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Perfectionnements aux systèmes de commande du vol actionnés par la puissance hydraulique
Cette invention se rapporte à des systèmes perfectionnés de commande du vol actionnes par la puissance hydraulique pour avions ou aéronefs. Un avantage reconnu des systèmes actionnés par la puissance réside dans la possibilité d'éliminer toutes les formes de dispositifs équilibrés de gouvernes aérodynamiques, aveo l'économie de poids et la simplification résultantes, Ceci est possible dn fait que l'élément de servo-puissance, s'il est placé près de la gouverne actionnée,peut agir comme élément irréversible.
L'expression "irréversible" n'est pas employée ioi dans le sens que l'élément de puissance ne peut pas être améné à agir dans des directions opposées,mais dans le sens qu'on évite le "battement" ou transmission au pilote de tout accroissement ou inversion de charge appliqué subitement.
Dans certains systèmes de commande, la disposition est telle que le pilote est en mesure d'obtenir la commande manuelle si la puissance hydraulique fait défaut ou est supprimée délibérément, et la présente invention concerne des systèmes de ce genre,et en particulier,de tels systèmes dans lesquels le vérin normal ou autre organe d'aotionnement est déoonneoté mécaniquement du système.
On verra qu'avec de tels systèmes,dans l'état de débraya- ge ou;de puissance supprimée,la servo-puissance ne peut plus .agir comme élément irréversible,et l'un des objets de la présen-
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te invention est de réalisme un système ayant une source substi- tuée d'irréversibilité.
D'après la présente invention,le système de commande du vol actionné par la puissance hydraulique pour gouverne d'avion ou aéronef possède u4 bis, tage disposé normalement pour actionner la gouverne au moyen d'un @@@ élément tel qu'tn vérin actionné par la pression hydraulique,cet élément étant disposé pour faire partie d'une liaison mécanique entre la commande du pilote et la gouverne ou être remplacé opératoirement par cette liaison,pour l'actionnement manuel de cette gouverne,par exemple lorsque la pression hydraulique n'agit pas,système dans lequel est prévu un élément hydraulique irréversible indépendant disposé de telle sorte que quand la pression hydraulique n'agit pas,cet élément n'intervient pas dans la commande manuelle de la gouverne par le pilote,
mais résiste à toute action inverse de la gouverne sur cette commande manuelle du pilote,indépendamment du sens du mouve- ment de celle-ci.
L'élément irréversible peut comprendre un vérin hydraulique ayant un piston et un cylindre,dont l'un est fixé à l'avion ou aéronef et l'autre est relié à la gouverne,une soupape distribu- trio reliée opératoirement à la commande du pilot et une soupape de bye-pass ou dérivation maintenue normalement ouverte pour per- mettre la communication du fluide entre les faces opposées du piston et rendre ainsi inactif le vérin de l'élément irréversible tant que la pression hydraulique de l'avion est appliquée.
La soupape distributrice et la soupape de bye-pass peuvent être placées à l'extérieur du cylindre de vérin.
Comme variante,l'élément irréversible peut comprendre un vé- rin hydraulique ayant un piston et un cylindre,dont l'un est fixé à l'avion et l'autre est relié à la gouverne,et une soupape d'ac- tionnement disposée à l'intérieur du vérin et reliée opératoire- ment à la commande du pilote.
, L'un ou l'autre élément irréversible peut être actionné par
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un dispositif à mouvement perdu ménagé dans le biéletage relié à la commande du pilote.
Des formes de réalisation de l'invention seront décrites avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
La Fig.l est une élévation latérale d'une partie du sys- tème de commande,
La Fig.2 est un plan schématique en coupe de cette partie,
Les Fig.3,4 et 5 sont des élévations latérales sohémati- ques partielles avec des parties ré-arrangées pour la clarté et partiellement en coupe,
La Fig.6 est une élévation en coupe d'un servo- déclencheur ,
La Fig.7 est une coupe longitudinale d'une variante de construction,représentée arrêtée dans la position neutre,
La Fig.8 est une élévation latérale de la même construc- tion, avec cassure pour montrer la soupape actionnée pour le retrait,
et
La Fig.9 est une vue partielle en perspective d'un biéle- tage comprenant la variante de construction.
Une forme de système de commande auquel l'invention peut être appliquée sera décrite avec référence aux Fig.l à 6. Deux leviers,désignés "levier de vérin" 10 et "levier de soupape* 11 respectivement pour des raisons qui apparaîtront plus loin, sont montés sur un pivot commun 12 disposé sur le bâti de l'avion ou aéronef,lequel est indiqué pour la commodité par la barre 13 en Fig.l. Le levier de vérin 10 est muni d'un bouton 14 qui passe dans une courte fente arquée 15 ménagée dans le levier de soupape 11,la disposition étant telle que le levier de vérin 10 peut se déplacer d'un petit angle dans l'un ou l'autre sens indépendamment du levier de soupape Il,après quoi le bouton 14 frappe contre l'une ou l'autre des extrémités de la fente 15,
et les leviers 10 et 11 se meuvent alors comme un seul. Le levier de soupape 11 est ainsi libre d'avoir un
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certain mouvement perdu par rapport au levier de vérin 10.
Un biéletage de commande 16 partant de la commande du pilote est relié à l'extrémité libre du levier de soupape 11,et un biéletage 17,18 destiné à actionner la gouverne 19 à commander est relié à l'extrémité libre du levier de vérin 10.
L'élément irréversible comprend un vérin hydraulique dont le piston 21 est articulé en 22 à une partie du bâti de l'avion, et le corps 20 est articulé en 23 au levier de vérin 10 près de l'extrémité libre de celui-ci.Le vérin est commandé par une sou- pape distributrice 24 ayant un piston-tiroir 25 articulé au leviez de soupape 11 en 36,au même rayon que le pivot 23 du corps de vérin 20 articulé au levier de vérin 10.
La Fig.l montre ce pivot 26 au rayon réel,mais en Fig.3,4 et 5 il est déplacé de telle sorte que la représentation schématique du vérin en plan en coupe peut comprendre le biéletage. La soupape 24 et ses lumières 27, 28 sont disposées pour constituer un circuit hydraulique fermé indépendant afin de permettre au fluide de s'écouler,au choix, de chaque extrémité du cylindre 20 à l'autre extrémité,mais non simultanément dans l'autre sens. a cet effet,des soupapes de non- retour 27a,28apoussées par ressorts sont disposées à côté des lumières 27,28 et la tige de piston 25a du piston 25 comporte un passage de transfert 25b ayant des lumières 25c en communion- tion avec l'intérieur de la chambre de la soupape 24.
Les extrémités du cylindre de vérin 20 sur les faces oppo- sées du piston de vérin 21 sont aussi reliées ensemble par un conduit 29 dans lequel se trouve une soupape de bye-pass 30 main- tenue normalement ouverte pour permettre la communication entre ces extrémités. La soupape 30 (voir Fig.2) consiste en un piston- tiroir 31 ooulissable dans un corps de soupape 38,le piston-tiroir étant poussé par un ressert de compression 33 qui tend à fermer le bye-pass,et à la pression du ressort s'oppose,sur l'autre face du piston-tiroir 31,la pression hydraulique venant du circuit hydraulique normal de l'avion,auquel le corps de la soupape de bye-pass est relié par un.conduit 34.
Ainsi,tant que la pression A
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hydraulique normale s'exerce, la soupape de bye-pass est mainte- nue ouverte,mais lorsque cette pression ne s'exerce pas,soit par déficience, seit par suppression intentionnelle,la spupape de bye-pass 30 est fernée par le ressort:3
Le piston 21 possède une tige creuse 21a qui oontient un piston récupérateur 21b poussé par un ressort de récupérateur 21c, l'intérieur creux de la tige 21a comportant un passage 21d dirigé radialement jusqu'à la périphérie du piston 21.
Comme le vérin 20 et ses organes associés constituent un circuit hydrau- est lique fermé,il nécessaire de prévoir des moyens pour compenser l'augmentation et la diminution volumétriques du contenu de liquide,déterminées par des variations de température, le res- sort de récupérateur 21c exerce une charge sur le piston récupé- rateur 21b qui transmet la charge à la oolonne de fluide à l'in- térieur de la tige creuse ±la qui est en communication avec une gorge annulaire 21e du piston 21 à travers le passage 21d.
L'augmentation de température fait que la pression du flu- ide dans le vérin irréversible 20 dépasse la pression exercée sur le fluide récupérateur sous l'influence du ressort 21c. Le fluide s'écoulera donc du vérin 20dans la tige creuse 21a jus- qu'à ce que la pression du vérin et la pression du ressort de récupérateur s'équilibrent.
Sous l'influence d'une diminution de température la pres- sion du fluide dans le vérin 20 devient moindre que la pression du fluide dans le récupérateur ±la et le fluide s'écoulera du récupérateur 21a dans le vérin 20 par infiltration de la gorge 21e, entre le piston 21 et la paroi du vérin,vers les chambres du vérin 20.
De l'autre coté du levier de vérin 10 et du levier de soupape 11 se trouve un vérin de puissance 35 disposé normale- ment pour, actionner la gouverne. Le corps 36 du vérin de puis- sance est articulé au levier de vérin 10 en 83,au même rayon que le vérin 20 de l'élément irréversible,tandis que la soupape )*\ distributrice 37 du vérin de puissanoe 35 est articulée au
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levier de soupape par une tige 38 au pivot 39 au même rayon que ir le pivot 26 de la soupape 24 du vérin 20 de l'élément réversible.
Le piston 40 du vérin de puissance possède une tige de piston 41 comportant une encoche 48.l'extrémité externe de la tige 41 étant montée à coulisse clans un élément servo-déclencheur 43qui sera décrit ci-après,et cet élément est articulé,en un point 44 situé sur l'axe de la tige de piston 41 du vérin de puissance, à une extrémité d'an levier 45 désigné "levier de sensation arrière" qui est articulé, en un point 46 de sa longueur,eu bâti de l'avion indiqué à titre d'exemple par la barre 13.
L'astre extrémité du levier de sensation arrière 45 est reliée en 47 à une biellette 48 qui,à son tour,est reliée en 49à l'extrémité libre d'un pro- longement du levier de soupape 11 sur le coté du support 12 de celui-ci éloigné de l'extrémité libre à laquelle est relié le biéletage de oommande 16 du pilote.
Le servo-déolenoheur 43 (voir Fig.6) consiste en un corps 50 comportant un passage 51 pour recevoir à coulisse la tige de piston 41 du vérin de puissance 35. Dans un évidement 52 du corps 50 et à côté du passage 51 est monté à pivot un organe à deux bras conformé de manière semblable à un levier coudé dont un bras 53 est à peu près parallèle au passage 51 et porte à son extrémité libre un beo saillant 64 disposé pour pénétrer dans l'encoche 42 de la tige de piston 41 du vérin de puissance et verrouiller cette tige par rapport au corps 50 du servo-déolen- oheur lorsque ce bec se trouve dans l'enooohe 42.
L'autre bras possède une tête arrondie 55 qui est embrassée par un pis- ton 56 ooulissable dans un passage 57 s'étendant en dedans du corps 50 et parallèle au Passage 51 qui reçoit la tige de piston 41 du vérin de puissance.
Un ressort de compression 58 est dispos dans ce second passage 67 et prévu pour pousser le piston 56 pour déplacer les bras 53,55 autour du pivot 59 de manière à déplacer le bec saillant 54 hors de l'encoche 42 de la tige de piston 41 du vérin de puissance 35,tandis qu'à l'autre extremité @
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du passage 57 se trouve une tubulure 60 disposée pour être reliée par un conduit 61 à la source de pression de l'avion pour fournir le fluide sous pression à appliquer contre le pis- ton 56 du servo-déclencheur 43 et pousser le bec 54 dans l'enoo- che 42 contre la pression du ressort 58.
Ainsi, tant que la pres- sion hydraulique du système principal agit, le beo 54 est mainte- nu dans l'encoche 42 et la tige de piston 41 est tenue verrouil- lée par rapport au corps 50 du servo-déclencheur.
Pendant le fonctionnement normal, Fig.2 et 3,lorsque la pression hydraulique du système principal de l'avion agit, la soupape de bye-pass 30 est maintenue ouverte,et le fluide hydrau- lique peut donc passer librement d'une faoe à l'antre du piston 21 du vérin de l'élément irréversible. Cet élément est donc inao- tif et n'exerce aucune influence sur le système dans son ensemble Le mouvement communiqué au biéletage de commande 16 du piston déplace ie levier de soupape 11,d'abord indépendamment du levier de véri 10,et pendant ce premier mouvement indépendant la sou- @ pape distributrice 37 du vérin de puissance 35 est aotionnée pour admettre au vérin le fluide sous pression.
Puisque le servo- déclencheur 43 maintient verrouillée la tige 41 du vérin de puissance 35,ce vérin actionne le levier de sensation arrière 45, la biellette 48,le levier de soupape 11,le levier de vérin 10 (qui se déplace à ce moment d'une pièce avec le levier de soupape et le biéletage de commande 17,18 de la gouverne 19 à actionner, produisant en même temps une "sensation" sur le biéletage de commande du pilote.
Si la pression hydraulique du système principal fait défani ou est supprimée intentionnellement,la soupape de bye-pass 30 est aussitôt fermée et le servo-déclencheur 43 est alors actionné par son ressort 58 pour dégager la tige de piston 41 du vérin de puissance par rapport au corps 50 du servo-déolenoheur.Le vérin de puissance 35 est ainsi non seulement inaotif,mais encore cou- lissable librement comme un ensemble,et n'exerce donc plus d'in-
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finança sur le système .
Lorsque le biéletage de commande 16 du pilote est actionné, il agit sur le levier de soupape 11,et après que le mouvement perdu du bouton 14 et de la fente 15 a été rattrapé.sur le levier de vérin 10 et,par suite,sur le biéletage de commande 17,18 allant à la gouverne 19 qui est ainsi actionnée de manière pure- ment mécanique et manuelle.
Par suite du mouvement perdu,le mou- vement @@ du levier de soupape 11 par le biéletage de commande 16 du pilote actionne la soupape 24 du vérin 20 de l'élément é irréversible pour permettre au cylindre de ce vérin d'être déplace sans résister à l'actionnement de la gouverne,le fluide passant, par exemple,de l'extrémité gauche du corps de vérin 20 par la lumière 37,la lumière adjacente 251,le Passage de transfert 25b, en retour à travers la soupape de non-retour 28a dans l'extrémi- té droite du corps de vérin 20,les lumières d'extrémité 25c étant prévues pour empêcher le fluide d'être emprisonné derrière les parties pleines d'extrémité du piston-tiroir.
En même temps, cependant,il y a résistance à toute action inverse produite par la gouverne 19 sur le biéletage 17,18,puisque se trouve fermée celle des lumières @@ soupape 87,88 du vérin de l'élément orré- versible propre à l'écoulement dans l'autre sens,arrêtant ainsi le vérin 20 contre toute tendance de la gouverne 19 à actionner le biéletage de commande 16 du pilote.
Ce fonctionnement s'effectue indépendamment du sens dans lequel est déplacé le biéletage de commande 16 du pilote.
Dans la variante représentée dans les Fig.7,8 et 9,la soupape distributrice pour le vérin de l'élément irréversible est disposée au centre, c'est-à-dire à l'intérieur du piston da vérin.
Le corps de vérin 62 estbarticulé en 22 au bâti de l'avion et porte en dedans un piston 63 comportant des passages 64,65 ménagés de chaque coté de celui-ci. Le piston 63 est solidaire d'une tige de piston creuse 66 articulée en 67 au levier de vérin 10,et à l'intérieur de la tige de piston 66 coulisse une
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tige de soupape 68 articulée en 69 au levier de soupape 11.
La tige de soupape 68 est faite solidaire d'un piston- tiroir 70 fisposé à l'intérieur du piston creux 63,et les pistons 63,70 possèdent des tiges correspondantes 66a, 58a respectivement sur l'autre faoe,la tige de piston 66a étant ooulissable dans une partie réduite 62a du corps de vérin 62 et le tige de piston 68a coulissable dans la tige de piston 66a.
Le piston-tiroir 70 comporte des passages 71 qui oommuni- quent aveo une galerie annulaire 72 ayant des trous de décharge 73 qui communiquent avec l'intérieur creux 74 de la tige de pistez 68,un piston récupérateur 75 et un ressort de récupérateur 76 étant disposés à l'intérieur de cette tige de piston dans un but analogue à ce qui a été décrit aveo référence à la Fig.2
L'extérieur des tiges de piston 66,66a est muni de oollets 77,77a, qui servent de butées pour des ressorts 78,78a poussant des soupapes de non-retour 79,79a contre des passages 80,80a..
Dans la position représentée en Fig.7.le vérin 62 et les soupapes annexes sont arrêtés à la position neutre et le fluide ne peut pas s'écouler d'une faoe à l'autre du piston 63. Sous l'influence d'un changeaient de température, cependant,le fluide peut s'écouler dans ou hors de la ohambre de récupérateur 74 par infiltration à travers les parties pleines des soupapes jusqu'à de que la pression du vérin et la pression du récupérateur s'équi- librent.
La Fig.8 montre les soupapes actionnées pour faire revenir le vérin 62,en raison du mouvement perdu entre le levier de sou- pape 11 et le levier de vérin 10. Le (fluide peut passer de l'ex- trémité droite du vérin par les passages 65,72,71,80 et la soupape de non-retour 79,permettant au piston 63 d'être déplacé vers la droite.
Il est à remarquer que le système conforme à la présente invention évite les inconvénients qu'on rencontrerait si l'élément irréversible était combiné aveo le vérin de puissance normal.
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Ainsi,comme le fluide pourrait s'échapper du vérin de puissance si le système principal faisait défaut,son arrêt à fluide serait oompromis. En outre,comme le vérin de puissance est complètement déconnecte mécaniquement dunsystème, une sauvegarde est réalisée contre la saisie du vérin. Un autre inconvénient dans l'utilisa- tion du vérin de puissance principal comme élément irréversible est que la section des lumières devrait être considérablement accrue afin d'avoir une résistance de fluide suffisamment faible pendant l'actionnèrent manuel.
L'invention peut être appliquée à d'autres types de sys- tèmes de commande. Par exemple,elle peut être appliquée au sys- tème décrit dans la demande de brevet anglaise en instance N 8392/1946 du 24 Janvier 1946 complétée le 24 Décembre 1946 aux noms ae The Fairey Aviation Co. Ltd. et de C. R. Churn.
REVENDICATIONS
1- Un système de commande du vol actionné par la puissance hydraulique pour gouverne d'avion ou aéronef ayant un biéletage disposé normalement pour actionner la gouverne au moyen d'un élément tel qu'un vérin actionné par la pression hydraulique,cet élément étant disposé pour faire partie d'une liaison mécanique entre la commande du pilote et la gouverne ou être remplacé opé- ratoirement par cette liaison pour l'actionnement manuel de cette gouverne,par exemple lorsque la pression hydraulique n'agit pas, système dans lequel est prévu un élément hydraulique irréversible indépendant disposé de telle sorte que quand la pression hydrau- lique n'agit pas,cet élément n'intervient pas dans la commande manuelle de la gouverne par le pilote,
mais résiste 4 toute action inverse de la gouverne sur cette commande manuelle du pilote,in- dépendamment du sens du mouvement de celle-ci.