WO2009153455A1 - Calculateur pour aeronef, capable de gerer plusieurs fonctions. - Google Patents
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- WO2009153455A1 WO2009153455A1 PCT/FR2009/000724 FR2009000724W WO2009153455A1 WO 2009153455 A1 WO2009153455 A1 WO 2009153455A1 FR 2009000724 W FR2009000724 W FR 2009000724W WO 2009153455 A1 WO2009153455 A1 WO 2009153455A1
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- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
Definitions
- Aircraft calculator able to handle several functions.
- the invention relates to an aircraft computer, capable of managing several functions. BACKGROUND OF THE INVENTION
- the aircraft are equipped with various computers to perform the various functions enabling the aircraft to fulfill its mission.
- flight computers which are responsible for maneuvering the various aerodynamic control surfaces in response to orders from the pilot or an autopilot
- the propulsion computer responsible for managing the thrusters of the aircraft
- the braking and grounding computer of the aircraft are responsible for managing the thrusters of the aircraft.
- each function is provided by a dedicated computer, so that in case of failure of the computer, only the function provided by the computer is impacted. This total segregation makes it possible to prevent a failure of one of the computers from leading to the loss of another function.
- this architecture is heavy and cumbersome.
- IMA Integrated Modular Avionics
- each of the functions is provided by a dedicated module, all the modules being received removably in a single housing, each module having its own power supply, its own computer processing means and its own connection means to a data bus of the aircraft.
- This architecture preserves the segregation of functions, and is generally lighter than classical architecture.
- OBJECT OF THE INVENTION The invention aims to propose a midway architecture between these two architectures, particularly suitable for aircraft of the business jet or regional aircraft type. Indeed, this type of aircraft is usually mass produced in small scale, which makes it economically difficult to develop dedicated calculators for each of these business jets.
- an aircraft computer adapted to handle several functions such as for example the braking of the wheels, the maneuver of the undercarriages, or the ground orientation
- the calculator comprising: a plurality of removable modules each dedicated to a given function and each comprising input / output means for receiving information necessary for the execution of the function concerned and sending back commands to organs providing the associated function,
- At least one removable master module comprising:
- power management means adapted to receive the electrical power of the aircraft and to distribute it to each of the other dedicated modules by power transmission means of the housing, a housing having various locations for receiving said removable modules.
- the master module carries the power management means for all the other modules, and only the master module includes computer processing means for performing the necessary processing to perform all the functions provided by the computer.
- the dedicated modules are then very simple since they comprise only input / output means and a primary logic for formatting the signals and directing them adequately. They can thus be standardized in a thorough way. For example, one can provide a dedicated braking module capable of handling four braked wheels, which is a configuration common to almost all aircraft regional aircraft and aircraft. It is also possible to provide a dedicated module for maneuvering the landing gear handling their deployment on landing and lifting after take-off, as well as the maneuvering of the doors and the associated attachment boxes. It can also provide a dedicated orientation module for managing the orientation of the wheels of the undercarriage.
- Each aircraft manufacturer then lists the functions that he intends to see provided by the computer of the invention, and selects on catalog dedicated modules he needs.
- the supplier of the calculator then proposes a box comprising locations for at least one master module and the selected dedicated modules. All that remains is to configure the set by computer.
- the invention therefore allows extensive standardization, while preserving a certain segregation between the functions.
- each of the dedicated modules comprises selective inhibition means adapted to cause the inhibition of the module concerned in response to an inhibition command coming directly from the aircraft, without having been processed by the means computer processing of the master module.
- This arrangement makes it possible to inhibit a dedicated module from the outside.
- FIG. 1 is a perspective view of a housing of a computer according to a particular embodiment of FIG. embodiment of the invention, capable of managing the functions of braking, maneuver landing gear, and ground orientation;
- FIG. 2 is a sectional view of the housing at the master module
- Figure 3 is a block diagram explaining the operation of the housing of Figures 1 and 2;
- FIG. 4 is a perspective view of a housing according to a particular embodiment of the invention.
- FIG. 5 is a sectional view of the housing and one of the modules along the line V-V of Figure 4;
- FIG. 6 is an exploded perspective view of one of the dedicated modules of the housing of FIG. 4. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
- the computer of the invention comprises a housing 1 comprising several locations for removably receiving various modules including: a master module 10;
- Several dedicated modules 20 (only one is shown here), including, in the application envisaged here, a module dedicated to braking, a module dedicated to the maneuver landing gear, a module dedicated to the ground orientation of the aircraft , a module dedicated to the detection function of the aircraft.
- Each of the modules consists essentially of a printed circuit board carrying, on one of its edges, an internal power and communication connector referenced 11 on the master module 10 and 21 on each dedicated module 20, and a connector / O referenced 12 on the master module 10 and 22 on each dedicated module 20.
- the power supply and internal communication connectors 11, 21 cooperate, when the modules are in place in the housing, with homologous connectors 14, 24 arranged on an internal supply and communication card 3 extending at the bottom of the housing. .
- the internal power and communication card 3 is connected by a non-visible connector here to an external power supply of the aircraft, so that energy is transmitted to the modules by the card 3.
- the input / output connectors 12, 22 cooperate, when the modules are in place in the housing, with homologous connectors 17, 27 arranged on an input / output card 5 also extending at the bottom of the housing .
- the input / output card 5 is electrically connected to an interconnection card 6 which carries external connectors 8/18/28 and carries filtering members for filtering the signals or the power coming from outside the box .
- the interconnection card 6 carries a power connector 8 by which the power from the power supply circuit of the aircraft is brought to the housing 1.
- the power passes through the input / output card 5, via the connectors 12, 17, to a power management device 13 disposed on the master module 10.
- the management unit The power supply 13 receives the power of the aircraft, calibrates it, and redistributes it to the dedicated modules 20 by power lines 15 carried by the power supply and internal communication card 3.
- the power management unit the power supply 13 comprises a filter, a transformer, and selective cut-off devices 16, for example controlled switches, making it possible to selectively enable the power supply or, on the contrary, to cut off the power supply for each of the dedicated modules 20.
- power management unit 13 continuously monitors the impedance of each power line 15 terminating at each of the dedicated modules, and if the impedance of one of the power lines 15 becomes low, which means that the line concerned ee is open, the power management member 13 then controls the corresponding switching member 16 to cut off the supply of the dedicated module 20 concerned. Similarly, if the impedance of one of the power lines 15 becomes significant, which means that the dedicated module 20 is short-circuited, the power supply of the dedicated module concerned is cut off.
- the faulty dedicated module is then turned off, and the function provided by this module ceases to be fulfilled.
- the power and internal communication card 3 also carries an internal communication network 9, symbolized here in dashed lines, which makes it possible to connect each of the modules 10, 20 together so that the dedicated modules 20 can exchange information with the master module 10.
- the internal communication network 9, like the power lines 15, are here connected to the modules by the same connector, referenced 11 for the master module 10 and 21 for the dedicated modules 20.
- the housing comprises a connector 18 for the connection of the master module 10 with a data bus of the aircraft, for example an ARINC bus 429 by means of which digital information such as the speed of the aircraft can be supplied to a central unit 29 implanted on the master module.
- the connector 18 is carried by the interconnection card 6.
- the data are then transmitted to the filter card 5 which carries the connector 17 by which these data are transmitted to the master module 10.
- the interconnection card 6 also carries various analog connectors 28 which allow each dedicated module 20 to receive analog data from sensors of the aircraft, and to send analog commands to various components controlled by the dedicated module concerned. .
- the module dedicated to braking receives signals from the brakes, such as the pressure imposed by the pistons on the brake discs, the signals from the potentiometers on the brake pedals of the pilot and the co-pilot, a signal coming from the parking brake control, and returns orders to the braking servovalves ...
- the module dedicated to the maneuver of the landing gear receives signals in from the various position sensors associated with the mobile elements to maneuver (undercarriages, hatches, locking hooks ...) and sends orders to the control valves of the operating cylinders.
- the data are filtered by filtering elements 23 arranged on the interconnection card 6, and are transmitted to the interconnection card 5 which interfaces each of the connectors 28 to the dedicated module concerned.
- the intermodule connections, provided by the card 3 are strictly segregated from the external connections of the computer 8, 18, 28 carried by the interconnection card 6.
- the dedicated modules 20 essentially comprise input / output management modules 25. They are adapted on the one hand to receive analog signals from the connectors 28, to format them numerically, to group them, and to make them available via the communication connector 21 for all the modules of the computer via the internal communication network 9.
- the dedicated modules 20 comprise only input / output means 25 comprising logic means of low level, intended only for the conditioning and transmission of the input / output signals.
- the dedicated modules 20 are therefore simpler than their equivalents in the IMA architecture which each include their own power management device and their own computer processing means.
- the dedicated modules 20 are equipped downstream of the communication connector 21 with selective unsubscription means by the master module.
- the selective unsubscribe means include tri-state input / output buffers 26, including one-way state, one-way state, and a high-impedance state.
- buffers of 74HC245 type For example, one can use buffers of 74HC245 type.
- the input / output buffers 26 are controlled by the master module 10 via the internal communication network 9 as follows.
- the input / output buffers 26 are a priori in one of the passing states, depending on the direction of the data flowing.
- the master module 10 continuously monitors the coherence of the data flowing on the internal communication bus 9 of the communication card 6. In the event of inconsistency of the data coming from one of the dedicated modules 20, the associated buffer 26 is placed by the master module 10 in the state of high impedance. Thus, the dedicated module concerned is unsubscribed from the internal communication bus 9.
- each of the dedicated modules 20 comprises inhibition means 31 adapted to inhibit the dedicated module concerned in response to inhibition commands generated outside the box 1 and transmitted to the dedicated module by the connector 28 concerned.
- the selective inhibition means 26 comprise a programmable logic circuit of the FPGA type, thus low-level logic, inexpensive.
- the inhibiting means 31 are adapted to prevent any sending of order by the inhibited dedicated module to the associated actuators.
- the architecture of the invention has several advantages over known architectures: it uses a master module 10, relatively sophisticated, but can be produced in series, which lowers manufacturing costs.
- This master module is identical whatever the aircraft envisaged. Only the software implemented by the computer processing means 29 is specific. However, we can consider a standard software, provided that we design this software with extensive settings options.
- Each of the dedicated modules can be extensively standardized.
- the braking module can be adapted to handle four brakes, two braked wheels carried two by two on the main landing gear. This type of braking module can then be used for almost all business aircraft, regional aircraft, as well as A320 or B737 single-aisle airliners.
- Each dedicated module comprises in series a determined number of inputs / outputs, sufficient in practice to cover all applications envisaged.
- the housing uses a housing whose size is easily adaptable to the number of modules to receive.
- the housing and the associated background cards can be provided in several standard sizes, functions of the number of modules to receive.
- the computer of the invention does not offer a total segregation of functions, since the power supply and computer processing are provided by the single master module 10 for all dedicated modules.
- the failure of a dedicated module can be circumscribed by interrupting its power supply and isolating it from the communication bus, so that this loss does not lead to the loss of the functions performed by the other modules. dedicated.
- the functions provided have a high availability. To further improve the availability of all the functions provided, it will be possible to integrate two master modules 10 into one box, or to provide two computers according to the invention in the same aircraft.
- the housing 1 which comprises a carcass 50 sheet metal closed on one side by an attached bottom 55 (not visible here, but visible in section in Figure 5) which carries the connectors of the housing, so the analog connectors 28 that we see here exceed.
- Fixing feet 51 are attached to the sides of the carcass 50 to allow the attachment of the housing 1 to the structure of the aircraft.
- the housing 1 is open on a face opposite to the bottom 55, two of the edges of this face being cut to include fastening tabs 52, folded here inwards, which allow to fix the modules 10, 20 when they are in position. placed in the housing 1 by means of screws 53.
- Guide rails are fixed inside the housing 1 to guide the modules 10,20 when they are put in place.
- the 3,5,6 cards are received at the bottom of the casing 1.
- Each of the dedicated modules 20 comprises a printed circuit board 60 which is screwed on a stiffening frame 61 made here of aluminum and which comprises a stiffener 62 of which two outer arms 63 and a central arm 64 extend.
- the stiffener 62 extends along the side of the printed circuit board 60 which is opposite the side thereof receiving the connectors 21, 22.
- the outer arms 63 they extend along the other two sides of the printed circuit board.
- the connectors 21, 22 each extend between the ends of one of the outer arms 63 and the central arm 64 to protrude from the printed circuit board 60 and cooperate with the corresponding connectors 4, 7 respectively carried by the power supply card. 3 and the communication card 6 at the bottom of the case.
- the electronic components by the printed circuit board 60 extend on the side of the card that receives the stiffening frame 61.
- a sheet metal cover 65 which comprises a plate 66 which bears against the outer face of the arms 63, 64 of the stiffening frame 61 and which is fixed thereto by means of screws 67. a thermal and electrical continuity between the stiffening frame 61 and the cover 65.
- the plate 66 conceals the electronic components carried by the printed circuit board 61.
- the plate 66 is extended by a return at right angles 68 which covers the stiffener 62 of the frame stiffener 61 and which has two orifices 69 for passing the screws 53 for fixing the module to the housing 1.
- the return 68 extends beyond the printed circuit board 60 and ends with a flap 70 slightly oriented outwards so that when the module is in place in the housing, the flap 70 comes into contact with the hood of the adjacent module, to achieve electrical continuity between the covers of all the modules plugged into the housing 1.
- it includes flaps similar to those of the covers 65 which extend along the sides 71, 72 referenced in Figure 4 to come into contact with the covers of modules adjacent to these sides.
- the returns 68 of the covers 65 close the open face of the casing 1.
- the stiffening frame 61 has two handles 73 which extend in the extension of the outer arms 63, on the other side of the stiffener 62. It is seen in Figure 4 the handles 73 which protrude from the housing 1, facilitating the manipulation of the modules. As for the connectors, they are held by screws 77 which pass through the cover 65 and the printed circuit board 60. It will be noted that they close the internal volumes delimited between the arms of the stiffening frame 61, the printed circuit board 60 and the cover 65. Thus, the mechanical structure of each module is here particularly simple. Added to the printed circuit board 60 a stiffener 61 also serving as a radiator and a cover 65 in cut sheet metal, all assembled simply by means of screws. Three of the sides of the printed circuit board bear against the stiffening frame, while the fourth side is connected to the cover by the connectors. The assembly thus formed is particularly rigid and light.
- the connector 18 connecting the housing 1 to the data bus of the aircraft and the power connector 8 can be grouped in one and the same connector. In any case, it is important that the data coming from the data bus of the aircraft and the power coming from the aircraft are filtered in order to protect the case from any electromagnetic disturbances.
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Abstract
L' invention concerne un calculateur ayant un boîtier comportant divers emplacements pour recevoir des modules amovibles comprenant : des modules (20) dédiés chacun à une fonction donnée; au moins un module maître (10) comportant des moyens de gestion de l'alimentation adaptés à recevoir la puissance électrique et à la distribuer à chacun des autres modules, et des moyens de traitement informatique pour effectuer les traitements informatiques nécessaires à l'exécution des fonctions assurées par le calculateur.
Description
Calculateur pour aéronef, capable de gérer plusieurs fonctions .
L'invention concerne un calculateur pour aéronef, capable de gérer plusieurs fonctions. ARRIERE-PLAN DE L' INVENTION
Les aéronefs sont équipés de divers calculateurs pour assurer les diverses fonctions permettant à l'aéronef de remplir sa mission. Parmi des calculateurs, on peut citer les calculateurs de vol, qui sont chargés de manoeuvrer les diverses gouvernes aérodynamiques en réponse à des ordres du pilote ou d'un pilote automatique, le calculateur de propulsion, chargé de gérer les propulseurs de l'aéronef, le calculateur de freinage et d'orientation au sol de l'aéronef.
Dans les architectures classiques, chaque fonction est assurée par un calculateur dédié, de sorte qu'en cas de défaillance du calculateur, seule la fonction assurée par ce calculateur soit impactée. Cette ségrégation totale permet d'éviter qu'une panne de l'un des calculateurs ne conduise à la perte d'une autre fonction. Cependant, cette architecture est lourde et encombrante.
Parfois, certaines des fonctions sont regroupées et assurées par un même calculateur. Par exemple, il existe des calculateurs assurant à la fois le freinage de l'aéronef et sa direction au sol au moyen des roues orientables de l' atterrisseur auxiliaire. Cependant, la panne du calculateur entraîne la perte simultanée des deux fonctions.
Plus récemment, on a proposé une architecture modulaire dite IMA (pour Integrated Modular Avionics),
dans laquelle chacune des fonctions est assurée par un module dédié, tous les modules étant reçus de façon amovible dans un unique boîtier, chaque module comportant sa propre alimentation, ses propres moyens de traitement informatique et ses propres moyens de connexion à un bus de données de l'aéronef. Cette architecture préserve la séqrégation des fonctions, et est globalement moins lourde que l'architecture classique. OBJET DE L' INVENTION L' invention vise à proposer une architecture à mi- chemin entre ces deux architectures, particulièrement adaptée pour des aéronefs de type avion d'affaires ou avions régionaux. En effet, ce type d'aéronef est en général produit en série peu importante, ce qui rend économiquement difficile le développement de calculateurs dédiés pour chacun de ces avions d'affaires. Cependant, la quasi-totalité des avions d'affaires ou des avions régionaux produits comportent deux atterrisseurs principaux munis chacun de deux roues freinées, et un atterrisseur auxiliaire muni de deux roues non freinées et orientables en bloc. Les fonctions de freinage, de manoeuvre des atterrisseurs et d'orientation de l'aéronef au sol, les entrées/sorties nécessaires à l'exécution de ces fonctions sont donc très similaires pour tous ces appareils.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
A cet effet, on propose un Calculateur pour aéronef adapté à gérer plusieurs fonctions telles que par exemple le freinage des roues, la manœuvre des atterrisseurs, ou l'orientation au sol, le calculateur comportant :
- une pluralité de modules amovibles dédiés chacun à une fonction donnée et comportant chacun des moyens d' entrée/sortie pour recevoir des informations nécessaires à l'exécution de la fonction concernée et renvoyer des ordres à destination d' organes assurant la fonction associée,
- au moins un module maître amovible comportant :
* des moyens de traitement informatique adaptés à effectuer les traitements informatiques nécessaires à l'exécution des fonctions assurées par les modules dédiés avec lesquels le module maître est en communication par un réseau de communication interne du boîtier ;
* des moyens de gestion de l'alimentation adaptés à recevoir la puissance électrique de l'aéronef et à la distribuer à chacun des autres modules dédiés par des moyens de transmission de puissance du boîtier, un boitier comportant divers emplacements pour recevoir lesdits modules amovibles.
Ainsi, seul le module maître porte les moyens de gestion de l'alimentation pour tous les autres modules, et seul le module maître comporte des moyens de traitement informatique pour effectuées les traitements nécessaires à l'exécution de toutes les fonctions assurées par le calculateur. Les modules dédiés sont alors très simples puisqu'ils ne comportent que des moyens d'entrée/sortie et une logique primaire permettant de formater les signaux et les diriger de façon adéquate. Ils peuvent ainsi être standardisés de façon poussée. Par exemple, on peut prévoir un module dédié de freinage capable de gérer quatre roues freinées, ce qui est une configuration commune à la quasi-totalité des avions
d'affaires et des avions régionaux. On peut également prévoir un module dédié de manœuvre des atterrisseurs gérant leur déploiement à l'atterrissage et leur relevage après décollage, ainsi que la manœuvre des portes et des boîtiers d'accrochage associés. On peut encore prévoir un module dédié d'orientation permettant de gérer l'orientation des roues de l' atterrisseur auxiliaire.
Chaque avionneur fait alors la liste des fonctions qu' il entend voir assurées par le calculateur de l'invention, et sélectionne sur catalogue les modules dédiés dont il a besoin. Le fournisseur du calculateur propose alors un boîtier comportant des emplacements pour au moins un module maître et les modules dédiés sélectionnés. Il ne reste plus alors qu'à configurer informatiquement l'ensemble.
L'invention permet donc une standardisation poussée, tout en préservant une certaine ségrégation entre les fonctions .
Selon un aspect particulier de l'invention, chacun des modules dédiés comporte des moyens d'inhibition sélective adaptés à provoquer l'inhibition du module concerné en réponse à un ordre d' inhibition provenant directement l'aéronef, sans avoir été traité par les moyens de traitement informatique du module maître. Cette disposition permet d'inhiber un module dédié de 1' extérieur.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
L' invention sera mieux comprise à la lumière des figures des dessins annexés, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective d'un boîtier d'un calculateur selon un mode particulier de
réalisation de l'invention, capable de gérer les fonctions de freinage, de manœuvre des atterrisseurs, et d'orientation au sol ;
- la figure 2 est une vue en coupe du boîtier au niveau du module maître ;
- la figure 3 est un schéma de principe expliquant e fonctionnement du boîtier des figures 1 et 2 ;
- la figure 4 est une vue en perspective d'un boîtier selon un mode particulier de réalisation de l'invention ;
- la figure 5 est une vue en coupe du boîtier et de l'un des modules selon la ligne V-V de la figure 4 ;
- la figure 6 est une vue en perspective éclatée d'un des modules dédiés du boîtier de la figure 4. DESCRIPTION DETAILLE DE L'INVENTION
En référence aux figures 1 et 2, le calculateur de l'invention comporte un boîtier 1 comportant plusieurs emplacements pour recevoir de façon amovible divers modules dont : - un module maître 10 ;
- plusieurs modules dédiés 20 (un seul est représenté ici), dont, dans l'application envisagée ici, un module dédié au freinage, un module dédié à la manœuvre des atterrisseurs, un module dédié à l'orientation au sol de l'aéronef, un module dédié à la fonction de détection de l'aéronef.
Chacun des modules se compose essentiellement d'une carte à circuit imprimé portant, sur l'un des ses bords, un connecteur d'alimentation et de communication interne référencé 11 sur le module maître 10 et 21 sur chaque module dédié 20, et un connecteur d'entrée/sortie
référencé 12 sur le module maître 10 et 22 sur chaque module dédié 20.
Les connecteurs d' alimentation et de communication interne 11, 21 coopèrent, lorsque les modules sont en place dans le boîtier, avec des connecteurs homologues 14, 24 disposés sur une carte d'alimentation et de communication interne 3 s' étendant en fond de boîtier. La carte d' alimentation et de communication interne 3 est reliée par un connecteur non visible ici à une alimentation externe de l'aéronef, de sorte que de l'énergie soit transmise aux modules par la carte 3.
De même, les connecteurs d'entrée/sortie 12, 22 coopèrent, lorsque les modules sont en place dans le boîtier, avec des connecteurs homologues 17, 27 disposés sur une carte d'entrée/sortie 5 s' étendant également en fond de boîtier. La carte d'entrée/sortie 5 est électriquement reliée à une carte d' interconnexion 6 qui porte des connecteurs externes 8/18/28 et porte des organes de filtrage permettant de filtrer les signaux ou la puissance qui viennent de l'extérieur du boîtier.
Sur la figure 2, les supports qui maintiennent les cartes 3, 5 et 6 en fond de boîtier n'ont pas été représentés, pour plus de clarté.
La description est maintenant poursuivie en référence à la figure 3 sur laquelle la carte d'alimentation et de communication interne 3 d'une part et les cartes d'entrée/sortie 5 et d'interconnexion 6 d' autre part ont été représentées de part et d' autre des modules pour plus de clarté. La carte d'interconnexion 6 porte un connecteur de puissance 8 par lequel la puissance en provenance du circuit d'alimentation de
l'aéronef est apportée au boîtier 1. La puissance transite par la carte d'entrée/sortie 5, via les connecteurs 12, 17, vers un organe de gestion d'alimentation 13 disposé sur le module maître 10. L'organe de gestion d'alimentation 13 reçoit la puissance de l'aéronef, le calibre, et la redistribue aux modules dédiés 20 par des lignes de puissance 15 portées par la carte d'alimentation et de communication interne 3. De préférence, l'organe de gestion de l'alimentation 13 comporte un filtre, un transformateur, et des organes de coupure sélective 16, par exemple des interrupteurs commandés, permettant d'autoriser sélectivement l'alimentation ou au contraire de couper l'alimentation de chacun des modules dédiés 20. L'organe de gestion de l'alimentation 13 surveille en permanence l' impédance de chaque ligne de puissance 15 aboutissant à chacun des modules dédiés, et si l'impédance de l'une des lignes de puissance 15 devient faible, ce qui signifie que la ligne concernée est ouverte, l'organe de gestion de l'alimentation 13 commande alors l'organe de coupure sélective 16 correspondant pour couper l'alimentation du module dédié 20 concerné. De même, si l'impédance de l'une des lignes puissance 15 devient importante, ce qui signifie que le module 20 dédié est en court-circuit, l'alimentation du module dédié concerné est coupée. Le module dédié défaillant est alors mis hors d'état de fonctionnement, et la fonction assurée par ce module cesse d'être remplie. La carte de puissance et de communication interne 3 porte en outre un réseau de communication interne 9,
symbolisé ici en pointillés, qui permet de relier chacun des modules 10,20 entre eux de sorte que les modules dédiés 20 puissent échanger des informations avec le module maître 10. Le réseau de communication interne 9, comme les lignes de puissance 15, sont ici reliées aux modules par le même connecteur, référencé 11 pour le module maître 10 et 21 pour les modules dédiés 20.
Le boîtier comporte un connecteur 18 pour la connexion du module maître 10 avec un bus de données de l'aéronef, par exemple un bus ARINC 429 grâce auquel des informations numériques telles que la vitesse de l'aéronef peuvent être fournies à une unité centrale 29 implantée sur le module maître. Le connecteur 18 est porté par la carte d'interconnexion 6. Les données sont alors transmises à la carte de filtrage 5 qui porte le connecteur 17 par lequel ces données sont transmises au module maître 10.
La carte de d' interconnexion 6 porte également divers connecteurs analogiques 28 qui permettent à chaque module dédié 20 de recevoir des données analogiques en provenance de capteurs de l'aéronef, et d'envoyer des ordres analogiques à divers organes commandés par le module dédié concerné.
Par exemple, le module dédié au freinage reçoit des signaux en provenance des freins, comme la pression imposée par les pistons sur les disques de freins, les signaux provenant des potentiomètres équipant les pédales de freins du pilote et du copilote, un signal provenant de la commande de frein de parc, et renvoie des ordres à destination des servovalves de freinage ... Le module dédié à la manœuvre des atterrisseurs reçoit des signaux en
provenance des différents capteurs de position associés aux éléments mobiles à manœuvrer (atterrisseurs, trappes, crochets de verrouillage...) et envoie des ordres aux vannes de commande des vérins de manœuvre. Les données sont filtrées, par des organes de filtrage 23 disposés sur la carte d' interconnexion 6, et sont transmises à la carte d' interconnexion 5 qui interface chacun des connecteurs 28 au module dédié concerné . On remarquera que les connections intermodules, assurées par la carte 3, sont strictement ségréguées des connections externes du calculateur 8, 18, 28 portées par la carte d' interconnection 6.
Les modules dédiés 20 comportent essentiellement des modules de gestion d'entrée/sortie 25. Ils sont adaptés d'une part à recevoir des signaux analogiques depuis les connecteurs 28, les mettre en forme numérique, les grouper, et de les rendre disponibles via le connecteur de communication 21 pour l'ensemble des modules du calculateur via le réseau de communication interne 9.
Ces données sont utilisées par des moyens de traitement informatique 29 portés par le module maître 10, qui met en oeuvre les traitements nécessaires à l'exécution de l'ensemble des fonctions assurées par le calculateur de l'invention. les moyens de traitement informatique 29 génèrent des ordres qui sont renvoyées vers le module dédié 20 concerné. Cet ordre est transformé en un signal analogique et renvoyé vers les moyens d'entrée/sortie 25 du module dédié 20 concerné. Les moyens d'entrée/sortie 25 formatent l'ordre en un
signal analogique qui est envoyé à l'actionneur correspondant, via le connecteur 28 associé.
Ainsi, les moyens de traitement informatique 29, tout comme les moyens de gestion de l'alimentation 13, sont regroupés sur le module maître 10. Les modules dédiés 20 ne comportent que des moyens d'entrée/sortie 25 comportant des moyens logiques de bas niveau, destinés uniquement à assurer le conditionnement et la transmission des signaux d'entrée/sortie. Les modules dédiés 20 sont donc plus simples que leurs équivalents dans l'architecture IMA qui comportent chacun leur propre organe de gestion de l'alimentation et leurs propres moyens de traitement informatique.
Selon un aspect particulier de l'invention, les modules dédiés 20 sont équipés en aval du connecteur de communication 21 de moyens de désabonnement sélectif par le module maître. En l'occurrence, les moyens de désabonnement sélectif comprennent des tampons d'entrée/sortie 26 à trois états, dont un état passant dans un sens, un état passant dans l'autre sens, et un état de haute impédance. Par exemple, on pourra utiliser des tampons (ou buffers) de type 74HC245.
Les tampons d'entrée/sortie 26 sont commandés par le module maître 10 via le réseau de communication interne 9 de la façon suivante. Les tampons d'entrée/sortie 26 sont a priori dans l'un des états passants, selon le sens des données qui circulent. Le module maître 10 surveille en permanence la cohérence des données circulant sur le bus de communication interne 9 de la carte de communication 6. En cas d'incohérence des données provenant de l'un des modules dédiés 20, le tampon 26 associé est placé par le
module maître 10 dans l'état de haute impédance. Ainsi, le module dédié concerné est désabonné du bus de communication interne 9.
Pour assurer une isolation complète de la fonction ainsi inhibée, le logiciel exécuté par les moyens de traitement informatique 29 du module maître 10 est de préférence partitionné de sorte que la partie de code correspondant à la fonction inhibée soit rendue inopérante et ne puisse plus être exécutée. Selon un autre aspect particulier de l'invention, chacun des modules dédiés 20 comporte des moyens d' inhibition 31 adaptés à inhiber le module dédié concerné en réponse à des ordres d' inhibition générés à l'extérieur du boîtier 1 et transmis au module dédié par le connecteur 28 concerné. Ainsi, si le module maître 10 défaillait au point d'activer une fonction de façon intempestive, il est possible d'inhiber de l'extérieur le module dédié 20 concerné de sorte que celui-ci n'envoie pas à l'extérieur des ordres d' actionnement des organes associés. En pratique, les moyens d'inhibition sélective 26 comportent un circuit logique programmable du type FPGA, donc une logique de bas niveau, peu onéreuse. Les moyens d'inhibition 31 sont adaptés à empêcher tout envoi d' ordre par le module dédié inhibé vers les actionneurs associés.
L'architecture de l'invention présente plusieurs avantages par rapports aux architectures connues : elle fait appel à un module maître 10, relativement sophistiqué, mais pouvant être produit en série, ce qui en abaisse les coûts de fabrication. Ce module maître est identique quelque soit l'aéronef envisagé. Seul le
logiciel mis en œuvre par les moyens de traitement informatique 29 est spécifique. On peut cependant envisager un logiciel standard, pourvu que l'on conçoive ce logiciel avec des possibilités étendues de paramétrage.
Elle fait également appel à plusieurs modules dédiés chacun à une fonction précise, très simples donc peu coûteux. Chacun des modules dédiés peut être standardisé de façon poussée. Par exemple, le module de freinage peut être adapté à gérer quatre freins, de deux roues freinées portées deux par deux sur les atterrisseurs principaux. Ce type de module de freinage pourra alors être utilisé pour la quasi-totalité des avions d'affaires, des avions régionaux, ainsi que sur les avions de ligne monocouloirs du type A320 ou B737. Chaque module dédié comporte en série un nombre déterminé d'entrées/sorties, suffisant en pratique pour couvrir toutes les applications envisagées.
Elle fait enfin appel à un boîtier dont la taille est facilement adaptable au nombre de modules à recevoir. Le boîtier et les cartes de fond associées peuvent être prévues en plusieurs tailles standard, fonctions du nombre de modules à recevoir.
Comme il est évident pour l'homme du métier, le calculateur de l'invention n'offre pas une ségrégation totale des fonctions, puisque l'alimentation et le traitement informatique sont assurés par le seul module maître 10 pour tous les modules dédiés. Cependant, la défaillance d'un module dédié peut être circonscrite en interrompant son alimentation et en l'isolant du bus de communication, de sorte que cette perte n'entraîne pas la perte des fonctions assurées par les autres modules
dédiés. Ainsi, les fonctions assurées jouissent d'une grande disponibilité. Pour améliorer encore la disponibilité de l'ensemble des fonctions assurées, on pourra intégrer dans un même boîtier deux modules maîtres 10, ou encore prévoir dans un même aéronef deux calculateurs selon l'invention.
Le fonctionnement du boîtier de l'invention étant maintenant expliqué, on va maintenant décrire en détail un mode particulier de fabrication d'un tel boîtier en relation avec les figures 4 à 6. Sur la figure 4, on reconnaît le boîtier 1, qui comporte une carcasse 50 en tôle fermée d'un côté par un fond rapporté 55 (non visible ici, mais visible en coupe à la figure 5) qui porte les connecteurs du boîtier, donc les connecteurs analogiques 28 que l'on voit ici dépasser. Des pieds de fixation 51 sont rapportés sur les flancs de la carcasse 50 pour permettre la fixation du boîtier 1 à la structure de l'aéronef. Le boîtier 1 est ouvert sur une face opposée au fond 55, deux des bords de cette face étant découpés pour comporter des pattes de fixation 52, rabattues ici vers l'intérieur, qui permettent de fixer les modules 10, 20 lorsqu'ils sont en place dans le boîtier 1 au moyen de vis 53. Des rails de guidage sont fixés à l'intérieur du boîtier 1 pour guider les modules 10,20 lors de leur mise en place. Les cartes 3,5,6 sont reçues en fond de boîtier 1.
Chacun des modules dédiés 20 comporte une carte à circuit imprimé 60 qui est vissée sur un cadre raidisseur 61 réalisé ici en aluminium et qui comporte un raidisseur 62 duquel s'étendent deux bras externes 63 et un bras central 64. Le raidisseur 62 s'étend le long du côté de
la carte à circuit imprimé 60 qui est opposé au côté de celle-ci recevant les connecteurs 21, 22. Quant aux bras externes 63, ils s'étendent le long des deux autres côtés de la carte à circuit imprimé. Les connecteurs 21, 22 s'étendent chacun entre les extrémités d'un des bras externes 63 et du bras central 64 pour saillir de la carte à circuit imprimé 60 et coopérer avec les connecteurs homologues 4, 7 respectivement portés par la carte d'alimentation 3 et la carte de communication 6 en fond de boîtier. On remarquera que les composants électroniques par la carte à circuit imprimé 60 s'étendent du côté de la carte qui reçoit le cadre raidisseur 61.
Ce côté est recouvert d'un capot 65 en tôle qui comporte un plat 66 qui vient s'appuyer contre la face extérieure des bras 63,64 du cadre raidisseur 61 et qui est fixé à ce dernier au moyen de vis 67. On assure ainsi une continuité thermique et électrique entre le cadre raidisseur 61 et le capot 65. Le plat 66 cache les composants électroniques portés par la carte à circuit imprimé 61. Le plat 66 se prolonge par un retour à angle droit 68 qui recouvre le raidisseur 62 du cadre raidisseur 61 et qui comporte deux orifices 69 pour laisser passer les vis 53 de fixation du module au boîtier 1.
Le retour 68 se prolonge au-delà de la carte à circuit imprimé 60 et se termine par une bavette 70 légèrement orientée vers l'extérieur de sorte que lorsque le module est en place dans le boîtier, la bavette 70 vienne en contact avec le capot du module adjacent, pour réaliser une continuité électrique entre les capots de
tous les modules enfichés dans le boîtier 1. Pour assurer la continuité électrique entre les capots 65 et la carcasse 50 du boîtier 1, celle-ci comporte des bavettes similaires à celles des capots 65 qui s'étendent le long des côtés 71, 72 référencés sur la figure 4 pour venir en contact avec les capots des modules adjacents à ces côtés. Comme cela est visible à la figure 4, les retours 68 des capots 65 ferment la face ouverte du boîtier 1.
Pour faciliter l'extraction des modules, le cadre raidisseur 61 comporte deux poignées 73 qui s'étendent dans le prolongement des bras externes 63, de l'autre côté du raidisseur 62. On voit sur la figure 4 les poignées 73 qui dépassent du boîtier 1, facilitant la manipulation des modules. Quant aux connecteurs, ils sont tenus par des vis 77 qui traversent le capot 65 et la carte à circuit imprimé 60. On remarquera qu'ils ferment les volumes internes délimités entre les bras du cadre raidisseur 61, la carte à circuit imprimé 60 et le capot 65. Ainsi, la structure mécanique de chaque module est ici particulièrement simple. Sont rajoutés à la carte à circuit imprimé 60 un raidisseur 61 faisant également office de radiateur et un capot 65 en tôle découpée, le tout étant assemblé simplement à l'aide de vis. Trois des côtés de la carte à circuit imprimé sont en appui contre le cadre raidisseur, tandis que le quatrième côté est relié au capot par les connecteurs. L'ensemble ainsi constitué est particulièrement rigide et léger.
Ce qui vient d'être ici dit pour le module dédié 20 est bien entendu valable pour le module maître 10.
L'invention n'est pas limitée à ce qui vient d'être
décrit, mais englobe au contraire toute variante entrant dans le cadre défini par les revendications. En particulier, le connecteur 18 reliant le boîtier 1 au bus de données de l'aéronef et le connecteur de puissance 8 pourront être regroupées dans un seul et même connecteur. Il importe dans tous les cas que les données venant du bus de données de l'aéronef et la puissance venant de l'aéronef soient filtrées afin de protéger le boîtier d'éventuelles perturbations électromagnétiques .
Claims
1. Calculateur pour aéronef adapté à gérer plusieurs fonctions telles que par exemple le freinage des roues, la manœuvre des atterrisseurs, ou l'orientation au sol, le calculateur comportant
- une pluralité de modules (20) amovibles dédiés chacun à une fonction donnée et comportant chacun des moyens d'entrée/sortie (25) pour recevoir des informations nécessaires à l'exécution de la fonction concernée et renvoyer des ordres à destination d' organes assurant la fonction associée, au moins un module maitre (10) amovible comportant : * des moyens de traitement informatique (29) adaptés à effectuer les traitements informatiques nécessaires à l'exécution des fonctions assurées par les modules dédiés avec lesquels le module maître est en communication par un réseau de communication interne (9) du boîtier ;
* des moyens de gestion de l'alimentation adaptés à recevoir la puissance électrique de l'aéronef et à la distribuer à chacun des autres modules dédiés par des moyens de transmission de puissance (15) du boîtier, - un boitier (1) comportant divers emplacements pour recevoir lesdits modules amovibles (10, 20) .
2. Calculateur d'aéronef selon la revendication 1, dans lequel les moyens de gestion de l'alimentation portés par le module maître comportent des organes de coupure sélective (16) pour couper sélectivement l'alimentation de tel ou tel module dédié (20) .
3. Calculateur d'aéronef selon la revendication 1, dans lequel les modules dédiés sont reliés au réseau interne de communication (9) du boîtier (1) par des moyens de désabonnement sélectif (26) qui sont commandés par le module maître (10) pour désabonner sélectivement tel ou tel module dédié.
4. Calculateur d'aéronef selon la revendication 1, dans lequel les modules dédiés (20) comportent des moyens d'inhibition (31) qui sont adaptés à empêcher, en réponse à un ordre d'inhibition ne transitant pas par les moyens de traitement informatique du module maître, tout envoi d' ordre par le module dédié concerné vers les actionneurs commandés par ce module.
5. Calculateur d'aéronef selon la revendication 1, dans lequel le réseau de communication interne (9) et les moyens de transmission de puissance (15) sont portés par une même carte (3) disposée en fond de boîtier.
6. Calculateur d'aéronef selon la revendication 1, comportant en outre des moyens de connexion (18) du module maître (10) à un réseau de données de l'aéronef.
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|---|---|---|---|
| FR0803369A FR2932584B1 (fr) | 2008-06-17 | 2008-06-17 | Calculateur pour aeronef, capable de gerer plusieurs fonctions |
| FR0803369 | 2008-06-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2009153455A1 true WO2009153455A1 (fr) | 2009-12-23 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2008
- 2008-06-17 FR FR0803369A patent/FR2932584B1/fr active Active
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2009
- 2009-06-17 WO PCT/FR2009/000724 patent/WO2009153455A1/fr active Application Filing
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2932584A1 (fr) | 2009-12-18 |
| FR2932584B1 (fr) | 2010-11-12 |
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