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Système de freinage automatique d'un avion à l'atterrissage.
L'invention concerne un système de freinage automatique d'au avion. à l'atterrissage per- mettant de réduire considérablement la longueur de rou- lement. d l'avion sur le sol,en provoquant un freinage approprié sur les roues, ce freinage pouvant être com- biné avec des socs ou béquilles frottant sur le sol.
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Ce système a principalement pour objet de régler automatiquement le freinage de façon telle que les roues ne puissent pas patiner et que l'avion ne puisse pas capoter.
Il permet en particulier de faire varier le moment de freinage appliqué aux roues, soit proportionnellement, soit d'après une fonction donnée de la charge exercée sur les roues par le poids de l'avion.
Dans ce cas, la commande de frein peut être liée au dispositif élastique d'atterris- sage . Cette liaison est constituée de façon telle que plus l'avion est pesant et par conséquent plus la déformation du dispositif élastique d'atterrissage est grande, plus l'action du frein est intense.
Pour que l'avion ne puisse pas capoter, le frein est commandé par la béquille de queue ou par tout autre organe de l'avion situé en arrière des roues et susceptible d'absorber la pesée de l'avion sur le sol de façon telle que le moment de freinage appliqué aux roues croisse d'après une fonc- tion déterminée de la pesée de cet organe sur le sol et par exemple lui soit proportionnel.
Le freinage s'atténue lorsque, l'avion amorçant un capotage, l'organe pèse moins for- tement sur le sol et cesse dès que l'organe quitte le sol, où. dès que la pesée de l'organe sur le sol atteint une valeur minimum déterminée.
Le freinage est ainsi réalisé avec le maximum de sécurité, une progressivité et une continuité parfaite.
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En effet, tandis que le freinage par l'air diminue lorsque l'avion ralentit, le freinage par les roues croit puisque la pesée de l'avion sur le sol s'accroît. Le freinage résultant se trouve être ainsi continu et la ralentissement s'effectue rapidement sans variations brusques. La transmission des maneeu- vres et commandes du freinage sur roues des avions peut être soit mécanique., soit hydraulique.
La description qui va suivre en re- gard des dessins annexée donnes à titre d'exemple, fera bien comprendre la manière dont l'invention est réali sée.
La figure 1 montre schématiquement le dispositif de freinage empêchant l'avion de capoter.
La figure 2 montre schématiquement un dispositif de freinage appliqué à des roues à glis- sière.
La figure 3 et 3bis représentent un exemple de la liaison de la commande de frein au sys- tème amortisseur des roues.
Les figures 4 et 5 montrent une varian- te du dispositif indiqué à la fig. 1.
Les figures 6 et 7 donnent un mode de réalisation schématique d'un dispositif permettant d'assurer sur chacune des roues un freinage indépen- dant de leur charge et proportionnel aux différences de charge sur les roues.
Les figures 8 et 9 montrent comment peut être réalisé pour chacune des roues un freinage qui soit à la fois fonction de sa charge respective et de la différence de charge sur les deux roues.
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La figure 10 représente, en coupe schéma- tique longitudinale ,un côté du dispositif de trans- mission hydraulique.
La figure 11 est une coupe schématique transversale montrant l'appareil diffé- rentiel équilibrant les pressions dans les deux trans- missions.
La figure 12 est une vue analogue à la figure 11 représentant une variante de réalisation.
La figure 13 est une vue de détail du ressort amortisseur de la béquille.
Le dispositif de freinage empêchant l'avion de capoter peut être réalisé comme l'indique la figure 1.
La béquille 1 agit sur le frein 10 par l'intermédiaire du levier 2 pivotant en 3, du ressort de traction 4', de la barre 4, du dispositif 6 ci- après' décrite de la barre 5 du levier coudé 7 pivotant en 8 et da câble 9 fixé en 11 agissant sur les sabots de roue 10. Lorsque la béquille repose sur le sol,elle bande le ressort 4', qui par l'intermédiaire de la transmission ci-dessus, exerce une traction sur le câble 9 qui freine la roue par frottement sur les sa- bots.
Le frein peut être constitué par des sabots frottant sur un tambour comme l'indique la fi- gure 1 à titre d'exemple, mais il peut aussi être réa- lisé de toute autre manière.
Si le poids de la béquille diminue, lorsque l'avion tend à amorcer un capotage, la tension du ressort 4' diminue et l'action de freinage du câble
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9 également, lorsque la béquille quitte le sol, le ressort 4' n'est plus bandé et le freinage cesse.
Le dispositif 6 permet de neutraliser au décollage l'action du freinage de la béquille. Ce dispositif peut être une sorte de tendeur constitué par une gaine métallique commandée par le pilote au moyen d'un volant 12, et portant deux parties filetées en sens inverse où se vissent les tiges 4 et 5. Cette gaîne permet ainsi d'augmenter la longueur de la tige 4-5 et par conséquent de détendre à volonté les com- mandes de frein.
Le dispositif 6 peut être remplacé par tout autre,dispositif susceptible de modifier la longueur de l'ensemble des tiges 4 et 5. Il peut éga- lement servir à tendre les commandes de frein pour bloquer les roues lorsqu'on veut faire tourner le mo- peur au point fixe.
La figure 2 représente à titre d'exemple et pour préciser les idees, le schéma du dispositif de freinage agissant proportionnellement au poids de l'a- vion appliqué à des roues à glissières. L'axe des roues est porté par la pièce 14 coulissant dans les glis- sières 13. Le câble 9 passe sur la poulie 15 dont l'axe est fixé sur la glissière 13; il agit sur le frein 10 et s'attache au point fixe 16 porté par la glissière.
On voit que si le poids de l'avion sur les roues croit, le mouvement relatif des pièces. 13 et 14 augmente la tension du frein.
La liaiso. de la commande de frein à la béquille d'une part et au système amortisseur des roues d'autre part peut être réalisée diversement.
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Les figures 3 et 3bis représentent un exemple de réalisation de ce principe suivant lequel le freinage est proportionnel à la fois à la charge sur la roue et à la charge sur la béquille ou l'organe si- tué à l'arrière de l'avion et encaissant la charge de celui-ci dont il a été question ci-dessus, et cela de façon telle que lorsque cet organe ou béquille quitte le sol, le freinage est supprimé.
La roue 17 montée folle sur l'essieu 27 est freinée par le plateau 18 qui coulisse sans tour- ner sur le même essieu et est poussé par un ressort de compression 20 s'appuyant sur le manchon 21.
Le manchon 21 se visse sur l'es- sieu. 27; il porte une denture 28 engrenant dans la cré- maillère 29 fixée au bâti d'atterrisseur; L'essieu 27 est lié au même bâti par le sandow 30.
Si le poids sur la roue croit, le sandow s'allonge et le mouvement relatif de la cré- maillère et du pignon vissé sur l'essieu le manchon 21 qui se déplace vers la gauche en augmentant la pression du ressort 20 qui commande le freinage en appuyant le plateau 18 sur la roue.
D'autre part, le plateau 18 est solidaire du mouvement de la béquille par l'intermé- diaire de la tige 19; il se déplace dans un sens tel que si la béquille se baisse sous l'action de son ressort de rappel 31, c'est-à-dire si la queue de l'avion quitte le sol, le plateau 18 est tiré vers la droite et le freinage cesse, l'action du ressort 31 étant prépondérant sur celle du ressort 20 quelle que soit la position du manchon 21.
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Un tel dispositif permet bien un freinage proportionnel au poids sur les roues et sur la béquille et qui s'annale si la béquille quitte le sol.
Pour supprimer le.freinage au mtment de l'essor de l'avion, il suffit de raccourcir la tige 19, par exemple par un dispositif du genre précédemment décrit,, pour éloigner continuellement de la roue le plateau 18 quelles que soient les actions de la béquille ou de la roue.
A titre de variante la béquille 1 peut être remplacée par une béquille supplémentaire munie de crocheta labourant le sol, liée au frein comme la béquille 1 et susceptible d'être déclenchée à volon- té par le pilote.
A titre de variante également le perfectionnement suivant ayant pour but de renforcer le freinage en augmentant le poids de l'avion sur la béquille peut être combiné avec le dispositif précédent.
La poutre 25, (figures 4-5)qui porte la queue est articulée autour de l'axe 23 situé à la partie arrière du fuselage.
La partie arrière du fuselage porte une béquille 24 liée au système de freinage sur les roues et pouvant être munie d'un soc destiné à exercer sur l'avion, en frottant sur le sol, un freinage supplé- mentaire.
La poutre 25 est fixée à sa position normale du vol par un sandow ou tout autre dispositif mécanique par exemple unejclavette arrachée au moment de l'atterrissage soit par le pilote, soit par le con- tact du sol.
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A l'atterrissage la poutre 25 s'efface Le soc 24 freine le mouvement de l'avion. Le moment de l'action du poids autour des roues agissant sur le soc 24 se trouve augmenté du fait de l'accroissement du bras de levier d2 résultant de la position inclinée de l'avion (figure 5).
La composante du poids de l'avion agissant sur la béquille 24 est plus grande que si la béquille était disposée sous la queue 26 parce que la distance 1,.. de la béquille 24 à l'axe des roues est in- férieure à la distance 1 de la queue 25 à l'axe des roues.
Les ailes prennent de plus une incidence énorme qui augmente le freinage de l'air (figure 5).
La tringle 19 de la figure 5 ou la tringle 4 de la figure 1 ou tout autre dispositif susceptible de neutraliser le freinage peut être com- mandé soit par la béquille 24, soit par la poutre 25 dans un sens tel que le freinage diminue lorsque la pesée de l'avion sur les organes 24 ou 25 diminue et s'annule lorsque ces organes quittent; le sol.
Une autre disposition donnée égale- ment à titre d'exemple permet d'assurer sur chacune des roues un freinage indépendant de leurs charges et de leurs courses respectives, mais proportionnel aux diffé- rences de charges sur les roues et proportionnel égale- ment aux pesées exercées par la béquille sur le sol.
Une telle disposition a pour but d'éviter outre la apo- tage,que l'avion ne vire brusquement en exécutant ce qu'on
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appelle an "cheval de bois". Dans ce cas, en effet, l'avion penche à l'extérieur du virage en chargeant la roue extérieure et déchargeant la roue intérieureLa disposition du freinage ci-après décrite soppose à ce virage en augmentant le freinage de la roue exté- rieure et en diminuant celui de la roue intérieure. Les figures 6 et 7 en donnant schématiquement un mode de réalisation, Le plateau de frein 32 solidaire du mouve- ment de la béquille par l'intermédiaire du câble 33, d'une façon analogue à celle ci-dessus décrite, est également soumis à l'action du ressort 34 comprimé par le manchon 35 qui coulisse sans tourner sur l'essieu 36.
Une traverse horizontale ou pionnier 37, suspendue à un bâti fixe 39 par des leviers 38 et 38a articulés, s'appuie par ses extrémités sur les man- chons 35 et 35a.
Enfin, les leviers coudés 38 et 38a sont liés respectivement par des ressorts 40 et 40a aux fourches 41 et 4la qui constituent pour chacune des roues le support mobile d'atterrissage Si le train d'atterrissage de l'une des roues se déforme par suite de la charge qu'il subit de la part de la pesée de l'avion (figure 7), il entraînera par l'intermédiaire du ressort de traction 40a ,le levier 38a et la traverse horizontale 37. Cette traverse exercera ainsi une poussée sur le manchon 35a, dont le déplacement provoquera an freinage sur la roue d'autant plus énergique que le ressort sera plus tendu, c'est-à-dire que la charge sur la roue correspondante sera plus grande.
Si les trains d'atterrissage des deux roues ont à subir dès poussées égales et se déforment par conséquent de quantités éga-
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les, les deux ressorts 40 et 40a étant également ten- dus, la traverse 37 restera immobile, et le freinage sera indépendant de la charge sur les roues.
Ainsi se trouve réalisé un système de freinage proportionnel à la différence de charge sur les roues, la roue la plus chargée freinage seule.
En guise de variante du même princi- pe général les deux figures 8 et 9 montrent comment peut être réalisé pour chacune des'roues un freinage qui soit à la fois fonction de sa charge respective et de la différence de charge sur les deux roues.
Le dispositif est le même que celui des figures 6 et 7 avec cette seule différence que la traverse 37 n'agit plus par poussée de ses extrémités sur les manchons 35 et 35a ,mais est liée à ceux-ci par des biellettes 41 et 41a.
La fig. 8 montre la moitié gauche d'un train d'atterrissage sur lequel l'avion n'exerce par son poids qu'une poussée insuffisante à provoquer le freinage, et la figure 9 la moitié droite du même train d'atterrissage subissant de la part de l'avion une poussée équivalente sur les deux roues et où. le jeu des biellettes 40 et 41a assure le coulissemènt sur l'essieu du manchon 35 et 35a pour exercer un frei- nage égal'sur les deux roues.
Si l'une des roues était plus chargée que l'autre l'action de la traverse 37 interviendrait comme dans le cas des figures 6 et 7. Ainsi se trouve donc réalisé un freinage qui soit à la fois fonction de la charge respective de chaque roue et de la diffé- rence des charges des roues.
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La figure If représente schématiquement on exemple de commande hydraulique de freinage sur les roues variant dans le même sens que la pesée de l'avion sur sa béquille, fonction de la différence de charge sur les deux roues de l'avion, et manoeuvrée au gré du pilote.
Le frein est du type à enroulement. Un ruban 101 attaché par une de ses extrémités en un point fixe 105 de la fourche 104, est serré sur le tambour 105 de la roue 102 par un déplacement convenable de son autre extrémité lequel est obtenu par un piston 106 glis- sant dans un cylindre 107 fixé au train d'atterrissage.
Ge piston 106 se déplace sous l'action de la pression d'un liquide remplissant le cylindre et à laquelle s'pppose celle d'un ressort de rappel 109.
Une canalisation générale 108 est re- liée au cylindre 107 par une tuyauterie flexible 110 qui permet le déplacement de la roue lorsque le train d'at- terrissage se déforme. La canalisation 108 est reliée par un branchement à un cylindre différentiel Ìl (dont il sera donné une description ci-après), à un cylindre de commande 112 placé près du poste de pilotage, et à un cylindre 113 faisant partie d'un dispositif commandé par la béquille,
La figure 10 ne représente en entier que la canalisation du système de freinage de la roue gauche de l'avion, celle de la roue droite I08a lui étant identique.
Les deux systèmes de freinage de chaque roue sont indépendants dans l'exemple choisi, en tant que canalisation de liquide, mais sont solidaires par l'intermédiaire des organes mécaniques de la béquille et du dispositif différentiel 111.
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Le cylindre 111 renferme en effet un piston 123 (figure 11) séparant les liquides des cane- lisations 108 et I08a.
Le déplacement de ce piston, li- mité par des butées 125 et I25a, est fonction des différences de charge de l'avion sur les roues. Dans ce but, les tiges 127 et 127a de ce piston sont reliées respectivement par les sandows 124 et 124a à des le- viers coudés 126 et 126a. Chacun des ces leviers est solidaire du déplacement de la fourche du train d'at- terrissage correspondant.
Si les charges sur les roues sont égale s, les courses des fourches le sont égalementfet les sandows 124 et 124a se tendent de quantités égales et d'ont pas d'action sur le piston 123; si les charges sur les roues différent le piston 123 est sollicité du côté de la roue la plus chargée.
Dans le cylindre 113 coulisse un piston 114 sur lequel agit un ressort de compression 115 bandé par l'intermédiaire du levier coudé 116 qui est lui-même commandé par la tige 117.
La tige 117 porte à son extrémité inférieure une boîte 118 contenant un ressort 119 ser- vant d'amortisseur de la béquille 120. La course de la boite 118 est limitée par sa butée sur le châssis 121.
La tige 117 est donc limitée dans ses déplacements par cette butée et la butée 130.
Le ressort 119 permet à la béquille d'avoir une amplitude plus grande, sans modifier son action sur les organes de freinage, action limitée à celle obtenue lorsque la boîte 118 est en butée sur sa cage.
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Ces butées ainsi que les butées 125 et I25a du. cylindre 111 peuvent être réglables. Elles permettent de limiter l'action des freins à un maximum pour évi- ter le blocage des roues lors de l'atterrissage.
Le volume de liquide compris dans la canalisation 108 les cylindres 107, 112 et 114 et la moitié gauche du cylindre 111 est constant, Il en est de même du circuit de freinage de la roue droite qui se compose des mêmes organes.
C'est pourquoi en manoeuvrant par un levier 122 me piston 121 coulissant dans le cy- lindre 112 le pilote peut, à son gré, agir sur les pis- ton 106 et 114 par l'intermédiaire de la colonne de liquide et comprimer les ressorts 109 et 115.
Le pilote peut donc effectuer avec ce dispositif les manoeuvres suivantes :
18 Au point fixe réaliser un blo- quage des roues en poussant vers le bas le piston 121 de façon à refouler dans la canalisation 108 le liqui- de du cylindre 112, en remplir les cylindres 107 et 118, et comprimer ainsi les ressorts 108 et 115. Le frein sera serré d'autant plus énergiquement que la pression exercée par le piston 121 sur le liquide, c'est-à-dire que l'effort du pilote sur le levier 122 sera plus élevé.
2 Au décollage supprimer toute possibilité de freinage quelles que soient les actions de la béquille et les charges sur les roues, en tirant vers le haut le piston 121 de façon à aspirer dans le cylindre 112 le liquide contenu dans les cylindres 107 et 113.
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32,- Au sol en roulant, de virer avec plus de facilité en supprimant le freinage sur la roue extérieure au virage par le moyen précédemment décrit, et en exerçant un freinage sur la roue intérieure au virage par la commande du levier correspondant.
4 En vol préparer l'appareil à frei- ner dès que la béquille prendra contact avec le sol en disposant le piston 121 à une position déterminée de façon à envoyer dans la canalisation le volume de liquide nécessaire à amener le piston 106 à une posi- tion voisine de la position de freinage et la tige du piston 114 en contact avec le ressort 115, mais sans que celui-ci ait de tension.
A l'atterrissage la béquille fléchis- sant sous le poids de l'avion comprime le ressort 119 qui pousse la tige 117, et par le jeu du levier coudé 116 bande le ressort 115; le piston 114 se déplace et envoie du liquide dan la canalisation 108 jusqu'à ce que le piston 106 soit à fond de course, le ruban de frein étant serré sur le tambour; de la tension du ressort 115 dépend l'effort de freinage; ce dernier varie donc en fonction de la charge de l'avion sur la béquille, avec un maximum atteint lorsque la boîte 118 est en butée.
Le fonctionnement décrit pour la roue gauche est identique en ce qui concerne la roue droite.
Si les charges sur les deux roues sont égales, le système différentiel n'agit pas et les roues sont également freinée s, puisque les pressions du liquide des deux canalisations 108 et 108a sont égales.
Si les charges sur les roues diffèrent le piston 123 est sollicité du côté de la roue la plus
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chargée, il augmente la pression du liquide dans la canalisation correspondante et diminue celle de la canalisation de la roue opposée.
Le liquide étant incompressible, si les pistons 106 sont tous les deux à fond de course en position de freinage, à tout'déplacement du pis- ton 123 correspondait des déplacements en sens inverse des pistons 114 et 114a , ainsi que des tensions dif- férentes des ressorts 115 et 115a . La roue la plus chargée subit une augmentatipn de freinage, celle dé- chargée, une diminution de freinage.
La béquille quittent le sol permet au ressort 115 de se détendre. Cette détente entraîne la chute de la pression dans la canalisation 108 et la suppression du freinage ; les alésages des cylindres 107-111 et 113 les courses des pistons 106, 114 et 123, et les positions des butées 15 et 125a étant déter- minées pour que le volume du liquide pénétrant dans le cylindre 113, lorsque la béquille quitte le sol, soit toujours supérieur à celui provenant dgt cy- lindre 111. Il en résulte que, quelles que soient les actions de freinage dues aux rodes, le freinage est annulé dès que la béquille quitte' le sol, ou, en modifiant le tarage du ressort 115 par exemple, dès que la pesée de l'avion sur sa béquille atteint une valeur minima déterminée.
Cette disposition de commande hydrau- lique peur admettre plusieurs variantes permettant de réaliser les différents cas envisagés précédemment en particulier un freinage qui soit fonction de la charge sur les roues au lieu de la différence de charge sur les roues.
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Dans ce cas le dispositif 111 des figures 10 et 11 est supprimé.
Les deux systèmes de freinage des roues sont séparés et comportent chacun un cy- lindre 131 ou 131a destine à remplacer le cylindre 111, comme il est représenté figure 12.
Dans le cylindre 131 relié à la canalisation 108 coulisse un piston 132 qui reçoit son mouvement d'un levier oscillant 134 par l'intermédiaire d'un ressort de compression"!, 133.
Le levier 134 est actionné par la boîte 135 coulissant dans un bâti 136 et renfermant le ressort d'amortisseur 137 de la fourche d'atterrissage 136.
La disposition des organes et leur fonctionnement sont identiques à ceux de la bé- quille, La pression d'huile obtenue par le déplacement de la roue est proportione-lle à la charge de l'avion sur celle-ci et limitée à un maximum lorsque la boîte 135 vient en butée dans son bâti 138.
En remplaçant le levier 134 par une came à profil convenable telle que celle 139 figurée pour la roue droite de la figure 12, on peut obtenir un effet de freinage qui soit une fonction plus ou mons complexe dejla charge sur la roue.
Ces dispositifs divers ne sont don- nés qu'à tijcre d'exemple, des combinations de cames, poussoirs, biellettes, crémaillère ou transmission hydrau- lique pneumatique ou autre pouvant varier à l'infini pour réaliser le principe de l'invention.