FR2972175A1

FR2972175A1 - Procede de commande simultanee d'actionneurs de deplacement de volets d'aeronef, dispositif de motorisation de volets d'aeronef et aeronef pourvu d'un tel dispositif

Info

Publication number: FR2972175A1
Application number: FR1151645A
Authority: FR
Inventors: Frederic Marques; Guillaume Mercier; Stephane Menio
Original assignee: Sagem Defense Securite SA
Current assignee: Safran Electronics and Defense SAS
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2011-03-01
Publication date: 2012-09-07
Anticipated expiration: 2031-03-01
Also published as: FR2972175B1; RU2013143976A; WO2012117009A1; EP2681114A1; US20130334372A1; CA2826455C; EP2681114B1; BR112013022291A2; BR112013022291B1; RU2570037C2; US9114872B2; CA2826455A1

Abstract

Procédé de commande simultanée d'actionneurs de déplacement d'au moins deux volets d'aéronef, comprenant les étapes de : - commander les actionneurs pour déplacer les volets vers une position prédéterminée, - en cours de déplacement, détecter un actionneur le plus lent, - adapter la commande des actionneurs pour caler les actionneurs sur l'actionneur le plus lent. Dispositif de motorisation de volets et aéronef comportant un tel dispositif.

Description

La présente invention concerne un procédé de commande simultanée d'actionneurs de déplacement de volets d'aéronef. L'invention a également pour objets un dispositif de motorisation de volets d'aéronef et un aéronef pourvu d'un tel dispositif. La plupart des avions sont équipés de volets destinés à accroître la portance de l'avion lorsque celui-ci évolue à relativement basse vitesse comme lors des phases d'atterrissage et de décollage. Les volets doivent pouvoir être amenés, en fonction des conditions de vol, dans différentes positions, généralement une position rentrée et des positions sorties à 25%, 50%, 75% et 100% respectivement. Chaque aile de l'avion est ainsi pourvue d'au moins un volet. Les volets doivent être déplacés simultanément et parallèlement à eux-mêmes dans leurs différentes positions, tout décalage de position entre les deux volets entraînant un déséquilibre de l'avion qui, s'il est important, peut conduire à la perte de l'avion. Le déplacement des volets est donc généralement assuré par un moteur unique qui est disposé dans le fuselage de l'appareil et qui entraîne en rotation des arbres s'étendant dans les ailes jusqu'aux volets. Les arbres sont accouplés aux volets de telle manière que la rotation des arbres dans un sens ou dans l'autre provoque la sortie ou la rentrée des volets. Ces dispositifs sont lourds, encombrants et leur implantation sur l'avion est très contraignante.

Un but de l'invention est de fournir un moyen permettant de remédier au moins en partie aux inconvénients des dispositifs de l'art antérieur tout en garantissant un déplacement fiable des volets. L'invention résulte d'une approche différente visant à associer au moins un actionneur à chaque volet de telle manière que l'actionneur d'un volet d'une paire de volets soit mécaniquement indépendant de l'actionneur de l'autre volet de cette paire de volets. Cependant, il est alors nécessaire de prévoir des moyens dédiés pour s'assurer de la synchronisation des mouvements des volets. A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un procédé de commande simultanée d'actionneurs de déplacement d'au moins deux volets d'aéronef, comprenant les étapes de : - commander les actionneurs pour déplacer les volets vers une position prédéterminée, - en cours de déplacement, détecter un actionneur le plus lent, - adapter la commande des actionneurs pour caler les actionneurs sur l'actionneur le plus lent. Ainsi, chaque volet est associé à au moins un actionneur permettant de déplacer le volet dans ses différentes positions. Les actionneurs sont dès lors répartis le long de l'aile de l'aéronef, ce qui facilite leur implantation. Le procédé de l'invention permet de garantir la synchronisation des déplacements des volets, de manière à éviter la survenance d'un décalage entre eux, en pilotant les actionneurs pour suivre l'actionneur le plus lent, c'est-à-dire que les actionneurs sont pilotés pour aller tous à la vitesse de l'actionneur le plus lent. L'invention a également pour objet un dispositif de motorisation de volets d'aéronef comportant une unité de commande reliée à des actionneurs de déplacement des volets et programmée pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention. L'invention concerne enfin un aéronef comportant un fuselage de part et d'autre duquel s'étendent deux ailes pourvues chacune d'au moins un volet, les volets étant accouplés à un dispositif de motorisation du type ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de mise en oeuvre particulier non limitatif de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : la figure 1 est une vue schématique partielle d'un aéronef conforme à l'invention, la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un actionneur. L'invention est plus particulièrement décrite en application au déplacement des volets d'un aéronef, couramment appelés flaps, entre leur différentes positions, généralement cinq, à savoir rentrés, 25%, 50%, 75% et 100% sortis. En référence aux figures, un aéronef comprend un fuselage 100 de part et d'autre duquel s'étendent deux ailes 101 équipées chacune ici de deux volets 102 (à la référence numérique 102 est associé un identifiant .1 ou .2 pour distinguer les deux volets ; il en sera de même pour la référence numérique de tous les éléments associés spécifiquement à l'un ou l'autre de ces volets). Les volets 102.1, 102.2 sont accouplés à un dispositif de motorisation généralement désigné en 1.1 et 1.2 respectivement agencés pour déplacer les volets 102.1, 102.2 dans chacune de ses positions. Les déplacements des volets 102.1, 102.2 sont commandés par le pilote de l'aéronef au moyen de manettes reliés à une unité centrale de commande 103 connue en elle-même. L'unité de commande 103 gère le fonctionnement des différents équipements de vol et de navigation de l'aéronef. L'unité de commande 103 est reliée aux dispositifs de motorisation 1.1, 1.2 pour transmettre à ceux-ci les ordres de déplacement des volets 102.1, 102.2. Il est important de noter que les volets sont commandés par paire, c'est-à-dire que les volets 102.1 doivent être déplacés simultanément l'un à l'autre et que les volets 102.2 doivent être déplacés simultanément l'un à l'autre. Les dispositifs de motorisation 1.1 et 1.2 étant identiques l'un à l'autre, un seul sera décrit ici et les références numériques des composants le constituant seront mentionnées sans l'identifiant « .1 », « .2 » sauf exception. Chaque dispositif de motorisation 1 comprend une unité de commande 2 reliée à l'unité de commande 103 et dédiée au pilotage des volets 102 auxquels le dispositif de motorisation 1 est accouplé. L'unité de commande 2 est reliée à des actionneurs, généralement désignés en 3, accouplés aux volets 102 correspondants. Dans le mode de réalisation décrit deux actionneurs 3 sont associés à chaque volet 102. Chaque actionneur 3 comprend un moteur 4 synchrone à courant alternatif de type « brushless Alternatif Current » ayant un arbre de sortie entrainant un vérin à vis 5 de type vis à billes ou à rouleaux. Le vérin à vis 5 comprend une vis 6 sur laquelle est monté un écrou 7 lié en translation à un bâti fixe et entrainé en rotation par l'arbre de sortie du moteur 4 via un réducteur 8. La vis 6 a une extrémité 9 reliée au volet 102 de telle manière qu'elle est fixe en rotation et entraîne le volet lorsqu'elle se déplace axialement. La vis 6 est équipée de butées de fin de course non représentées limitant l'amplitude maximale de déplacement de la vis 6. Chaque actionneur 3 comprend au moins un capteur de charge, un capteur 10 de position de la vis 6 (par exemple de type RVDT), un capteur de position du moteur, intégré au moteur 4 (par exemple de type résolveur, roue codeuse ou codeur optique, ou autre). Chaque actionneur 3 est pourvu d'un frein, symbolisé en 11, à perte de courant, agencé pour qu'en cas d'absence de courant il immobilise la vis 6 en translation. Le frein 11 fonctionne par friction et a une structure classique. Le frein 11 comprend un premier plateau solidaire en rotation de l'écrou 7 et un deuxième plateau solidaire en rotation du bâti et mobile en translation par rapport au premier plateau entre une position de contact (frottement sec) avec le premier plateau et une position écartée du premier plateau. Le deuxième plateau est rappelé dans la position au contact par des ressorts et dans la position écartée par une bobine qui, lorsqu'elle est sous tension, attire magnétiquement le deuxième plateau. Le frein 11 est dimensionné pour bloquer en position l'actionneur lorsque le moteur 4 n'est pas alimenté ou pour s'opposer, sur instruction de l'unité de commande, au moteur 4 et stopper celui-ci lorsque le moteur 4 s'emballe et ne répond plus à l'unité de commande 2. On comprend que l'unité de commande 2.1 commande le déplacement des volets 102.1 simultanément l'un à l'autre et que l'unité de commande 2.2 commande le déplacement des volets 102.2 simultanément l'un à l'autre. Est décrit ci-après le fonctionnement d'un dispositif de motorisation 1, le fonctionnement étant identique que ce soit pour le dispositif de motorisation 1.1 des volets 102.1 ou pour le dispositif de motorisation 1.2 des volets 102.2. A la mise en fonctionnement, l'unité de commande 2 exécute un mode de démarrage comprenant notamment une routine de détermination de la position des actionneurs 3 et une routine de détection de défaillance par autocontrôle. Une fois le mode de démarrage validé, l'unité de commande 2 est en mode de fonctionnement normal et attend des instructions de l'unité centrale de commande 103. Lorsque l'unité de commande 2 reçoit de l'unité centrale de commande 103 une instruction de sortie des volets 102 d'une certaine amplitude, l'unité de commande 2 détermine la position à atteindre et le courant à transmettre aux moteurs 4. Après déblocage du frein 11, les moteurs électriques 4 sont alimentés pour assurer une phase d'accélération des moteurs 4, une phase de vitesse constante des moteurs 4 puis une phase de décélération des moteurs 4 à l'approche de la position à atteindre jusqu'à l'arrêt des moteurs 4 une fois ladite position atteinte. L'unité de commande 2 coupe l'alimentation des moteurs 4 et simultanément du frein 11 provoquant l'actionnement du frein 11 pour bloquer l'actionneur 1 en position.

Le fonctionnement de l'unité de commande 2 fait appel à deux boucles d'asservissement, à savoir une sur la position, et une sur le courant. Tout au long des trois phases de fonctionnement décrite ci-dessus, l'unité de commande identifie le moteur 4 le plus lent parmi les actionneurs 3 des volets 102 et adapte la commande des moteurs 4 pour caler les moteurs 4 sur le moteur 4 le plus lent. Cette synchronisation des actionneurs 1 permet d'éviter un décalage temporel de sortie des volets de la paire de volet concernée ou un décalage entre deux parties d'un même volet qui ne se déplacerait alors pas parallèlement à lui-même et pourrait se coincer. La détection du moteur 4 le plus lent et l'adaptation des commandes des moteurs sont réalisées périodiquement à une fréquence adaptée pour garantir un décalage inférieur à une valeur maximale acceptable de décalage. La détection du moteur le plus lent est par exemple réalisée en comparant les positions des moteurs et/ou des vis à un instant donné de manière à identifier l'actionneur le plus en retard. L'adaptation de la commande est effectuée en calculant l'avance de chaque actionneur par rapport l'actionneur le plus lent, en déterminant une vitesse permettant à tous les actionneurs d'arriver à la position souhaitée en même temps que l'actionneur le plus en retard. Si jamais, le retard de l'actionneur le plus lent dépasse un seuil prédéterminé, tous les actionneurs du dispositif de motorisation sont arrêtés.

Tout au long du fonctionnement de l'unité de commande 2, l'unité de commande 2 procède à la surveillance de son fonctionnement et du fonctionnement des actionneurs 3 afin de détecter au plus tôt une défaillance.

Différents cas de panne et leurs modes de détection sont listés ci-après : - jamming de l'actionneur lorsque la vis reste immobile et la vitesse du moteur est nulle alors que la consommation de courant augmente ; - panne du capteur de position angulaire du moteur lorsque la consommation de courant est normale et qu'un déplacement de la vis 6 est détecté ; - erreur de fonctionnement de l'unité de commande 2 détectée par une routine de détection de défaillance exécutée par l'unité de commande 2. La détection d'une panne déclenche l'exécution d'un mode de défaillance dans lequel l'unité de commande 2 signale à l'unité de commande centrale 103 de l'aéronef qu'elle ne fonctionne plus et commande le blocage en position des actionneurs 3 qu'elle commande. Ainsi, en cas de détection d'une panne d'au moins un des actionneurs d'un des volets d'une des ailes, l'arrêt des actionneurs de ce volet est commandé ainsi que l'arrêt des actionneurs du volet correspondant situé sur l'autre aile, tandis que les actionneurs des autres volets sont commandés pour être déplacés. En variante, tous les actionneurs pourraient être arrêtés. Une partie des pannes, notamment celles concernant l'unité de commande 2 peuvent être détectée par une routine de détection de défaillance exécutée par l'unité de commande 103 ou un circuit externe dédié de contrôle. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, l'invention est applicable à tout type d'aéronefs autre que les avions et notamment les drones. Le nombre d'actionneurs par volet est au moins égal à un et dépend par exemple de la longueur et/ou des efforts à développer. Le nombre de volets par aile est au moins égal à un et peut être égal à trois. Le dispositif de motorisation peut être agencé pour déplacer plus d'un volet par aile. Les actionneurs peuvent avoir une structure différente de celle représentée et par exemple : être purement linéaire ou rotatif ; être hydraulique ; sans réducteur...

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de commande simultanée d'actionneurs de déplacement d'au moins deux volets d'aéronef, comprenant les étapes de : - commander les actionneurs pour déplacer les volets vers une position prédéterminée, - en cours de déplacement, détecter un actionneur le plus lent, - adapter la commande des actionneurs pour caler les actionneurs sur l'actionneur le plus lent.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel lorsqu'un actionneur atteint la position prédéterminée, l'arrêt de l'actionneur est commandé et l'actionneur est freiné pour maintenir la position prédéterminée.
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, chaque actionneur comprenant un moteur électrique, le procédé comprend une phase de détection de panne à partir d'une combinaison d'au moins une partie des paramètres suivants : position du volet, position du moteur, courant d'alimentation du moteur, charge de l'actionneur.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel, chaque actionneur comportant un frein, les paramètres utilisés dans la phase de détection de panne comporte également le couple de freinage.
5. Procédé selon la revendication 3, dans lequel, en cas de détection d'une panne d'au moins un des actionneurs, l'arrêt de tous les actionneurs est commandé.
6. Procédé selon la revendication 3, pour la commande d'au moins quatre volets répartis sur les deux ailes de l'aéronef, dans lequel, en cas de détection d'une panne d'au moins un des actionneurs d'un des volets d'une des ailes, l'arrêt des actionneurs de ce volet est commandé ainsi que l'arrêt des actionneurs du voletcorrespondant situé sur l'autre aile.
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel, les actionneurs des autres volets sont commandés pour être déplacés.
8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la détection de l'actionneur le plus lent est réalisée en comparant les positions des actionneurs à un instant donné.
9. Dispositif de motorisation de volets d'aéronef, comportant des actionneurs de déplacement des volets et une unité de commande qui est reliée aux actionneurs et à des capteurs de position des actionneurs et qui est programmée pour amener les actionneurs dans des positions prédéterminées et pour mettre en oeuvre le procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.
10. Aéronef comportant un fuselage et deux volets disposés de part et d'autre du fuselage et accouplés à un dispositif de motorisation, caractérisé en ce que le dispositif de motorisation est conforme à la revendication précédente.