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Dispositif d'application d'effort pour manche de pilotage en situation de
manque de
courant
DOMAINE DE L'INVENTION
5 La présente invention concerne Les dispositifs de pilotage
utilisés par le pilote dans
un cockpit d'aéronef. Elle concerne notamment un manche actif de pilotage
comprenant
un retour d'effort intégré pour assister le pilote.
ETAT DE LA TECHNIQUE
10 Un dispositif de pilotage dans un cockpit d'aéronef comprend, de
manière
habituelle, un manche de pilotage avec notamment un levier de commande monté
rotatif
selon un axe dit de roulis et un axe dit de tangage, ces deux axes étant
orthogonaux l'un
à l'autre. On rencontre le plus souvent des manches de pilotage de type a
manche à balai
.
15 Le dispositif de pilotage transmet des commandes de déplacement
à des organes
de pilotage de l'aéronef, les commandes de déplacement étant déterminées en
fonction
de La position du levier selon ces deux axes.
Sur les modèles les plus récents de manche de pilotage, tes commandes de
surfaces
de contrôle sont électroniques (aussi dites commandes a fly-by-wire ) et le
dispositif de
20 pilotage intégré dans le cockpit peut être de type mini-manche ( side
stick en
anglais). La position du levier selon les deux axes de roulis et de tangage
est mesurée par
des capteurs et traduite en commandes de déplacement. Le levier n'est pas
directement
Lié mécaniquement aux parties mobiles de l'aéronef. Le pilote ne ressent donc
pas de
retour mécanique direct.
25 Or, il est souhaitable pour la sécurité du vol que le pilote
perçoive un retour
d'effort au niveau du levier. Ce retour d'effort doit être variable en
fonction de l'état de
L'aéronef. Les systèmes de signalisation du cockpit peuvent ne pas être
suffisants pour
provoquer une réaction suffisamment rapide du pilote face à des événements
imprévus au
cours du vol.
30 Les sensations de pilotage sont donc bien meilleures si le mini-
manche de pilotage
intègre un retour d'effort actif, aussi appelé a retour haptique .
Il a été proposé à ce titre d'équiper le mini-manche de systèmes mécaniques
passifs de retour d'effort, comme des systèmes à ressort, ou de systèmes
électromécaniques actifs.
35 Le document FR 3 011 815 décrit un dispositif de retour d'effort
actif à moteur
électrique. Dans ce document, le dispositif de commande de vol d'aéronef
comporte un
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Levier de commande monté sur une platine et relié à un moteur d'axe de roulis
et un
moteur d'axe de tangage par l'intermédiaire d'arbres de transmission. Les deux
moteurs,
dits moteurs de retour d'effort, sont commandés selon une loi d'effort. Au
cours du
fonctionnement du mini-manche, ces moteurs génèrent un effort résistif
s'opposant à
5 l'effort exercé sur le levier (retour d'effort). Un tel dispositif
s'avère efficace pour
restituer les sensations de pilotage et accroître la sécurité du vol.
Toutefois, en cas de défaillance électrique ou mécanique au niveau d'un des
moteurs de retour d'effort, ou en cas de panne partielle ou totale sur la
chaîne de
traitement des signaux de commande de ces moteurs, ou encore en cas de panne
10 d'alimentation en énergie électrique, le retour d'effort peut être
supprimé.
Le pilote ne ressent alors plus de retour haptique sur le levier, ni même de
point
d'ancrage du levier. Or, dans le domaine de l'aéronautique, les exigences en
matière de
sûreté de fonctionnement des dispositifs de pilotage sont critiques. Il n'est
donc pas
acceptable que Le pilote passe brutalement à un mode de pilotage sans retour
d'effort,
15 et sans point d'ancrage, en cas de défaillance d'un moteur ou de sa
chaîne de traitement.
Pour assurer un a secours mécanique - et empêcher un pilotage libre du levier
dans
Le cas où, par exemple, un ou plusieurs moteurs d'effort tomberaient en panne,
il a été
proposé d'ajouter au mini-manche des systèmes de verrouillage mécanique du
levier.
Toutefois, ces systèmes sont généralement complexes, coûteux et peu fiables.
Ils
20 génèrent en outre un encombrement important.
IL a par ailleurs été proposé d'ajouter des freins dans le mini-manche pour
assurer
Le secours mécanique. Par exemple, certains mini-manches de l'état de la
technique
intègrent deux freins magnétorhéologiques activables électroniquement.
Lorsqu'ils sont
activés, les deux freins exercent un effort résistif à l'encontre des
déplacements du levier
25 selon les axes de roulis et de tangage.
Un inconvénient majeur de ces mini-manches de l'état de la technique est la
nécessité d'une alimentation électrique supplémentaire dédiée aux freins,
différente de
celle des moteurs de retour d'effort, par exemple une batterie ou une éolienne
de secours
(aussi dite RAT pour a ram air turbine ). En effet, lorsque la source de
courant électrique
30 habituelle des moteurs de retour d'effort est défaillante, il est
nécessaire que les freins
soient alimentés correctement. Une telle alimentation supplémentaire accroît
la
complexité du système de pilotage.
En outre, ces systèmes ne permettent pas d'assurer le secours mécanique dans
le
cas d'une panne affectant la chaîne de commande d'activation des freins. Par
exemple,
35 en cas d'indisponibilité électrique générale, les freins
magnétorhéologiques ne
fonctionnent pas.
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DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION
Au regard de ce qui précède, il existe un besoin pour un manche de pilotage
d'aéronef intégrant une voie de secours mécanique apte à empêcher que la
rotation du
Levier ne soit libre, et donc à empêcher que le pilote ne perde tout retour
d'effort, en
5 cas d'indisponibilité électrique générale au niveau du manche de
pilotage.
On souhaite élargir les cas de panne pour lesquels le manche de pilotage
intègre
une voie de secours, pour prendre notamment en charge les cas
d'indisponibilité
électrique générale et accroître la sécurité du vol.
On recherche un manche de pilotage avec une masse, un encombrement et une
consommation électrique moindres par rapport aux manches de pilotage existants
intégrant une voie de secours mécanique.
De préférence, le manche de pilotage recherché est dépourvu d'alimentation
électrique supplémentaire dédiée à la voie de secours mécanique.
Il existe un besoin additionnel pour un manche de pilotage dans lequel les
éléments
15 réalisant le secours mécanique des moteurs de retour d'effort présentent
une fiabilité
accrue et une durée de vie satisfaisante.
Pour répondre à ces besoins, un premier objet de l'invention est un dispositif
d'application d'effort pour un manche de pilotage d'un aéronef, le manche de
pilotage
comprenant un arbre et un levier de commande configuré pour entraîner en
rotation
L'arbre autour d'un premier axe, le dispositif comprenant :
- un frein magnétique comportant :
une pièce de freinage configurée pour être reliée à l'arbre, et
un volume contenant un fluide rhéologique en contact avec la pièce de
freinage, une
25 résistance au cisaillement du fluide rhéologique étant variable en
fonction d'un champ
magnétique appliqué au fluide rhéologique,
- un moteur de retour d'effort configuré pour exercer un effort résistif
s'opposant à la
rotation de l'arbre autour du premier axe,
- une source de courant du moteur de retour d'effort,
30 le dispositif comprenant en outre :
- un élément magnétique mobile présentant une position rapprochée du frein
magnétique
et une position éloignée du frein magnétique, l'élément magnétique mobile
émettant
dans la position rapprochée un champ magnétique au niveau du volume, l'élément
magnétique mobile étant sollicité vers la position rapprochée,
35 - des moyens d'éloignement configurés pour maintenir l'élément
magnétique mobile en
position éloignée quand les moyens d'éloignement sont alimentés en courant
électrique
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par La source de courant, et configurés pour ne pas maintenir l'élément
magnétique
mobile en position éloignée quand les moyens d'éloignement ne sont pas
alimentés.
Le frein magnétique du dispositif d'application d'effort de l'invention est
apte à
exercer un effort résistif sur l'arbre, en cas de défaillance du moteur de
retour d'effort,
5 par exemple un moteur de roulis ou un moteur de tangage.
Les moyens d'éloignement - comprenant par exemple un solénoïde - de l'élément
magnétique mobile partagent une même source de courant avec le moteur de
retour
d'effort. Ainsi, en cas de défaillance électrique ou de manque de courant
affectant le
moteur de retour d'effort, les moyens d'éloignement sont également affectés
par cette
10 défaillance et ne sollicitent plus l'élément magnétique vers la position
éloignée du frein.
L'élément magnétique mobile étant par ailleurs sollicité vers la position
rapprochée du frein, cet élément - qui est par exemple un aimant permanent -
se
rapproche du frein, et vient magnétiser un élément aimantable intégré dans le
frein. Cet
élément aimantable est ici un volume contenant un fluide rhéologique.
15 Le frein réalise alors sa fonction de secours mécanique, et
empêche la rotation
libre du levier de commande de l'aéronef.
Un avantage de ce dispositif d'application d'effort est qu'en cas de
défaillance
électrique du moteur de retour d'effort, le frein se déclenche de manière
complètement
automatique et passive, par l'intermédiaire du déplacement de l'élément
magnétique
20 mobile. Le dispositif d'application d'effort de l'invention est donc
particulièrement
avantageux pour prendre en charge une situation de manque de courant affectant
le
moteur de retour d'effort.
Un avantage additionnel est la faible consommation en courant de ce dispositif
d'application d'effort, dans son mode nominal. Un courant électrique
additionnel faible
25 suffit, pour maintenir le frein prêt à être actionné.
On notera qu'il n'est pas nécessaire de fournir une alimentation électrique
séparée
dédiée à la commande du frein magnétique. Dans une variante possible, le frein
n'est pas
commandé électroniquement, et est actionné par le rapprochement de l'élément
magnétique mobile.
30 Un autre avantage du dispositif d'application d'effort de
l'invention est sa faible
complexité mécanique. Les éléments supplémentaires (élément magnétique mobile,
moyens d'éloignement dudit dispositif par rapport au frein) permettant la
fonctionnalité
du frein en cas de manque de courant peuvent être très simples et peu
encombrants.
Selon un mode de fonctionnement possible, le dispositif d'application d'effort
est
35 configuré pour assurer un blocage complet du levier de commande en cas
de défaillance
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électrique affectant le moteur, l'effort résistif exercé sur l'arbre par le
frein magnétique
étant suffisamment important pour bloquer l'arbre en rotation.
Le dispositif d'application d'effort de l'invention peut présenter en outre,
de façon
5 optionnelle et non limitative, les caractéristiques suivantes, prises
seules ou en l'une
quelconque des combinaisons techniquement possibles:
- le dispositif comprend en outre des moyens de rappel configurés pour
exercer
une force de rappel sur l'élément magnétique mobile tendant à déplacer
l'élément
magnétique en position rapprochée, la force de rappel étant inférieure à une
force
d'éloignement exercée sur l'élément magnétique mobile par les moyens
d'éloignement
quand les moyens d'éloignement sont alimentés.
- les moyens d'éloignement comprennent un solénoïde, le solénoïde étant de
préférence placé à l'opposé du frein magnétique par rapport à l'élément
magnétique
mobile.
15 - les moyens d'éloignement comprennent un circuit magnétique
définissant une
cavité, le circuit étant agencé pour que la cavité reçoive l'élément
magnétique mobile en
position éloignée.
- le fluide rhéologique comprend un fluide magnétorhéologique ou une poudre
magnétique.
20 - le manche de pilotage comprend un bâti, et le frein magnétique
comprend une
pièce fixe montée sur le bâti, la pièce fixe délimitant avec la pièce de
freinage le volume
contenant le fluide rhéologique.
- l'élément magnétique mobile comprend un aimant permanent.
- la pièce de freinage comprend un disque de frein s'étendant selon un plan
25 d'extension, l'aimant permanent s'étendant le long d'un axe perpendiculaire
au plan
d'extension.
- l'élément magnétique mobile est apte à produire au niveau du volume un
champ
magnétique d'induction supérieure à un seuil compris entre 0,1 Tesla et 10
Tesla.
- le dispositif comprend en outre un électroaimant configuré pour générer
un
30 champ magnétique variable au niveau du volume de fluide rhéologique.
- le dispositif comprend en outre un joint mécanique solidaire en rotation
du levier
autour d'un deuxième axe, et un capteur d'effort configuré pour exercer un
couple exercé
sur le joint mécanique autour du deuxième axe.
- le levier de commande entraîne en outre en rotation un arbre
supplémentaire
35 autour d'un troisième axe, et le dispositif comprend en outre :
un frein magnétique supplémentaire apte à exercer un effort résistif pour
empêcher une
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rotation de l'arbre supplémentaire autour du troisième axe, ledit frein
supplémentaire
comprenant un volume de fluide rhéologique supplémentaire,
un moteur de retour d'effort supplémentaire configuré pour exercer un effort
résistif
s'opposant à la rotation de l'arbre supplémentaire autour du troisième axe,
un élément magnétique mobile supplémentaire présentant une position rapprochée
du
frein supplémentaire et une position éloignée du frein supplémentaire,
l'élément
magnétique mobile supplémentaire émettant dans la position rapprochée un champ
magnétique dans le volume de fluide rhéologique supplémentaire, l'élément
magnétique
mobile supplémentaire étant sollicité vers la position rapprochée du frein
supplémentaire,
des moyens d'éloignement supplémentaires configurés pour maintenir l'élément
magnétique mobile supplémentaire dans la position éloignée du frein
supplémentaire.
Selon un deuxième objet, l'invention concerne un manche actif de pilotage
comprenant un dispositif d'application d'effort tel que défini d-avant, et
comprenant en
outre un levier de commande mobile en rotation autour d'un deuxième axe, la
rotation
de l'arbre autour du premier axe étant liée à la rotation du levier autour du
deuxième
axe.
De façon optionnelle et non limitative, ledit manche actif de pilotage peut
présenter les caractéristiques suivantes, prises seules ou en l'une quelconque
des
combinaisons techniquement possibles :
- le manche comprend un arbre mobile en rotation autour d'un premier axe et
relié
à la pièce de freinage du dispositif d'application d'effort,
- le manche comprend en outre un calculateur configuré pour transmettre un
signal
de commande au moteur de retour d'effort, l'effort résistif exercé sur l'arbre
par Le
moteur de retour d'effort au cours du fonctionnement du manche étant fonction
d'une
valeur de consigne d'effort encodée dans le signal de commande.
- la source de courant du moteur de retour d'effort est configurée pour
alimenter
en courant le calculateur, les moyens d'éloignement étant configurés pour être
désactivés
en cas de panne électrique affectant le calculateur.
Selon un troisième objet, l'invention se rapporte à un aéronef comprenant un
tel
manche actif de pilotage.
Selon un quatrième objet, l'invention se rapporte à l'utilisation d'un
dispositif
d'application d'effort tel que défini ci-avant au sein d'un manche de pilotage
d'aéronef,
afin d'empêcher, lors d'une panne affectant la source de courant du moteur de
retour
d'effort, une rotation de l'arbre autour du premier axe.
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DESCRIPTION GENERALE DES FIGURES
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de La
description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui
doit être lue en
regard des figures annexées parmi Lesquelles:
5
La Figure 1 représente de façon
fonctionnelle l'architecture d'ensemble d'un
système de pilotage comprenant un manche de pilotage selon un mode de
réalisation de
l'invention.
La Figure 2 est une vue en perspective du levier de commande et du joint
mécanique du système de pilotage représenté en Figure 1.
10
La Figure 3 est une vue schématique de
côté du manche du système de pilotage
de la Figure 1, ce manche intégrant un dispositif d'application d'effort et
intégrant
notamment deux moteurs de retour d'effort.
La Figure 4 est une vue en coupe d'un frein magnétique selon un exemple.
La Figure 5a est une vue schématique d'un dispositif d'application d'effort
selon
15 un mode de réalisation, dans laquelle un aimant permanent mobile du
dispositif
d'application d'effort est à une position éloignée du frein magnétique.
La Figure 5b est une vue schématique du même dispositif d'application
d'effort,
dans laquelle l'aimant permanent mobile dudit dispositif est à une position
rapprochée du
frein magnétique.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION
Dans toute la suite, on décrira des exemples relatifs à un manche de pilotage
d'aéronef mobile en rotation selon un axe de roulis X et selon un axe de
tangage Y. Le
dispositif d'application d'effort de l'invention s'utilise toutefois, avec les
mêmes
25
avantages, en association avec un manche
de pilotage mobile selon un ou plusieurs axes
de déplacement différents d'un axe de rotation de roulis ou de tangage.
On entend dans toute la suite par loi d'amortissement du frein magnétique
la
relation entre la position angulaire du levier selon un axe de rotation et
l'effort résistif
produit à l'encontre d'un déplacement en rotation autour dudit axe, par
exemple par un
30
moteur de retour d'effort. On entend en
outre par loi d'effort la relation entre la
position du levier et l'effort total restitué sur le levier, qui peut être
résistif ou moteur
(cet effort total prenant en compte l'action d'un ou de plusieurs moteurs de
retour
d'effort et éventuellement l'action de freins).
Sur l'ensemble des figures et dans la description ci-après, les éléments
similaires
35 portent des références alphanumériques identiques.
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Architecture générale du manche de pilotage
On a représenté en Figure 1 une architecture fonctionnelle de système de
pilotage
d'un aéronef, l'aéronef étant notamment piloté selon un axe de roulis et selon
un axe de
tangage. Le système de pilotage représenté comprend notamment un mini-manche
de
5 pilotage. Le mini-manche se trouve typiquement dans le cockpit de
l'aéronef.
Sur cette figure, les traits non fléchés entre deux unités fonctionnelles
correspondent à des liaisons mécaniques. Les liaisons fléchées sont des
Liaisons électriques
et/ou électroniques par lesquelles peuvent être transmises des données ou du
courant
électrique.
10
Le système comprend un levier 1 de
commande. Le levier est monté rotatif selon
un axe X de roulis et un axe Y de tangage du levier, les deux axes étant
orthogonaux. Le
pilote agit sur la position angulaire du levier selon l'axe de roulis et l'axe
de tangage pour
commander des parties mobiles de l'aéronef.
De préférence, le levier de commande 1 est monté sur un joint mécanique 12,
par
15
exemple sur une platine du joint
mécanique. Le joint mécanique 12 peut être monté sur
un carter solidaire du plancher de l'aéronef. Des éléments du joint mécanique
12 sont
solidaires du levier 1 en rotation autour de l'axe de roulis X et des éléments
du joint
mécanique 12 sont solidaires du levier 1 en rotation autour de l'axe de
tangage Y. Un
exemple de joint mécanique 12 sera décrit ci-après.
20
Le système de pilotage comprend en outre
un calculateur 15 et une unité 16 de
commande de vol, ou FCS pour 44 Right Control System .
Des signaux électroniques de position du levier acquis par un capteur 18a de
position angulaire du levier associé à l'axe de roulis X et un capteur 18b de
position
angulaire du levier associé à l'axe de tangage Y sont communiqués à l'unité de
commande
25 16. De façon optionnelle, les capteurs 18a et 18b communiquent également
des
informations de vitesse de rotation du levier 1 selon les axes de roulis et de
tangage. Les
informations de position/vitesse du levier sont traduites par l'unité de
commande 16 en
signaux de commande de pilotage des parties mobiles de l'aéronef.
Conformément à l'invention, le manche de pilotage de la Figure 1 comprend en
30
outre un dispositif d'application
d'effort. Ici, le dispositif d'application d'effort est apte
à exercer un effort résistif s'opposant à la rotation du levier selon l'axe de
roulis et selon
L'axe de tangage. Une fonction du dispositif d'application d'effort est
d'assurer le retour
d'effort ou retour haptique sur le manche, en réponse au maniement du
levier 1 par
le pilote.
35
Le dispositif d'application d'effort
comprend un moteur de retour d'effort 13a
associé à un arbre Al d'axe A. L'arbre Al est un arbre d'entraînement du
moteur de retour
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d'effort 13a. L'arbre Al est lié mécaniquement aux mouvements de rotation du
levier 1
autour de l'axe de roulis X, ici via le joint mécanique 12. Lorsque le levier
1 pivote selon
L'axe de roulis X, l'arbre Al est entraîné en rotation autour de son axe A.
De même, le dispositif d'application d'effort comprend ici un moteur de retour
5 d'effort 13b associé à un arbre d'entraînement A2 d'axe B. L'arbre A2 est
lié à l'axe Y de
tangage du levier. Les moteurs de retour d'effort 13a et 13b sont des moteurs
électriques.
En alternative, le moteur de retour d'effort 13a pourrait être agencé pour
agir
directement sur l'axe X de roulis via son arbre d'entraînement. De même, le
moteur de
retour d'effort 3b pourrait être agencé pour agir directement sur l'axe Y de
tangage.
10 De manière optionnelle et avantageuse, les moteurs de retour
d'effort 13a et 13b
sont des moteurs à entraînement direct, ou - direct drive - selon la
terminologie
anglosaxonne courante. Les moteurs agissent directement sur le joint
mécanique, sans
réduction de vitesse ou renvoi d'angle.
De plus, les moteurs de retour d'effort sont de préférence des moteurs couple,
15 capables de transmettre un couple rotatif important sur les arbres même en
cas de
blocage rotor. On utilise par exemple des moteurs à faible vitesse de rotation
et à fort
couple rotatif.
De préférence, le couple rotatif exercé par tes moteurs de retour d'effort est
contrôlé en fonction d'une information de vitesse de rotation du levier ou de
position du
20 levier.
Le calculateur 15 assure la commande de l'effort résistif fourni par les
moteurs de
retour d'effort 13a et 13b à l'encontre des mouvements de rotation du levier 1
respectivement selon l'axe de roulis X et l'axe de tangage Y. Le calculateur
15 génère et
transmet aux moteurs un signal de commande encodant une consigne d'effort, par
25 exemple une consigne de couple résistif produit par les moteurs.
Le calculateur 15 comprend une interface électronique pour recevoir des
signaux
comportant des informations de position/vitesse du levier et transmettre ces
informations
à l'unité de commande 16. La consigne d'effort est déterminée en fonction des
informations de position/vitesse du levier et/ou en fonction d'autres données.
La consigne
30 d'effort est par exemple calculée selon une loi d'effort prédéterminée
enregistrée dans
une mémoire de l'unité de commande. La détermination de la consigne d'effort
est
réalisée par l'unité de commande 16 et/ou par le calculateur 15.
Le dispositif d'application d'effort comprend un premier frein magnétique 2a
35 agissant sur l'arbre Al et un deuxième frein magnétique 2b agissant sur
l'arbre A2. Le
frein magnétique 2a et le frein magnétique 2b sont aptes à exercer un effort
résistif
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s'opposant à la rotation du levier, respectivement selon l'axe de roulis et
selon l'axe de
tangage, lorsque lesdits freins sont activés. Dans le présent exemple, les
freins
magnétiques 2a et 2b admettent directement comme arbres d'entrée respectifs
les arbres
M et A2 associés aux moteurs de retour d'effort 13a et 13b. Les freins
magnétiques sont
5 ainsi en prise directe sur les arbres d'entraînement des moteurs de
retour d'effort.
Chaque frein magnétique comprend un élément aimantable propre à être aimanté
Lorsqu'un champ magnétique lui est appliqué. Comme il sera vu ci-après, les
interactions
magnétostatiques entre l'élément aimantable et, par exemple, un aimant
permanent sont
de nature à freiner ou à bloquer la rotation relative de l'arbre d'entrée et
de l'arbre de
10 sortie du frein magnétique.
Dans l'exemple de réalisation décrit ci-après, l'élément aimantable est un
fluide
rhéologique. Le fluide rhéologique est un fluide dont la résistance au
cisaillement est
variable en fonction du champ magnétique qui lui est appliqué. Le fluide
rhéologique sera,
dans la suite, un fluide magnétorhéologique dont des particules en suspension
s'alignent
avec les lignes de champ du champ magnétique appliqué. En alternative, le
fluide
rhéologique peut être une poudre magnétique. De manière encore alternative, on
peut
utiliser un disque en matériau ferromagnétique, propre à acquérir de façon
réversible une
aimantation en réponse à un champ magnétique appliqué.
On a également représenté sur la Figure 1 une source de courant 14 fournissant
un
20 courant électrique au moteur de retour d'effort 13a. Ici, la source de
courant 14 fournit
également un courant électrique au moteur de retour d'effort 13b.
En cas de dysfonctionnement affectant la source de courant 14 (par exemple en
cas de panne électrique localisée sur cette source de courant, ou encore de
panne
électrique généralisée), le moteur de retour d'effort 13a n'est pas apte à
exercer l'effort
25 résistif souhaité sur le levier de commande 1 pour s'opposer au
pivotement de ce dernier
selon l'axe de roulis X. Le retour haptique ressenti par le pilote est donc
affecté.
Comme il sera vu ci-après, Le frein magnétique 2a est configuré pour exercer
un
effort résistif sur l'axe de roulis X en cas de panne affectant la source de
courant 14, par
L'intermédiaire de la désactivation des moyens d'éloignement 5a. Les moyens
30 d'éloignement agissent sur la position d'un élément magnétique mobile. Ce
dernier
élément active le frein magnétique 2a lorsque ledit dispositif et ledit frein
sont
suffisamment proches. Le frein magnétique 2a forme une voie de secours
mécanique pour
Le moteur de retour d'effort 13a.
Les moyens d'éloignement 5a sont alimentés en courant par la source de courant
35 14 et subissent donc un dysfonctionnement affectant la source de courant
14.
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De même, le frein magnétique 2b forme une voie de secours mécanique pour Le
moteur de retour d'effort 13b, par l'intermédiaire de la désactivation des
moyens
d'éloignement 5b qui sont alimentés en courant électrique par la source de
courant 14.
En alternative, une première source de courant pourrait alimenter le moteur de
5 retour d'effort 13a et les moyens d'éloignement 5a, et une deuxième
source de courant
pourrait alimenter le moteur de retour d'effort 13b et les moyens
d'éloignement 5b.
Un avantage important de cette construction est que les freins magnétiques se
déclenchent automatiquement, de manière passive, en cas de panne affectant la
source
de courant 14. Ainsi, lors d'une panne qui affecte l'alimentation électrique
des moteurs
10 de retour d'effort, le secours mécanique (ou a back-up -) des moteurs
est assuré sans
aucune intervention humaine ni sans nécessité de paramétrer une commande
spécifique
des freins magnétiques.
Il n'est pas nécessaire de prévoir des unités d'alimentation électrique
additionnelles, de secours , pour activer les freins magnétiques. En effet,
les freins
15 magnétiques sont actionnés par le manque de courant au niveau de la
source de courant
14.
De manière avantageuse, La source de courant 14, sur laquelle sont branchés
Les
moteurs de retours d'effort 13a et 13b réalise également l'alimentation
électrique du
calculateur 15. Par exemple, les moteurs de retour d'effort 13a et 13b sont
directement
20 alimentés par le calculateur 15 lui-même.
Dans ce cas, une rupture ou une défaillance de l'alimentation électrique du
calculateur 15 impactent l'alimentation électrique des moteurs de retour
d'effort d'une
part, et l'alimentation électrique des moyens d'éloignement d'autre part.
Ainsi, les freins
magnétiques 2a et 2b interviennent comme secours mécanique non seulement en
cas de
25 perte d'alimentation des moteurs, mais aussi en cas de perte
d'alimentation du
calculateur. Là encore, l'actionnement des freins magnétiques en cas de
défaillance du
calculateur est passif et ne nécessite ni intervention humaine, ni un organe
de commande
spécifique.
30 De façon optionnelle, le système de pilotage comprend également
des capteurs
d'effort 17a et 17b mesurant respectivement la force exercée par le pilote sur
le levier 1
selon l'axe X et selon l'axe Y. Il peut s'agir de tous types de capteurs
d'effort connus, par
exemple de capteurs capacitifs, piézoélectriques ou résistifs.
De tels capteurs sont notamment utiles si le système de pilotage comprend un
35 mode de pilotage en effort. Dans un tel mode, le levier 1 est immobilisé
en rotation autour
de l'axe de roulis X et de l'axe de tangage Y. L'unité de commande 16 calcule
alors des
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signaux de commande des parties mobiles de l'aéronef en fonction des efforts
appliqués
sur le levier 1 par le pilote.
Dans une architecture alternative, les moteurs de retour d'effort 13a et 13b
pourraient être omis du dispositif d'application d'effort. Les freins
magnétiques 2a et 2b
5
peuvent alors être associés à des
électroaimants émettant un champ magnétique variable,
pour exercer un effort résistif prédéterminé en fonction de la position et! ou
de la vitesse
du levier 1. L'effort résistif dépend d'un champ magnétique émis par les
électroaimants,
ce champ étant déterminé, par exemple par l'unité de commande 16, selon une
loi
d'amortissement.
La Figure 2 représente la partie supérieure d'un manche de pilotage d'un
exemple
de réalisation conforme à l'architecture de la Figure 1, selon une vue en
perspective sur
laquelle les pièces intérieures d'un joint mécanique sont visibles.
Le levier 1 est agencé sur un joint mécanique 12 fixé à un carter 11 solidaire
d'un
15
bâti de l'aéronef. Le joint mécanique 12
est mobile en rotation par rapport au carter selon
Les axes X et Y. Les moteurs de retour d'effort 13a et 13b (non visibles sur
la Figure 2)
sont ici déportés du levier. Les freins magnétiques 2a et 2b sont eux aussi
déportés du
Levier.
Le levier 1 est libre à une extrémité, de sorte à pouvoir être manipulé par le
pilote
de l'aéronef. Le levier 1 est fixé à une première platine 121 du joint
mécanique 12 à
L'autre extrémité. La première platine 121 est mobile en rotation selon l'axe
X et selon
L'axe Y et est liée à une deuxième platine 122 du joint mécanique 12. L'axe X
est lié à la
première platine 121, de sorte qu'un pivotement de la première platine 121
autour de
L'axe Y fait pivoter l'axe X autour de l'axe Y.
25
Le joint mécanique 12 est relié aux arbres
Al et A2 servant d'arbres
d'entraînement aux moteurs de retour d'effort 13a et 13b respectifs (non
illustrés).
L'arbre Al s'étend le long de l'axe A et l'arbre Al s'étend le long de l'axe
B. Dans le
présent exemple, deux transmissions, comprenant chacune un joint de Cardan,
traduisent
un mouvement de rotation du levier 1 selon l'axe X, respectivement selon l'axe
Y, en un
30
mouvement de rotation de l'arbre Al autour
de l'axe A, respectivement de l'arbre A2
autour de l'axe B.
Les moteurs de retour d'effort 13a et 13b sont en prise directe sur Le joint
mécanique 12 via Leurs arbres d'entraînement respectifs. Les moteurs de retour
d'effort
transmettent au levier, via le joint mécanique, un effort résistif ou moteur
en réponse
35
aux mouvements de pivotement du levier 1
par le pilote, selon une loi d'effort ou une loi
d'amortissement prédéterminée.
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Pour un exemple détaillé de structure du joint mécanique 12 et de liaison
mécanique entre ce joint et les moteurs de retour d'effort, on pourra se
référer à la Figure
1 du document FR 3 011 815 et à ta description y afférente.
5 La Figure 3 illustre le manche de pilotage de la Figure 2 vu de
côté.
Sur La Figure 3, le levier de commande 1 se trouve dans une position neutre ou
point neutre . Dans cette position du levier, les commandes de pilotage
n'agissent ni
en roulis, ni en tangage sur les surfaces de contrôle de l'aéronef. Le levier
1 est monté
sur la cabine du cockpit au niveau d'un socle présentant un soufflet 51.
10
Sur la Figure 3, a été représenté en
traits pointillés la position des moteurs de
retour d'effort 13a et 13b. Les deux moteurs de retour d'effort 13a et 13b
sont, dans cet
exemple, de dimensions identiques.
Le socle du levier de commande 1 comporte un boîtier 50 fixe par rapport au
bâti
de l'aéronef. Les éléments réalisant la voie de secours mécanique des moteurs,
15
notamment les freins magnétiques, sont
ici situés sous les moteurs à l'intérieur du boîtier
50. Les arbres d'entraînement Al et A2 se prolongent à l'intérieur du boîtier
50.
Dans cet exemple, les freins magnétiques sont donc situés à l'opposé du joint
mécanique par rapport aux moteurs de retour d'effort.
20 Frein magnétique
La Figure 4 représente un frein magnétique 2a selon un exemple. Le frein
magnétique 2a est illustré selon une vue en coupe passant par l'axe A de
l'arbre Al.
L'arbre Al sert d'arbre d'entrée du frein magnétique 2a.
Le frein comprend une enceinte 24 de forme générale cylindrique. L'enceinte 24
25
est centrée sur l'axe A. Le frein
comprend également un arbre de sertie 23. De préférence,
L'arbre de sortie est coaxial à l'arbre d'entrée.
Ici, l'arbre Al est entraîné par Le moteur de retour d'effort 13a et l'arbre
de sortie
23 est relié au bâti du manche de pilotage. L'arbre Al est donc mobile en
rotation autour
de l'axe A par rapport à l'arbre de sortie 23.
30
Le frein comprend une pluralité de
disques de frein. Les disques de frein sont
compris entre une première paroi étanche 211 et une deuxième paroi étanche 212
de
L'enceinte 24. Les disques de frein comprennent une première série de disques
solidaires
en rotation avec l'arbre Al et une deuxième série de disques solidaires en
rotation avec
L'arbre de sortie 23. Les disques de frein sont percés en leur centre et
centrés sur l'axe
35 A.
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Le long de l'axe A, les disques de la première série de disques alternent avec
les
disques de La deuxième série de disques.
On a représenté en particulier sur la Figure 4 un premier disque 201 solidaire
de
L'arbre Al et un deuxième disque 202 solidaire de l'arbre de sortie 23 (donc
fixe par
5 rapport au bâti ici). Le premier disque 201 fait face au deuxième disque
202.
Entre les faces latérales du premier disque 201 et du deuxième disque 202, on
ménage un volume étanche 220 adapté pour recevoir le fluide magnétorhéologique
22. Le
volume étanche 220 est délimité par le premier disque 201 et le deuxième
disque 202.
Au cours du fonctionnement du manche de pilotage, le fluide magnétorhéologique
10 22 est à l'état liquide. L'étanchéité du volume étanche est de
préférence assurée par des
joints d'étanchéité au niveau d'entretoises entre les disques. Le fluide
magnétorhéologique peut être admis à l'intérieur du volume étanche par
l'intermédiaire
de canaux de remplissage non représentés.
De la même manière, d'autres volumes étanches sont ménagés entre les faces
15 latérales d'autres disques de frein. Le fluide magnétorhéologique 22 est
contenu dans
Lesdits volumes étanches.
Lorsque l'arbre M pivote autour de l'axe A, les disques solidaires à l'arbre
Al de
La première série de disques pivotent par rapport aux disques solidaires à
l'arbre de sortie
23 de la deuxième série de disques, en cisaillant le fluide magnétorhéologique
contenu
20 dans les volumes étanches.
Sous l'effet d'un champ magnétique appliqué, le fluide magnétorhéologique est
aimanté. A L'intérieur du fluide magnétorhéotogique, des particules en
suspension dans
un fluide porteur (typiquement des particules métalliques) s'alignent sous
forme de
chaînes de particules parallèles aux Lignes de champ du champ magnétique
appliqué. La
25 résistance du fluide magnétorhéologique au cisaillement est accrue sous
l'effet du champ
magnétique appliqué.
Le fluide magnétorhéologique 22 tend ainsi à empêcher la rotation du premier
disque 201 par rapport au deuxième disque 202. Le frein à l'état activé
s'oppose donc à
La rotation de l'arbre Al par rapport au bâti de l'aéronef.
30 Le couple résistant exercé par le fluide magnétorhéologique
aimanté est très
supérieur au couple résistant exercé par le fluide magnétorhéologique non
aimanté.
Dans l'exemple de la Figure 4, le frein magnétique 2a est associé en outre à
un
électroaimant 3 configuré pour exercer un champ magnétique variable au niveau
des
volumes étanches de fluide magnétorhéologique, de sorte à faire varier la
résistance au
35 cisaillement du fluide magnétorhéologique. L'électroaimant 3 est par
exemple disposé sur
un côté du frein magnétique 2a, près des volumes étanches contenant le fluide
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magnétorhéologique. L'électroaimant 3 est typiquement utilisé pour simuler une
loi
d'amortissement, en fonctionnement normal du manche.
On a représenté en pointillés une ligne M de champ magnétique généré lorsqu'un
courant électrique circule aux bornes de l'électroaimant 3.
5 En alternative, l'électroaimant 3 peut être omis et la
résistance au cisaillement du
fluide magnétorhéologique peut alors être uniquement modulée en fonction de la
position
de l'aimant permanent mobile 4 qui sera décrit ci-après.
Un avantage de l'exemple de frein magnétique illustré sur la Figure 4 est son
faible
encombrement. Le frein magnétique 2a couple et découple sur commande les
10 mouvements de rotation de l'arbre Al et de l'arbre de sortie 23 autour
de leurs axes
respectifs, par l'intermédiaire d'un faible nombre de composants mécaniques.
Ce frein
magnétique présente en outre de bonnes performances de transmission du couple
résistif.
De préférence, le dispositif d'application d'effort est dépourvu d'organes de
transmission mécanique, par exemple des éléments de renvoi d'angle ou des
éléments
15 réalisant une réduction de vitesse, entre le frein magnétique 2a et
l'arbre Al du moteur
de retour d'effort 13a. Notamment, le dispositif d'application d'effort est
préférentiellement dépourvu de renvois d'angle entre le frein magnétique et le
moteur
de retour d'effort.
Des avantages de cette construction sont un encombrement réduit du frein
magnétique, une bonne transmission du couple résistif sur le levier et une
bonne
ergonomie générale du mini-manche intégrant ce dispositif, du fait de
l'absence de
variations de couple parasites.
Un avantage additionnel est l'absence de pièces supplémentaires génératrices
de
friction entre le frein magnétique et l'arbre moteur. La durée de vie du frein
magnétique
25 est améliorée et la présence du dispositif d'application d'effort a un
impact peu important
sur les plages de débattement angulaire du levier.
En alternative, des renvois d'angle ou des pièces réalisant une réduction de
vitesse
de rotation peuvent être prévus, entre le ou les arbre(s) d'entrée d'un frein
magnétique
ou des deux freins et le ou les arbre(s) d'entraînement du ou des moteur(s) de
retour
30 d'effort.
Dispositif magnétique mobile et moyens de déplacement de l'élément magnétique
mobile
La Figure 5a illustre schématiquement des éléments d'un dispositif
d'application
d'effort conforme à l'architecture de la Figure 1. Cette figure illustre un
état du dispositif
35 en cours de fonctionnement normal du manche de pilotage. On a représenté le
frein
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magnétique 2a assurant le secours mécanique du moteur de retour d'effort 13a
(non
illustré sur la figure), ainsi que des moyens d'actionnement du frein
magnétique 2a.
Pour plus de concision, on décrira uniquement dans ta suite le frein
magnétique 2a
et tes moyens d'actionnement qui lui sont associés. On comprendra que dans le
cas où le
5
dispositif d'application d'effort comporte
un autre frein, tel que le frein magnétique 2b,
ce dernier est de préférence associé à des moyens d'actionnement similaires.
Les moyens d'actionnement du frein comprennent ici un électroaimant 3, un
aimant permanent mobile 4, des moyens 5a d'éloignement de l'aimant permanent
mobile
10
par rapport au frein magnétique, un
circuit magnétique 6 et des moyens de rappel de
l'aimant.
L'aimant permanent mobile 4 est, dans le présent exemple, une barrette
aimantée
rectiligne comprenant un pôle Nord référencé N sur la figure, et un pôle Sud
référencé S.
La barrette rectiligne s'étend longitudinalement le Long d'un axe C.
15
De préférence, l'axe C est perpendiculaire
par rapport aux plans d'extension des
disques de frein du frein magnétique 2a. L'un de ces plans porte la référence
P sur la
Figure 5a. Ainsi, le champ magnétique produit par l'aimant permanent mobile 4
au niveau
des disques de frein est sensiblement dirigé orthogonalement aux surfaces
desdits disques
dans la zone contenant le fluide magnétorhéologique.
20
L'aimant permanent mobile 4 constitue un
élément magnétique mobile. D'autres
dispositifs mobiles aptes à émettre un champ magnétique peuvent être utilisés
en
complément ou à la place de l'aimant permanent mobile 4.
En fonction de la distance entre l'aimant permanent mobile 4 et le fluide
magnétorhéologique contenu dans le frein magnétique 2a, le champ magnétique
appliqué
25
dans les volumes occupés par le fluide
magnétorhéologique est plus ou moins intense.
L'effort résistif exercé par ledit frein sur l'arbre Al est donc plus ou moins
important
selon ladite distance.
L'aimant permanent mobile 4 est associé à des moyens de rappel compris dans le
dispositif d'application d'effort, qui tendent à rapprocher l'aimant du frein
magnétique
30 2a. Ici, les moyens de rappel sont constitués d'un ressort 7.
Une première extrémité du ressort 7 est reliée à l'aimant permanent mobile 4,
typiquement en un point situé au milieu de l'aimant permanent mobile 4 si ce
dernier est
une barrette aimantée. Une deuxième extrémité du ressort 7 est reliée à une
pièce
solidaire du bâti de l'aéronef.
35
Dans la position illustrée sur la Figure
5a, le ressort 7 travaille en détente et exerce
une force de rappel qui tend à pousser l'aimant vers le frein magnétique la.
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Dans un mode de réalisation alternatif, on peut utiliser un deuxième aimant
permanent pour solliciter l'aimant permanent mobile 4 dans une position
rapprochée du
frein. Tout moyen apte à solliciter l'aimant permanent mobile 4 vers la
position
rapprochée, ne nécessitant pas une alimentation électrique pour exercer cette
5 sollicitation sur l'aimant permanent, peut être utilisée en combinaison
ou à La place des
moyens de rappel.
En outre, l'aimant permanent mobile 4 est associé à des moyens d'éloignement
compris dans le dispositif d'application d'effort, qui tendent à éloigner
l'aimant du frein
10 magnétique 2a.
Les moyens d'éloignement maintiennent l'élément magnétique mobile (ici
L'aimant) en position éloignée du frein magnétique 2a lorsque les moyens
d'éloignement
sont alimentés en courant électrique, comme illustré sur la Figure 5a.
L'aimant étant en position éloignée du frein magnétique 2a, le champ
magnétique
15 appliqué au niveau des volumes occupés par le fluide magnétorhéologique du
frein
magnétique 2a est insuffisant pour aimanter ledit fluide magnétorhéologique.
Les moyens d'éloignement sont ici constitués par le solénoïde 5a. La polarité
magnétique du solénoïde est choisie de sorte que, lorsqu'un courant électrique
circule
aux bornes du solénoïde, ce dernier exerce une force magnétostatique sur
l'aimant
20 permanent mobile 4 qui tend à le contenir dans la zone où le solénoïde
5a crée un champ
magnétique, c'est-à-dire de sorte à exercer une force de rappel de l'aimant
permanent
mobile 4 vers le solénoïde 5a.
Lorsque le solénoïde est parcouru par un courant électrique, il travaille à
L'encontre des moyens de rappel, ici à l'encontre du ressort. L'induction du
champ
25 magnétique généré par le solénoïde augmente avec l'intensité du courant
électrique qui
Le traverse.
Le solénoïde est dimensionné de sorte que la force magnétostatique qu'il
exerce
sur l'aimant permanent mobile 4 selon la direction d'élongation du ressort
soit supérieure
à la force de rappel exercée par le ressort.
30 Le solénoïde 5a est alimenté par la même source de courant
électrique que le
moteur de retour d'effort 13a, c'est-à-dire la source de courant 14 (non
illustrée sur la
Figure 5a).
A titre d'exemple, une liaison électrique relie le solénoïde 5a et le moteur
de
retour d'effort 13a et le solénoïde est alimenté en courant via cette liaison
électrique.
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De préférence, le solénoïde est placé à l'opposé du frein magnétique 2a par
rapport à l'élément magnétique mobile, c'est-à-dire ici par rapport à l'aimant
permanent
mobile 4.
De façon avantageuse, le solénoïde 5a est associé à un circuit magnétique 6.
5
Le circuit magnétique 6 est solidaire du
bâti de l'aéronef. Lorsque l'aimant
permanent mobile 4 est situé au voisinage du circuit magnétique 6, le circuit
magnétique
6 canalise le champ magnétique produit par l'aimant permanent mobile 4.
Dans le présent exemple, le circuit magnétique 6 présente une forme de U et
comprend un corps central rectiligne au niveau duquel le solénoïde 5a est
positionné, ainsi
10
que deux branches latérales. Le circuit
magnétique 6 s'étend ainsi de part et d'autre du
solénoïde 5a. Les deux branches latérales s'étendent depuis le corps central
vers le frein.
La distance entre les deux branches latérales du circuit magnétique 6 est
supérieure à la longueur de l'aimant permanent mobile 4 selon l'axe C. Les
deux branches
latérales définissent ainsi une cavité, dans laquelle l'aimant permanent
mobile 4 est reçu
15 lorsque l'aimant est en position éloignée du frein magnétique 2a.
Lorsque le champ magnétique de l'aimant est canalisé par le circuit magnétique
6, l'aimant permanent mobile 4 émet un champ magnétique négligeable au niveau
des
volumes occupés par le fluide magnétorhéologique dans le frein magnétique 2a.
Ainsi, le circuit magnétique 6 assure que, lorsque l'aimant permanent mobile 4
est
20
dans une position éloignée du frein
magnétique 2a telle que la position illustrée en Figure
5a, l'aimant permanent mobile 4 ne participe pas à aimanter Le fluide
magnétorhéologique.
En alternative, le dispositif d'application d'effort peut être dépourvu de
circuit
magnétique. La plage de déplacement de l'aimant permanent mobile 4 doit alors
être
25
suffisamment importante pour que l'aimant
puisse atteindre, sous l'action des moyens
d'éloignement, une position suffisamment distante du frein magnétique 2a pour
que le
champ magnétique exercé sur le fluide magnétorhéologique par l'aimant soit
négligeable_
L'électroaimant 3 est optionnel et permet de simuler une loi d'amortissement
sur
Le levier par l'intermédiaire du frein magnétique 2a, au cours du
fonctionnement normal
30
du manche de pilotage. L'électroaimant 3
est disposé au voisinage des disques de frein
contenus dans le frein magnétique 2a. L'électroaimant 3 émet un champ
magnétique
variable en fonction du courant électrique appliqué à ses bornes.
De préférence, l'électroaimant 3 est fixé à un carter de l'aéronef.
L'électroaimant
3 est ainsi solidaire du bâti de l'aéronef.
35
Si le frein magnétique 2a est utilisé
uniquement en secours mécanique ou back-
up w du moteur de retour d'effort 13a, l'électroaimant 3 n'est pas nécessaire.
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La Figure 5b illustre schématiquement le frein magnétique 2a et les moyens
d'actionnement, dans une position distincte de celle illustrée sur la Figure
5a.
Sur la Figure 5b, le frein magnétique 2a est actionné. La position actionnée
du
5
frein correspond à une panne électrique
affectant le moteur de retour d'effort 13a (non
illustré sur la figure).
Dans l'état représenté sur la Figure 5b, la source de courant 14 est
dysfonctionnelle. Le moteur de retour d'effort 13a et les moyens d'éloignement
5a (ici le
solénoïde) sont donc en situation de manque de courant.
10
Le solénoïde est inactivé et n'exerce
donc pas de force magnétostatique sur
L'aimant permanent mobile 4. L'aimant permanent 4 n'est pas sollicité par le
solénoïde
dans un sens d'éloignement par rapport au frein magnétique 2a.
Sous La sollicitation des moyens de rappel, ici du ressort 7 qui travaille en
détente,
15
l'aimant permanent mobile 4 atteint, à
l'équilibre, une position rapprochée du frein
magnétique 2a.
L'aimant permanent mobile 4 n'est donc pas maintenu éloigné du frein lorsque
Les
moyens d'éloignement, ici le solénoïde, ne sont pas alimentés en courant.
Dans la position rapprochée du frein magnétique 2a, l'aimant permanent mobile
4
20 génère un champ magnétique traversant le fluide magnétorhéologique. Ce
champ fige
Ledit fluide et réalise le blocage des disques. De préférence, l'aimant est
apte à produire
au niveau des volumes occupés par le fluide magnétorhéologique un champ
magnétique
d'induction supérieure à un seuil prédéterminé, compris entre 0,1 Tesla et 10
Tesla. Le
seuil prédéterminé correspond au champ nécessaire pour aimanter le fluide
25
magnétorhéologique et coupler l'arbre
d'entrée et l'arbre de sortie du frein magnétique
2a.
Du fait de la rupture ou de la défaillance de fourniture de courant électrique
au
solénoïde, le frein magnétique 2a est déclenché de manière passive. Un effort
résistif,
opposé à la rotation du levier 1 autour de l'axe de roulis X, est exercé sur
l'arbre Al.
Exemple de fonctionnement du dispositif d'application d'effort
On décrit ici un fonctionnement du manche de pilotage intégrant le dispositif
d'application d'effort conforme aux Figures 5a et 5b, à la suite d'un
événement de panne
affectant une source de courant du moteur de retour d'effort 13a de roulis. Le
frein
35
magnétique 2a vient alors en secours
mécanique du moteur de retour d'effort 13a pour
empêcher une rotation du levier du manche de pilotage autour de l'axe de
roulis X.
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On comprendra que si le dispositif d'application d'effort comprend un moteur
de
retour d'effort 13b de tangage et un frein associé, le fonctionnement du
dispositif
d'application d'effort est similaire pour le secours mécanique du moteur de
tangage.
Juste avant la survenance de l'événement de panne, le dispositif est dans
l'état
5 représenté en Figure 5a.
Lors de la défaillance électrique affectant la source 14 de courant, ici lors
d'une
indisponibilité électrique généralisée, les moyens d'éloignement 5a sont
affectés au
même titre que le moteur de retour d'effort 13a. En alternative, l'événement
de panne
peut être une défaillance dans le traitement ou la communication des signaux
de
10 commande comportant la consigne d'effort pour le moteur. Les moyens
d'éloignement 5a
n'exercent alors pas une force d'éloignement suffisante sur l'aimant permanent
4 pour Le
maintenir en position éloignée du frein. Les moyens d'éloignement 5a sont par
exemple
coupés.
Le ressort 7, quant à lui, n'est pas affecté par la défaillance électrique. La
force
15 de rappel exercée selon la direction D (visible sur la Figure 5b) sur
l'aimant permanent 4
est donc maintenue. Il en résulte un déplacement de l'aimant vers le frein.
La plage de déplacement de l'aimant est dimensionnée de sorte que l'aimant
atteigne une position où il exerce un champ magnétique important sur le fluide
magnétorhéologique du frein magnétique 2a.
20 Notamment, dans le cas où le dispositif d'application d'effort
comporte un circuit
magnétique 6, l'aimant permanent 4 est déplacé hors du circuit magnétique lors
de la
rupture d'alimentation électrique des moyens d'éloignement 5a.
Sous l'action de ce champ magnétique, le fluide magnétorhéologique à
l'intérieur
du frein magnétique 2a voit sa résistance au cisaillement accrue. Le frein est
activé.
25 Le frein est dimensionné de telle sorte qu'à la suite de son
activation, le levier soit
bloqué en pivotement selon l'axe de roulis, sous l'effet de la résistance au
cisaillement
du fluide mnnétorhéologique. De préférence, le dispositif d'application
d'effort dispose
d'un autre frein pour bloquer également le levier selon l'axe de tangage.
De façon optionnelle, une fois bloqué, le manche de pilotage passe dans un
mode
30 de pilotage en effort.
Dans le mode de pilotage en effort, le capteur 17a d'effort de roulis et le
capteur
17b d'effort de tangage prennent le relais des capteurs 18a et 18b de position
et/ou de
vitesse sur les axes de roulis et de tangage du levier, pour le pilotage des
parties mobiles
de l'aéronef. Le levier demeure bloqué pendant la durée du mode de pilotage en
effort.
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Le mode de pilotage en effort peut ensuite être désactivé dès lors que la
défaillance électrique affectant la source de courant du moteur de retour
d'effort est
résolue.
Le frein magnétique forme ainsi une voie de secours mécanique, empêchant le
5 manche de pilotage de basculer dans un mode où le pilote peut pivoter
librement le levier.
Le frein magnétique est apte à bloquer la chaîne cinématique du levier.
En alternative, il est possible d'intégrer le frein magnétique à la loi
d'effort
exercée sur le levier en cas de fonctionnement normal du manche de pilotage.
Le frein
magnétique n'est alors pas activé uniquement en cas de rupture d'alimentation
électrique
10 des moyens d'éloignement de l'aimant permanent. Le frein participe au
retour d'effort,
en complément des moteurs électriques de retour d'effort.
Le fonctionnement du dispositif d'application d'effort décrit ci-avant est
avantageux car l'actionnement du ou des freins magnétiques en cas de
défaillance
électrique est passif. Aucune intervention humaine, ni aucun organe de
commande
15 spécifique qui devrait disposer de sa propre alimentation électrique
séparée, ne sont
nécessaires.
CA 03155200 2022-4-19
