<Desc/Clms Page number 1>
Perfectionnements aux appareils de commande automatique des aéronefs.
La présente invention se rapporte à des appareils de commande automatique des aéronefs, et elle concerne de tels appareils possédant un gyroscope azimutal ou un autre appareil indicateur de virage qui commande le gouvernail de l'aéronef et également des moyens pour changer le cap. Le but de la pré- sente invention est de réaliser un perfectionnement de ces ap- pareils qui permette d'exécuter d'une façon simple des virages avec inclinaison transversale.
<Desc/Clms Page number 2>
Conformément à la présente invention, on a prévu un appa- reil de commande, pour aéronef, comprenant des moyens en vue de déceler un virage en azimut de l'aéronef et réglant le trajet de cet aéronef suivant le virage décelé afin de maintenir un cap déterminé (par exemple par commande de gouvernail) , un moyen pour changer le cap et un moyen répondant à une accélération la- térale ou glissement sur l'aile qui agit sur le moyen précité pour modifier le cap afin de commander l'accélération latérale ou glissement sur l'aile lorsque l'aéronef subit une inclinai- son transversale.
Par conséquent lorsque l'appareil fonctionne, il suffit pour modifier le cap d'incliner transversalement l'aéronef de l'angle voulu, et le gouvernail ou un organe ana- logue est mis en action automatiquement pour supprimer le glis- sement sur l'aile et exécuter un virage à inclinaison transver- sale correcte.
Suivant une des caractéristiques de l'invention, on a prévu des moyens pour transférer l'indication du moyen qui ré- pond à l'accélération latérale ou glissement sur l'aile.
Conformément à une autre caractéristique de l'invention, on accouple un moyen de réglage de l'inclinaison latérale dans le but d'effectuer un virage avec les moyens précités servant à transférer l'indication du moyen qui répond à une accélération latérale ou glissement sur l'aile.
L'invention présente encore la caractéristique que le moyen destiné à changer le cap est mis également en action par le moyen destiné à régler l'inclinaison transversale.
Une autre caractéristique de l'invention réside en ce qu'on a prévu un moyen commandé par le moyen réglant l'incli- naison transversale pour mettre hors d'action le moyen précité servant à modifier le cap, lorsqu'on désire assurer un vol rec- tiligne.
Dans un mode d'exécution de l'invention, le moyen des- tiné à déceler le virage de l'aéronef comporte un gyroscope azi- mutal qui commande un servo-moteur pour mettre en action le ou-
<Desc/Clms Page number 3>
vernail et qui possède un moyen de précession qui est commandé par le moyen qui répond à l'accélération latérale ou glissement sur l'aile.
Dans un autre mode de construction le moyen destiné à déceler un virage de l'aéronef comporte un gyroscope azimutal qui commande un servo-moteur destiné à faire fonctionner le gouvernail et la prévision d'un mécanisme asservi ; ce dernier est réglable par la commande par le moyen qui répond à l'accé- lération latérale ou glissement sur l'aile.
Sur le dessin annexé, on a représenté schématiquement, à titre d'exemple, des modes d'exécution déterminés de l'inven- tion.
Sur ce dessin,
La figure 1 est une vue générale d'un appareil de com- mande gyroscopique pour aéronef,
Les figures 2 et 3 sont des vues de détail de l'appa- reil représenté par la figure 1 et
La figure 4 représente un mode d'exécution modifié de l'appareil.
On voit sur les figures.1 à 3 qu'une plateforme 10 est montée à pivotement sur des broches 11, dans un cadre 12, de manière à pouvoir tourner autour d'un axe Y normalement hori- zontal. Le cadre 12 est monté, de façon à pouvoir tourner, sur des tourillons 13, logés dans des paliers 14,fixés dans l'aéro- nef, de telle façon que l'axe X, autour duquel le cadre 12 peut tourner, soit horizontal et dirigé dans le sens de la longueur de l'aéronef. La plateforme 10 est guidée, de manière qu'elle puisse se mouvoir autour de l'axe Y, par une colonne 15 qui pénètre dans 1 une rainure 16 pratiquée dans un guide arqué 17 pivotant autour d'un axe qui coïncide avec l'axe Y lorsque le cadre 12 se trouve dans la position horizontale.
La plateforme 10 porte un gyroscope 100 destiné à influ- encer l'aéronef quant à son inclinaison longitudinale, ce gy-
<Desc/Clms Page number 4>
roscope comportant un rotor 18 dont l'axe de rotation est ho- rizontal et est dirigé dans le sens longitudinal de l'aéronef.
Le rotor 18 est porté par des paliers dans un anneau à la Cardan 19 disposé horizontalement et monté à son tour dans un anneau extérieur à la Cardan 20 pouvant tourner autour d'un axe vertical sur la plateforme 10. L'anneau intérieur à la Cardan 19 est relié par une bielle 21 à une valve 22 qui com- mande une amenée d'air sous pression à un servo-moteur, non représenté, destiné à ajuster à la façon connue les organes ascensionnels de l'aéronef. L'anneau extérieur à la Cardan 20 est déséquilibré par un poids 23 et est relié, par une bielle 24, à une valve 25 commandant une amenée d'air sous pression à un servo-moteur, non représenté, en vue de faire fonctionner le gouvernail à la façon connue.
Sur la plateforme 10 on a monté également un gyroscope 200 pour la commande des ailerons. Ce gyroscope comporte un rotor 30 dont l'axe de rotation est horizontal et est disposé transversalement par rapport à l'aéronef. Le rotor est porté par des paliers dans un anneau intérieur à la Cardan 31 dont le plan est également transversal par rapport à l'aéronef, et cet anneau intérieur à la Cardan est monté à pivotement e dans un anneau extérieur à la Cardan 32 qui est monté à pivo- tement sur la plateforme 10, de manière à tourner autour d'un axe dirigé de l'avant à l'arrière. Cet anneau extérieur 32 est relié par une bielle 33 à une valve 34 qui commande l'arrivée d'air sous pression à un servo-moteur non représenté, destiné à faire fonctionner les ailerons de l'aéronef.
L'anneau inté- rieur 31 est relié par une bielle 35 à une valve détectrice 36, destinée à régler l'amenée d'air à un moteur de précession 37, monté sur la plateforme 10. Ce moteur agit sur l'anneau exté- rieur à la Cardan 32, par l'intermédiaire d'une bielle 38. Sur le cadre 12 est monté une console 40 qui porte une tuyère de décharge 41 pour de l'air sous pression et, vis-à-vis d'elle, une tuyère de réception 42. Une lame 43, mobile entre ces tuy-
<Desc/Clms Page number 5>
ères, règle la pression d'air dans le conduit partant de la tuyère 42. La lame 43 est montée sur un poids 44 que suppor- tent des ressorts 45, reliés à un organe 46 qui est monté sur un axe 47 susceptible de tourner dans le cadre 12, autour de l'axe X.
L'organe 46 porte également un balai de contact élec- trique 48 qui coopère avec un commutateur 49 sur le cadre 12, ce cadre présentant des contacts 50 et 51 d'intercommunication séparés par une pièce isolante 52. Normalement, ce balai 48 re- pose sur cette pièce isolante.
Le balai 48 est relié, par une batterie désignée par 53, à l'une des bornes d'un électro-aimant 54 dont l'autre borne est reliée aux contacts 50 et 51. Une armature 55 commandée par l'électro-aimant 54 est reliée à la tige 56 d'une valve de ren- versement 57.
La valve 57 présente une entrée 58 reliée à la tuyère 42 et une autre entrée 59 à laquelle est amené de l'air sous pression passant par une valve réductrice 60. Suivant la posi- tion de la lame 43 entre les tuyères 41 et 42, la pression d'air appliquée à partir de la tuyère 42 à la valve varie entre des limites qui s'étendent au-dessus et au-dessous de la pres- sion appliquée à l'entrée 59. La valve présente des orifices de sortie 62 conduisant à un moteur 70 destiné à ajuster l'incli- naison transversale, porté par la plateforme 10 et pourvu d'une bielle de commande 71 reliée à l'anneau intérieur à la Cardan 31 du gyroscope 200.
La valve présente d'autres orifices de sortie 72 qui conduisent -a à un moteur 73 de précession azimu- tale relié par une bielle de commande 74 à l'anneau intérieur à la Cardan 19 du gyroscope 100 du gouvernail et des organes ascensionnels. Dans la position d'excitation de l'électro- aimant 54, l'élément mobile 63 de la valve se trouve dans une position où elle relie les entrées 58 et 59 du moteur de pré- cession 73 et, lorsque l'électro-aimant n'est pas. excité, cel- les du moteur d'ajustage 70.
Un des bords de la lame 43 se trouve normalement au centre de la tuyère 41, de sorteque la
<Desc/Clms Page number 6>
différence de pression aux entrées 58 et 59 de la valve a la valeur zéro, en position normale, et une valeur croissante lors d'un déplacement relatif de la lame et des tuyères, le signe dépendant de la direction de ce mouvement relatif.
Avec les appareils objet de l'invention, la commande de l'aéronef, en ce qui concerne le tangage et le roulis, est ef- fectuée par des moyens tels que la poulie et le câble 80, pour faire tourner la plateforme autour de l'axe X, et d'aune autre poulie et le câble 81, pour faire tourner la plateforme autour de l'axe Y. Par suite de la rotation de la plateforme 10 autour de l'axe Y, cette plateforme est déplacée de sa position hori- zontale dans l'aéronef de manière à produire, au moyen du gy- roscope 100 une modification correspondante dans la direction en hauteur de l'aéronef. De même, par la rotation de la plate- forme 10 autour de l'axe X, ce qui l'écarte de sa position ho- rizontale dans l'aéronef, il se produit une commande de l'in- clinaison transversale de l'aéronef.
Lorsque le cadre tourne autour de l'axe X, le déplace- ment relatif de la plateforme 10 et de l'anneau extérieur à la Cardan 32 du dispositif gyroscopique 200 agit sur la valve 54 pour produire un ajustage des ailerons, afin de ramener la plateforme 10 à la position normale horizontale en inclinant transversalement l'aéronef. Cette inclinaison de l'aéronef pro- duit un glissement sur l'aile qui est décelé par le déplacement de la lame 43 par rapport aux tuyères 41 et 42 sous l'action du poids 43. La pression de l'air dans le conduit 58 qui part de la tuyère 42 sera donc augmentée ou diminuée selon le cas.
Du fait que le châssis 12 a tourné dans l'aéronef, le circuit de l'électro-aimant 54 est excité par le balai 48 et par un des contacts 50,51, de sorte que la soupape 57 applique les pressions d'air des entrées 58 et 59 au moteur 73 de préces- sion azimutale. Le moteur transmet un couple à, l'anneau inté- rieur à la Cardan 19 et provoque la précession du rotor. Le mouvement de précession résultant qu'accomplit l'anneau exté-
<Desc/Clms Page number 7>
rieur à la Cardan 20, fait fonctionner la valve 25 pour exciter le servo-moteur et lui faire tourner le gouvernail afin de faire virer l'aéronef dans un sens tel qu'il limite le glissement sur l'aile qui provoque le déplacement précité de la lame 43.
Il s'ensuit que le poids 44, les tuyères 41 et 42 avec lesquelles il est associé et le moteur 73 de précession azimu- tale 73 constituent ensemble un régulateur pour régler l'impor- tance du glissement sur l'aile. Lorsqu'on fait fonctionner l'ap- pareil décrit jusqu'ici, un glissement sur l'aile correspond à chaque virage et ce glissement est proportionnel au degré de virage. Pour réduire cette erreur, on déplace au-dessus de l'axe de rotation du cadre 12, comme on le montre sur la figure 3, la ligne des tuyères 41 et 42 de sorte que, lorsque le cadre 12 s'incline autour de l'axe X pour commencer un virage, onde- place les tuyères par rapport à la lame 43, même si le glisse- ment sur l'aile est nul.
Dans le vol en ligne droite le contact 28 est ouvert et la différence de pression dans les conduits 58 et 59 est appli- quée au moteur 70 de l'ajustage de l'inclinaison transversale afin d'assurer un nivellement correct de la plateforme 10 autour de l'axe X. Si par conséquent la plateforme 10 bascule légèrement autour de l'axe X, la lame 43 se déplace par rapport aux tuyères! auxquelles elle est associée, et la pression dans le conduit 58 n'est plus égale à oelle qui règne dans le conduit 59, de maniè- re que le moteur 70 applique un couple à l'anneau intérieur à la) Cardan 31 afin de faire subir une précession à l'annuau exté- rieur à la Cardan 32 pour modifier l'attitude de l'aéronef jus- qu'à ce que la plateforme 10 soit nivelée correctement autour de l'axe X.
Par l'ajustement du régulateur 81 de l'inclinaison longi- tudinale, la plateforme 10 est déplacée par rapport au gyroscope 100 autour de l'axe de l'anneau intérieur à la Cardan et le mou- vement relatif de cet anneau intérieur à la Cardan et de la pla- teforme 10 qui en résulte commande la valve de manière à produi-
<Desc/Clms Page number 8>
re un mouvement des organes ascensionnels et à faire basculer l'aéronef de façon que la plateforme revienne à la position ho- rizontale. Mais, si la plateforme 10 est légèrement inclinée autour de l'axer, le poids 23 applique un couple à l'anneau ex- térieur à la cardan 20 qui fait subir une précession à l'anneau intérieur à la Cardan 19 et change par conséquent l'attitude de l'aéronef jusqu'à ce que la plateforme soit correctement nive- lée autour de l'axe Y.
On voit donc que la plateforme 10 sur laquelle sont mon- tés les appareils gyroscopiques est toujours ramenée à la posi- tion horizontale quel que soit l'ajustement de l'aéronef de sorte que dans le cas de chaque gyroscope l'axe de précession est maintenu vertical pendant un virage et se trouve par con- séquent dans le même plan vertical que l'axe du rotor.
La console 46 qui porte le balai de contact électrique 48 est montée sur un arbre 47 fixé perpendiculairement au c a- dre 12. Une poulie 82 et un câble peuvent cependant la faire tourner pour produire un virage plan de l'aéronef, cas dans le- quel la poulie 80 est maintenue fixe.
A d'autres points de vue, les gyroscopes 100 et 200 pro- duisent leurs fonctions bien connues et fonctionnent à la façon connue pour commander le gouvernail et les organes ascensionnels ou pour commander les ailerons, respectivement, comme on l'a décrit par exemple au brevet britannique 365.186 et au brevet belge N 403.254.
Il est entendu que des moyens connus peuvent être prévus pour constituer un système asservi à partir de chaque servo- moteur jusqu'à la valve qui lui est associée, bien que pour plus de clarté ces moyens asservis aient été omis sur le dessin.
Le gouvernail de l'aéronef est commandé par le gyroscope 100 qui décèle les virages en azimut de l'aéronef. Dans la cons- truction qui a été décrite plus haut, le changement de cap est effectué par le moteur de précession 73 qui est mis en action automatiquement par le moyen qui répond à l'accélération laté-
<Desc/Clms Page number 9>
rale et qui consiste dans le poids à ressorts 44 et les tuyères auxquelles il est associé.
Dans une variante de construction représentée par la figure 4 le changement de cap est réalisé par la rotation du châssis dans lequel est monté le gyroscope.
On voit sur la figure 4 un gyroscope azimutal pour la commande du cap, gyroscope qui possède un rotor 110 dont l'axe de rotation est disposé horizontalement et qui est monté de façon à tourner dans un anneau horizontal à la Cardan III qui, à son tour, est monté dans un anneau azimutal, ou extérieur, à la Cardan 112. Cet anneau extérieur à la Cardan 112 est monté de façon à pouvoir tourner dans un support 113 relié rigi- dement à une roue hélicoïdale 114 et est relié au moyen d'une bielle 115 à une valve à piston 116 déplaçable dans un cylindre de valve 117 que porte le support 113.
La roue hélicoïdale 114 est supportée par un organe cy- lindrique de distribution 118 monté, de façon à pouvoir tour- ner, dans un bloc 119 qui est fixé dans l'aéronef. Un tuyau d'amenée 120 et des tuyaux de sortie 121 et 122 pour le cylin- dre de valve 117 passent dans l'organe de distribution 118 et communiquent respectivement avec des rainures périphériques 123,124 et 125 qui y sont pratiquées. Des tubes 126 et 127 por- tés par le bloc 119 communiquent respectivement avec les rainu- res 124 et 125 et servent à mener de l'air sous pression aux deux extrémités du cylindre 128 d'un servo-moteur,l'air sous pression étant fourni par un tube 129 à la rainure périphérique 123 du distributeur. La tige de piston 130 du servo-moteur est accouplée au gouvernail pour se commande automatique.
Pour constituer un système asservi, on fait porter à la tige de piston 130 une crémaillère 131 engrenant avec un pignon 132. Le pignon 132 est monté sur un arbre 133 en prise mécani- quement avec le système planétaire 134 d'un différentiel. Un des éléments 135;, de ce planétaire, est monté sur un arbre 136 portant une vis sans fin 137 engrenant avec une roue hélicoï-
<Desc/Clms Page number 10>
dale 114 de sorte que, si l'on suppose que l'autre élément 138 du différentiel est fixe, on obtient un système asservi par ro- tation de la roue hélicoïdale 114.
L'élément 138 du différentiel est monté sur un arbre 139 portant une roue hélicoïdale 140 avec laquelle engrène une vis sans fin 141. Cette vis sans fin 141 est commandée, par l'in- termédiaire d'un train d'engrenages de réduction 142 par un ro- tor 143 qui est mis en mouvement par des jets d'air provenant de deux tuyères 148 et 149 disposées de telle façon qu'elles forcent l'air de frapper les aubes du rotor 143 dans des di- rections qui tendent à faire tourner le rotor dans des sens opposés. La différence de la pression d'air appliquée à ces deux tuyères est commandée par un moyen sensible à l'accéléra- tion, par exemple de la même façon que la différence de pres- sion dans les tubes 72 (figure 1) est co:nmandée par le poids à ressorts 44 et les tuyères auxquelles ce dernier est associé.
Dans ce cas la valve de renversement 57 peut être commandée électriquement par des contacts tels que ceux désignés par 48, 50 et 51 (voir figure 1) disposés de façon qu'ils fonctionnent de la façon décrite plus haut lorsqu'on désire incliner trans- versalement l'aéronef.
Lorsqu'on utilise l'appareil, le gyroscope commande le gouvernail au moyen du servo-moteur 128 et maintient l'aéronef dans son cap. Le mécanisme asservi comprenant l'élément de dif- férentiel 135 et le système planétaire 134 est déplacé par la rotation de l'autre élément, 138, du différentiel. S'il se pm- duisait une accélération latérale ou un glissement sur l'aile, il se produirait une différence de pression aux tuyères 148 et 149 par suite de l'action du pendule 144, et le rotor 143 se- rait commandé dans un sens qui dépend de celui du glissement sur 1' aile. Le rotor 143 commande donc, par l'engrenage démul- tiplicateur 142 et l'engrenage hélicoïdal 141 et 140, l'élément 138 du différentiel de manière à déplacer le système asservi comme il a été dit plus haut.
Il s'ensuit que le gouvernait est
<Desc/Clms Page number 11>
mis en action pour supprimer l'accélération latérale ou glis- sement sur l'aile lorsqu'on incline transversalement l'aéronef pour exécuter un virage. Par conséquent pour modifier 'le cap d'un aéronef, il suffit d'incliner l'aéronef suivant 1''angle nécessaire, et le gouvernail est mis en action immédiatement pour supprimer le glissement sur 1' aile, d'où il résulte qu'un virage avec l'inclinaison correcte est exécuté.
Il est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux constructions décrites ci-dessus, lesquelles peu- vent être modifiées, par exemple par l'emploi d'autres moyens qu'un poids à ressorts pour déceler une accélération latérale ou glissement sur l'aile de l'aéronef.