of the invention when the autopilot is activated or engaged; and FIG. 3 is a block diagram of an aircraft according to an aspect of the invention when the autopilot has just been deactivated or disengaged. In the different figures, the elements having identical references are identical. As illustrated in FIG. 1, an aircraft autopilot PA comprises an aircraft altitude control module MCA equipped with an MECP module for generating a control position of the control surface of the aircraft. depth of the aircraft and development of a position control of a depth trim device of the elevator. The MCA module for controlling the altitude of the aircraft further comprises an adding module MA of an additional value VA, or in other words an offset or bias, to the command of the depth trim device of the elevator. This bias or offset added to the trim position command of the trim device DT of the elevator GVP of the aircraft AF causes a command to stitch on the elevator GVP. This permanent nose control involves a slight nose-up control. Thus, when the aircraft AF is in steady flight, a throttle is issued by the autopilot PA, involving a GVP elevator slightly inclined in a direction to be stitched, as shown in FIG. disengagement or disengagement of the autopilot PA, the elevator GVP resumes its centered position, resulting in a nose-up order on the aircraft, as shown in Figure 3. In other words a command of detrim to rearing is elaborated. Thus, the threshold altitude below which it can be dangerous to use the autopilot, is lowered to a value of the order of 200 feet. The additional value VA can be constant, in a simple and inexpensive embodiment. As a variant, the additional value VA may depend on structural parameters of the aircraft AF, and / or on flight parameters of the aircraft AF, so as to optimize the response of the aircraft AF according to the flight parameters and / or structural. It is also possible to suppress the movement related to the pitch-up control appearing each time the autopilot PA is deactivated.

Claims (10)

REVENDICATIONS1. Aéronef (AF) pourvu d'un manche de commande, d'une gouverne de profondeur (GVP), d'un dispositif de trim (DT) de ladite gouverne de profondeur (GVP), et d'un système de pilote automatique (PA) comprenant des moyens de commande de l'altitude (MCA) de l'aéronef (AF) munis de moyens d'élaboration (MECP) d'une commande de position de ladite gouverne de profondeur (GVP) et d'une commande de position dudit dispositif de trim (DT) de profondeur, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande de l'altitude (MCA) de l'aéronef (AF) comprennent des moyens d'ajout (MA) pour ajouter une valeur additionnelle (VA) à ladite commande de position dudit dispositif de trim (DT) de profondeur. REVENDICATIONS1. Aircraft (AF) provided with control stick, elevator (GVP), trim device (DT) of said elevator (GVP), and autopilot system (PA) ) comprising aircraft altitude control means (AFM) provided with developing means (MECP) of a position control of said elevator (GVP) and a position control of said depth trim device (DT), characterized in that said altitude control means (MCA) of the aircraft (AF) comprise adding means (MA) for adding an additional value (VA) to said position control of said trim device (DT) of depth. 2. Aéronef (AF) selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens d'ajout (MA) sont adaptés pour ajouter une valeur additionnelle (VA) constante. 2. Aircraft (AF) according to claim 1, wherein said adding means (MA) are adapted to add an additional value (VA) constant. 3. Aéronef (AF) selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens d'ajout (MA) sont adaptés pour ajouter une valeur additionnelle (VA) dépendant de paramètres structurels de l'aéronef (AF), et/ou de paramètres de vol de l'aéronef (AF). 3. Aircraft (AF) according to claim 1, wherein said adding means (AM) are adapted to add an additional value (VA) dependent on structural parameters of the aircraft (AF), and / or flight parameters of the aircraft (AF). 4. Aéronef (AF) selon la revendication 3, dans lequel lesdits paramètres de vol de l'aéronef (AF) comprennent la vitesse de 20 l'aéronef (AF), et/ou l'altitude de l'aéronef (AF). The aircraft (AF) according to claim 3, wherein said flight parameters of the aircraft (AF) comprise the aircraft speed (AF), and / or the aircraft altitude (AF). 5. Aéronef (AF) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel lesdits paramètres structurels de l'aéronef (AF) comprennent la masse de l'aéronef (AF) et/ou le centrage de l'aéronef (AF). 5. Aircraft (AF) according to claim 3 or 4, wherein said structural parameters of the aircraft (AF) comprise the aircraft mass (AF) and / or the aircraft centering (AF). 6. Aéronef (AF) selon l'une des revendications 25 précédentes, dans lequel lesdits moyens d'ajout (MA) sont activables/désactivables par ledit système de pilote automatique (PA), en fonction de la phase de vol de l'aéronef (AF). 6. Aircraft (AF) according to one of the preceding claims, wherein said adding means (MA) can be activated / deactivated by said autopilot system (PA), depending on the flight phase of the aircraft (AF). 7. Aéronef (AF) selon la revendication 6, dans lequel lesdits moyens d'ajout (MA) sont adaptés pour être activés par ledit système 30 de pilote automatique (PA), lorsque l'aéronef (AF) est en phase d'atterrissage, en phase de vol à basse altitude inférieure à 1000 pieds. The aircraft (AF) according to claim 6, wherein said adding means (AM) is adapted to be activated by said autopilot (AP) system when the aircraft (AF) is in the landing phase. , in flight phase at low altitude less than 1000 feet. 8. Procédé de commande d'un aéronef (AF) par un système de pilote automatique (PA) embarqué à bord de l'aéronef (AF), dans lequel on commande l'altitude de l'aéronef (AF) par élaboration d'une commande de position d'une gouverne de profondeur (GVP) et d'une commande de position d'un dispositif de trim (DT) de ladite gouverne de profondeur (GVP), caractérisé en ce que l'on ajoute une valeur additionnelle (VA) à ladite commande de position du dispositif de trim (DT) de profondeur. 8. A method of controlling an aircraft (AF) by an automatic pilot system (PA) on board the aircraft (AF), in which the aircraft altitude (AF) is controlled by drawing up a position control of a elevator (GVP) and a position control of a trim device (DT) of said elevator (GVP), characterized in that an additional value is added ( VA) to said position control of the trim device (DT) of depth. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel ladite valeur additionnelle (VA) permanente est constante. The method of claim 8, wherein said additional value (VA) is constant. 10. Procédé selon la revendication 8, dans lequel ladite valeur additionnelle (VA) permanente dépend de paramètres structurels de l'aéronef (AF), et/ou de paramètres de vol de l'aéronef (AF).15 The method of claim 8, wherein said additional value (VA) depends on aircraft structural parameters (AF) and / or aircraft flight parameters (AF).