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Perfectionnements aux avions.
Cette invention est relative aux avions.
On a déjà proposé d'employer pour les avions des dispositifs de commande irr,éversibles pour actionner des ailerons ou d'autres surfaces de gouverne, afin d'assurer que ces surfaces conservent une position voulue quand le pilote abandonne l'organe de manoeuvre.
Jusqu'à présent, l'emploi de ces dispositifs im- pliquait l'inconvénient que le pilote est incapable d'appré- cier l'intensité et le-sens des forces exercées par l'air sur les surfaces ainsi commandées, tant qu'il n'agit pas sur l'organe de manoeuvre pour le déplacer dans l'un ou l'autre sens.
En outre, durant ces manoeuvres, les sensations varia-
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blés de résistance ou de pression qu'éprouve le pilote sont en général rendues peu exactes par le frottement et le jeu dans les transmissions ; exemple, le jeu dû à l'usure des charnières ou des portées empêche la transmission immédiate des forces et il en résulte que le pilote agit sur les com- mandes de façon heurtée et qu'en outre, si ces commandes sont abandonnées à elles-mêmes pour une raison quelconque, dans certaines positions,l'avion pourrait entrer en vibra- tion, ce qui le rendrait instable.
La présente invention a pour but de procurer une disposition avec laquelle on puisse employer un dispositif de commande irréversible sans s'exposer aux inconvénients précités.
A cet effet, suivant la présente invention, on combine la sur,face de gouverne commandée par l'intermédiaire du dispositif de commande irréversible à une surface auxi- liaire commandée par l'intermédiaire d'un dispositif de commande réversible, la disposition étant telle que la sur- face auxiliaire puisse être utilisée pour faire connaître au pilote les forces agissant sur la surface de gouverne com- mandée par l'intermédiaire du dispositif de commande irré- versible.
Le dispositif de commande irréversible peut compor- ter un mécanisme à charnière irréversible servant à relier une des surfaces de gouverne à une partie fixe de l'avion, et le dispositif de commande réversible peut comporter un mécanisme à charnière réversible servant à relier la surface auxiliaire à une partie fixe de l'avion.
Dans une autre disposition, les mécanismes irréver- sible et réversible peuvent être supportés sur une partie fixe de l'avion et peuvent être reliés positivement aux sur- @
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faces à commander par des dispositifs à tringle et levier ou dispositifs mécaniques analogues.
Le dispositif irréversible, qui peut faire office de charnières ou non, peut être constitué par un écrou dé- plaçable sur une vis, le pas de l'écrou et de la vis étant choisi de manière à assurer l'irréversibilité.
Le dispositif réversible peut être constitué par un mécanisme autre qu'une charnière ; par exemple, ce peut être simplement un levier à pivot tel qu'un levier coudé.
Les dispositifs de commande réversible et irré- versible peuvent être manoeuvrés par un organe de manoeuvre commun par l'intermédiaire d'une transmission à tringle et levier. Cette transmission peut être constituée par un le- vier directement relié, en des points différents, aux dis- positifs de commande irréversible et réversible, de manière que des moments différents s'exercent sur les deux disposi- tifs de commande, les amplitudes des mouvements de bascu- lement des deux surfaces commandées par ces dispositifs étant variées en conséquence.
L'invention est représentée à titre d'exemple sur les dessins annexés, dans lesquels :
Fig. 1 est une vue en plan de l'extrémité arrière du fuselage d'un avion;
Fig. 2 est une coupe longitudinale d'un mécanisme à charnière irréversible et
Fig. 3 en est une vue plus complète, partie en coupe, prise perpendiculairement au plan de la Fig. 2;
Fig. 4 est une coupe longitudinale d'un mécanisme à charnière réversible et
Fig. 5 en est une coupe transversale suivant la ligne V-V de la Fig. 4 ;
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- Fig. 6 est une vue en plan d'une variante;
Fig. 7 est une vue en plan, à plus grande échelle, de la commande irréversible employée dans la disposition de la Fig. 6, et
Fig. 8 est une coupe suivant la ligne VIII-VIII de la Fig. 7.
Sur les Figs. 1 à 5, le chiffre de référence 1 désigne l'extrémité arrière du fuselage d'un avion, 2 dé- signe le plan horizontal arrière et 3 désigne le gouvernail de profondeur principal qui est constitué de deux éléments disposés de part et d'autre du fuselage 1. Chaque élément du gouvernail de profondeur 3 est articulé sur une barre 2' supportée sur le plan 2, par l'intermédiaire d'un dispositif irréversible comme par exemple le mécanisme à charnière irréversible 5 queledemandeur a entièrement décrit et repré- senté dans son brevet n . 427.906.
Les ca.ractéristiques essentielles de la construc- tion de la charnière 5 sont illustrées sur les Figs. 2 et 5. En bref, elle est constituée par une vis 6 agencée pour tourner sous l'action d'une crémaillère 7 manoeuvrable de- puis le poste de pilotage de l'avion et engrenant avec un pignon 8 fixé à la vis; un écrou 9 peut se déplacer suivant la longueur de la vis quand on fait tourner celle-ci et cet écrou actionne deux boutons de manivelle 10, 11 rigide- ment reliés respectivement à deux bras 12 reliés à leur tour au gouvernail de profondeur 3. Le, pas des filets de la vis et de l'écrou est choisi de manière à constituer un dispo- sitif irréversible.
Les crémaillères 7 des deux mécanismes à charnière sont reliés chacun à des organes de manoeuvre, disposés au poste de pilotage, par deux transmissions consti- tuées chacune par une tringle 13 montée à coulissement dans
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des portées 14-14, un levier coudé 15 monté à pivot en 16, et une tringle 17 reliée à l'organe de manoeuvre préci- té disposé au poste de pilotage.
Il est clair qu'un déplacement longitudinal des tringles 13 fait basculer les deux éléments 3,3 du gouver- nail de profondeur autour des axes de leurs charnières. Comme les deux mécanismes à charnière sont irréversibles, les éléments 3, 3 du gouvernail de profondeur ne peuvent pro- duire un déplacement de l'écrou sur la vis et, par consé- quent, ne peuvent déplacer l'organe de manoeuvre disposé au poste de pilotage.
'Suivant 1'-invention, on monte à chaque extrémité extérieure des deux surfaces 3, 3 une surface auxiliaire ou détectrice 18. Ces deux surfaces 18 sont articulées à la barre 2' du plan 2 par un dispositif réversible comme par exem. ple le mécanisme à charnière réversible 19 dont la construc- tion a été décrite en détail par le demandeur dans son brevet n .428.856.
Les caractéristiques essentielles de la construc- tion d'une telle charnière sont illustrées sur les Figs. 4 et 5 des dessins annexés. En bref, elle est constituée par un levier de commande 24 qui, lorsqu'on l'actionne, fait tourner un arbre 25 comportant à son extrémité intérieure un bras de manivelle à bout sphérique 26, et un second arbre 27 disposé perpendiculairement à l'arbre 25 et pourvu lui aussi d'un bras de manivelle à bout sphérique 28. L'ar- bre 27 constitue le pivot d'articulation pour la surface détectrice 18 et il comporte près de ses extrémités deux bras 29 destinés à être reliés à la surface 18.
Les bouts sphériques des bras de manivelle 26, 28 sont reliés entre eux par un organe.30 qui contient deux coussinets sphériques - 31, 32, ayant la forme de plongeurs chargés par un ressort,
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qui maintiennent un des bouts sphériquesserré contre un coussinet sphérique 33 disposé à l'autre extrémité, ce coussinet étant monté de manière réglable dans l'organe 30 pour faire varier la pression exercée par les plongeurs sur les bouts sphériques. Une rotation de l'arbre 25 produit ainsi une rotation correspondante de l'arbre 27. Les leviers de commande 24 des deux mécanismes à charnière 19 sont reliés chacun par une tringle 34 par exemple à un des leviers 15, respectivement aux points 35, 35.
Il est clair que grâce aux charnières réversibles
19,19, les pressions agissant sur les surfaces auxiliaires
18,18, pressions qui sont semblables, ou proportionnelles, à celles agissant sur les surfaces principales 3, 3, se transmettent à l'organe de commande du poste de pilotage, suivant un rapport dépendant de la démultiplication produite entre la crémaillère et le pignon de la charnière et aussi de la position des points 35 où les tringles sont reliées aux leviers 15.
Le pilote se trouve ainsi en état d'apprécier le sens et l'intensité des forces agissant sur les surfaces 3,
18 et il peut ainsi régler la position de ces surfaces de la manière la plus favorable, à tout moment utile, tout en conservant les avantages d'une commande irréversible.
Les Figs. 6 à 8 représentent comment on peut exécuter l'invention en employant des dispositifs irréver- sibles et réversibles qui ne font pas office de charnières entre les surfaces du gouvernail de profondeur et le plan arrière. Sur ces figures, deux dispositifs irréversibles 40 sont montés à l'intérieur du plan 2 de part et d'autre du fuselage. La construction de ces dispositifs irréversibles est représentée en détail sur la Fig. 7 où 41 est un écrou monté pour être déplacé suivant la longueur d'une vis 42 et
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comportant dans un de ses pans une rainure 43 dans laquelle est engagée à coulissement une extrémité d'un levier coudé 45 monté à pivot.
La vis 42 est agencée pour tourner sous l'action d'un pignon conique 46 qui est entraîné par un pignon conique 47 goupillé ou fixé rigidement d'une autre manière sur un pignon droit 48 agencé pour être entraîné par une crémaillère 49.
Comme le montre la Fig. 8, l'autre extrémité du levier coudé 45 est reliée par une tringle 51 à un levier vertical 52 relié au gouvernail de profondeur 3.
Comme le montre la Fig. 6, chaque crémaillère 49 est fixée à une tringle 50 ou en fait partie, et une extré- mité de cette tringle est reliée à un levier coudé 53, tandis que son autre extrémité est reliée à un levier coudé 54 monté à pivot dans une applique 55 et constituant la com- mande réversible. L'autre extrémité du levier 54 est reliée par une tringle 56 à un levier vertical 57 relié à la sur- face 18, de manière analogue à la tringle 51 et au levier 52 représentés sur la Fig. 8.
Tant le dispositif réversible que le dispositif irréversible sont actionnés depuis le poste de pilotage de l'avion par l'intermédiaire d'une transmission constituée par les tringles 58,58 reliées respectivement aux deux leviers coudés 53, 53.
Il est entendu que l'invention n'est limitée en aucune manière à la construction spéciale des dispositifs réversible et irréversible représentés sur les dessins, et que ces dispositifs peuvent être remplacés par des mécanismes équivalents. Ces mécanismes seront le plus souvent disposés dans la partie fixe de l'avion, immédiatement en avant de la surface mobile, et ils constitueront en général un mouve- - ment à arbre intermédiaire avec ou sans démultiplication,
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leur action étant transmise par rotation autour d'axes ayant toute direction voulue.
Les amplitudes des mouvements de basculement des deux surfaces de gouverne 3 et 18 peuvent être différentes l'une de l'autre et elles peuvent varier par exemple selon la position du point d'articulation 35 du levier 15 ou de toute autre manière.
Chacune des surfaces de gouverne 3 et 18 peut, si c'est nécessaire, être constituée par plusieurs surfaces mobiles dont les amplitudes de basculement peuvent être égales ou différentes.
Le dispositif faisant l'objet de l'invention peut aussi bien être appliqué à des gouvernails de direction, ailerons, volets et autres surfaces mobiles de l'avion.
Dans tous les cas, les différences de pression exercée sur les surfaces auxiliaires ou détectrices telles que 18 se transmettent au pilote, qui devra toujours faire un effort pour surmonter la pression, même s'il y a du jeu dans l'arbre intermédiaire actionnant la surface de gouverne principale 3 commandée irréversiblement.
On a décrit dans ce qui précède un dispositif irré- versible comportant une transmission à vis et écrou, mais il est évident qu'on peut obtenir l'irréversibilité voulue, sans sortir du cadre de l'invention, par d'autres moyens,par exemple à l'aide d'un moteur électrique, à l'aide d'un ro- binet ou soupape d'une transmission hydraulique ou pneumati- que ou par un moyen analogue.
Il est évident aussi que les différentes surfaces déplaçables pourraient être équilibrées.
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Improvements to airplanes.
This invention relates to airplanes.
It has already been proposed to use, for airplanes, irreversible control devices to actuate ailerons or other control surfaces, in order to ensure that these surfaces retain a desired position when the pilot leaves the maneuvering member.
Until now, the use of these devices has involved the disadvantage that the pilot is unable to appreciate the intensity and direction of the forces exerted by the air on the surfaces thus controlled, as long as it does not act on the actuator to move it in either direction.
In addition, during these maneuvers, the sensations vary.
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resistance or pressure which the pilot experiences are generally made inaccurate by friction and play in the transmissions; For example, the play due to the wear of the hinges or the bearing surfaces prevents the immediate transmission of forces and it follows that the pilot acts on the controls in a clashed manner and that, moreover, if these controls are left to them- Even for some reason, in certain positions the aircraft could vibrate, making it unstable.
The object of the present invention is to provide an arrangement with which an irreversible control device can be used without being exposed to the aforementioned drawbacks.
To this end, according to the present invention, the rudder surface controlled by means of the irreversible control device is combined with an auxiliary surface controlled by means of a reversible control device, the arrangement being such. that the auxiliary surface can be used to inform the pilot of the forces acting on the rudder surface controlled by the irreversible control device.
The irreversible controller may include an irreversible hinge mechanism for connecting one of the rudder surfaces to a fixed part of the aircraft, and the reversible controller may include a reversible hinge mechanism for connecting the auxiliary surface. to a fixed part of the aircraft.
In another arrangement, the irreversible and reversible mechanisms can be supported on a fixed part of the airplane and can be positively connected to the sur- @
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faces to be controlled by rod and lever devices or similar mechanical devices.
The irreversible device, which may or may not act as a hinge, may consist of a nut that can be moved on a screw, the pitch of the nut and of the screw being chosen so as to ensure irreversibility.
The reversible device can be constituted by a mechanism other than a hinge; for example, it may simply be a pivot lever such as an elbow lever.
The reversible and irreversible control devices can be operated by a common actuator by means of a rod and lever transmission. This transmission can be constituted by a lever directly connected, at different points, to the irreversible and reversible control devices, so that different moments are exerted on the two control devices, the amplitudes of the movements. of tilting of the two surfaces controlled by these devices being varied accordingly.
The invention is shown by way of example in the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 is a plan view of the rear end of the fuselage of an aircraft;
Fig. 2 is a longitudinal section of an irreversible hinge mechanism and
Fig. 3 is a more complete view, partly in section, taken perpendicular to the plane of FIG. 2;
Fig. 4 is a longitudinal section of a reversible hinge mechanism and
Fig. 5 is a cross section taken along the line V-V of FIG. 4;
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- Fig. 6 is a plan view of a variant;
Fig. 7 is a plan view, on a larger scale, of the irreversible control employed in the arrangement of FIG. 6, and
Fig. 8 is a section taken along the line VIII-VIII of FIG. 7.
In Figs. 1 to 5, the reference numeral 1 designates the rear end of the fuselage of an aircraft, 2 designates the rear horizontal plane and 3 designates the main elevator which consists of two elements arranged on either side. of the fuselage 1. Each element of the elevator 3 is articulated on a bar 2 'supported on the plane 2, by means of an irreversible device such as for example the irreversible hinge mechanism 5 which the applicant has fully described and represented. in his patent n. 427.906.
The essential characteristics of the construction of the hinge 5 are illustrated in Figs. 2 and 5. In short, it consists of a screw 6 arranged to rotate under the action of a rack 7 operable from the cockpit of the airplane and meshing with a pinion 8 fixed to the screw; a nut 9 can move along the length of the screw when it is rotated and this nut actuates two crank knobs 10, 11 rigidly connected respectively to two arms 12 connected in turn to the elevator 3. The , the thread pitch of the screw and the nut is chosen so as to constitute an irreversible device.
The racks 7 of the two hinge mechanisms are each connected to operating members, arranged in the cockpit, by two transmissions each constituted by a rod 13 slidably mounted in the cockpit.
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bearings 14-14, an angled lever 15 pivotally mounted at 16, and a rod 17 connected to the aforementioned actuator arranged in the cockpit.
It is clear that a longitudinal displacement of the rods 13 causes the two elements 3, 3 of the elevator to tilt around the axes of their hinges. As the two hinged mechanisms are irreversible, the elements 3, 3 of the elevator rudder cannot produce a displacement of the nut on the screw and, consequently, cannot move the actuator placed at the station. piloting.
According to the invention, there is mounted at each outer end of the two surfaces 3, 3 an auxiliary or detecting surface 18. These two surfaces 18 are articulated to the bar 2 'of the plane 2 by a reversible device as for example. The reversible hinge mechanism 19, the construction of which has been described in detail by the applicant in his patent no. 428,856.
The essential features of the construction of such a hinge are illustrated in Figs. 4 and 5 of the accompanying drawings. In short, it consists of a control lever 24 which, when actuated, rotates a shaft 25 having at its inner end a ball-tipped crank arm 26, and a second shaft 27 disposed perpendicular to the shaft. shaft 25 and also provided with a ball-tipped crank arm 28. Shaft 27 constitutes the pivot of articulation for the sensing surface 18 and it comprises near its ends two arms 29 intended to be connected to the surface 18.
The spherical ends of the crank arms 26, 28 are interconnected by a member 30 which contains two spherical bearings - 31, 32, having the form of plungers loaded by a spring,
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which maintain one of the spherical ends tightened against a spherical pad 33 disposed at the other end, this pad being mounted in an adjustable manner in the member 30 to vary the pressure exerted by the plungers on the spherical ends. A rotation of the shaft 25 thus produces a corresponding rotation of the shaft 27. The control levers 24 of the two hinge mechanisms 19 are each connected by a rod 34 for example to one of the levers 15, respectively at points 35, 35 .
It is clear that thanks to the reversible hinges
19,19, the pressures acting on the auxiliary surfaces
18,18, pressures which are similar, or proportional, to those acting on the main surfaces 3, 3, are transmitted to the control member of the cockpit, according to a ratio depending on the reduction produced between the rack and the pinion of the hinge and also of the position of the points 35 where the rods are connected to the levers 15.
The pilot is thus able to appreciate the direction and the intensity of the forces acting on the surfaces 3,
18 and it can thus adjust the position of these surfaces in the most favorable manner, at any useful moment, while retaining the advantages of an irreversible control.
Figs. 6 to 8 show how the invention can be carried out using irreversible and reversible devices which do not act as hinges between the surfaces of the elevator and the aft plane. In these figures, two irreversible devices 40 are mounted inside the plane 2 on either side of the fuselage. The construction of these irreversible devices is shown in detail in FIG. 7 where 41 is a nut mounted to be moved along the length of a screw 42 and
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comprising in one of its sides a groove 43 in which is slidably engaged one end of an angled lever 45 pivotally mounted.
The screw 42 is arranged to rotate under the action of a bevel gear 46 which is driven by a bevel gear 47 pinned or otherwise rigidly fixed to a spur gear 48 arranged to be driven by a rack 49.
As shown in Fig. 8, the other end of the angled lever 45 is connected by a rod 51 to a vertical lever 52 connected to the elevator 3.
As shown in Fig. 6, each rack 49 is attached to or is part of a rod 50, and one end of this rod is connected to an elbow lever 53, while its other end is connected to an elbow lever 54 pivotally mounted in a bracket. 55 and constituting the reversible control. The other end of the lever 54 is connected by a rod 56 to a vertical lever 57 connected to the surface 18, analogously to the rod 51 and to the lever 52 shown in FIG. 8.
Both the reversible device and the irreversible device are actuated from the cockpit of the aircraft by means of a transmission constituted by the rods 58, 58 connected respectively to the two bent levers 53, 53.
It is understood that the invention is not limited in any way to the special construction of the reversible and irreversible devices shown in the drawings, and that these devices can be replaced by equivalent mechanisms. These mechanisms will most often be placed in the fixed part of the airplane, immediately in front of the moving surface, and they will generally constitute an intermediate shaft movement with or without reduction,
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their action being transmitted by rotation around axes having any desired direction.
The amplitudes of the tilting movements of the two rudder surfaces 3 and 18 can be different from each other and they can vary, for example, according to the position of the point of articulation 35 of the lever 15 or in any other way.
Each of the steering surfaces 3 and 18 can, if necessary, consist of several mobile surfaces, the tilting amplitudes of which can be equal or different.
The device forming the subject of the invention can equally well be applied to rudders, ailerons, flaps and other moving surfaces of the airplane.
In all cases, the differences in pressure exerted on the auxiliary or sensing surfaces such as 18 are transmitted to the pilot, who will always have to make an effort to overcome the pressure, even if there is play in the intermediate shaft actuating the main control surface 3 irreversibly controlled.
An irreversible device comprising a screw and nut transmission has been described in the foregoing, but it is obvious that the desired irreversibility can be obtained, without departing from the scope of the invention, by other means, by for example using an electric motor, using a valve or valve of a hydraulic or pneumatic transmission or by similar means.
It is also evident that the different movable surfaces could be balanced.