Dispositif de commande pour une surface de commande d'un aéronef. \ L'invention a pour objet un dispositif de commande pour une surface de commande d'un aéronef. Ce dispositif est applicable plus spécialement à des pilotes automatiques pour avion.
Dans certains pilotes automatiques pour avion connus, on donne au gouvernail ou à une autre surface de commande une dévia tion proportionnelle au changement de la di rection ou de l'attitude désirées. Cet arran gement nécessite d'habitude une commande en retour du gouvernail sur le dispositif de commande ou le détecteur de changement d'attitude, et nëcessite fréquemment de lon gues connexions par câbles entre le gouver nail et ledit détecteur; de plus, un tel ar rangement ne tient pas compte du fait que, pour une déviation donnée, il suffit, à grande vitesse, d'un mouvement du gouvernail beau coup plus petit qu'à faible vitesse, de sorte qu'un réglage correct pour une vitesse ne sera pas satisfaisant pour une autre vitesse.
L'importance de ce fait augmente en raison des grandes variations de vitesse qu'on peut obtenir maintenant dans les avions, entre la vitesse maximum et les vitesses réduites qu'on peut obtenir en utilisant différents dis positifs à forte poussée, tels que des aile rons.
Le dispositif selon l'invention comprend un servomoteur agissant de façon que ladite surface se déplace proportionnellement à des forces sollicitant des moyens à soupapes qui commandent à distance le servomoteur, et des moyens destinés à influencer les mouve ments desdits moyens à soupapes, à proxi mité desquels ils sont disposés, et répondant à une contre-pression provoquée par ladite surface de commande et agissant par l'in termédiaire du servomoteur.
Le dispositif peut comprendre des moyens pour maintenir la direction de l'aéronef, par exemple un gyroscope de direction, la posi tion de ces moyens par rapport à l'aéronef commandant les moyens à soupapes. Le servomoteur peut être actionné hy- drauliquement.
La pression d'un fluide due à ladite contre-pression peut être appliquée directe ment auxdits moyens îi soupapes en sens con traire aux forces qui les sollicitent et de fa çon à limiter le mouvement de la surface de commande.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispo sitif selon l'invention, étant bien entendu que ce dispositif est susceptible de com mander un axe quelconque ou tous les axes de l'aéronef.
La. fi-. 1 est une vue schématique d'un dispositif de commande d'un gouvernail, l'élément. gyroscopique étant représenté par tie en coupe, partie en perspective: la. fie. \? est une coupe longitudinale des moyens à. soupapes pour actionner le servo moteur, et la fi-. 3 est une vue en plan d'un détail de l'organe de réglage du gyroscope de di rection.
Le dispositif de maintien de position re présenté, servant à conserver une direction ou à déceler un changement de direction, comporte un gjTroscope de direction 1 dans une enveloppe fermée ?, d'où l'air est extrait continuellement par un tuyau 3. Le disposi tif de réglage du gyroscope doit être d'un type dans lequel l'action de réglage est pro portionnelle à la déviation (au moins clans certaines limites) et dans le dessin il est re présenté comme comprenant un disque 5 coupé en demi-cercle, solidaire d'un anneau vertical 4. et qui. normalement. couvre la moitié des lumières 6 et 7 conduisant par des tuyaux 8 et 9 aux extrémités opposées d'une soupape de relais 10.
On peut faire tourner le rotor proprement dit l dans son enveloppe par un moyen approprié quelcon que, pneumatique ou électrique. On provoque les changements de direction en faisant tour ner un collier 61, sur lequel sont montées des pièces portant les lumières 6 et 7, < (. l'aide d'un bouton 6 2 et de roues dentées 6 3 et 64, dont la dernière est solidaire des pièces
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portant <SEP> les <SEP> lumières <SEP> 6 <SEP> et <SEP> 7. <SEP> Pour <SEP> avoir <SEP> de
<tb> plus <SEP> amples <SEP> détails <SEP> sur <SEP> la <SEP> construction <SEP> de
<tb> cette <SEP> partie <SEP> de <SEP> l'appareil, <SEP> on <SEP> peut <SEP> se <SEP> repor ter <SEP> à <SEP> la <SEP> fie:
<SEP> 3 <SEP> du <SEP> dessin <SEP> annexé <SEP> au <SEP> brevet
<tb> américain <SEP> no <SEP> 2066194, <SEP> déposé <SEP> le <SEP> 27 <SEP> avril
<tb> 1.934. <SEP> La <SEP> rose <SEP> des <SEP> vents <SEP> C <SEP> est <SEP> visible <SEP> par
<tb> la <SEP> fenêtre <SEP> 1V.
<tb> 1-n <SEP> gyroscope <SEP> indicateur <SEP> de <SEP> virage <SEP> 7.1,
<tb> centré <SEP> par <SEP> un <SEP> ressort <SEP> 65, <SEP> est <SEP> enfermé <SEP> dans <SEP> la
<tb> même <SEP> enveloppe <SEP> que <SEP> le <SEP> gyroscope <SEP> 1 <SEP> et <SEP> est
<tb> monté <SEP> sur <SEP> un <SEP> axe <SEP> horizontal <SEP> 12' <SEP> de <SEP> préces sion <SEP> et <SEP> sur <SEP> un <SEP> axe <SEP> 12 <SEP> autour <SEP> duquel <SEP> il
<tb> tourne. <SEP> Le <SEP> gyroscope <SEP> indicateur <SEP> de <SEP> virage <SEP> 11
<tb> porte <SEP> un <SEP> disque <SEP> 1:
3 <SEP> coupé <SEP> en <SEP> demi-cercle, <SEP> qui
<tb> peut <SEP> être <SEP> semblable <SEP> au <SEP> disque <SEP> 5 <SEP> et <SEP> qui <SEP> coo père <SEP> avec <SEP> des <SEP> lainières <SEP> semblables <SEP> 6' <SEP> et <SEP> 7',
<tb> conduisant <SEP> par <SEP> des <SEP> tuyaux <SEP> 9' <SEP> et <SEP> 8' <SEP> aux
<tb> mêmes <SEP> extrémités <SEP> de <SEP> la <SEP> soupape <SEP> de <SEP> relais <SEP> 10
<tb> que <SEP> les <SEP> tuyaux <SEP> 9 <SEP> et <SEP> 8 <SEP> dépendant <SEP> du <SEP> gyros cope <SEP> de <SEP> direction <SEP> 1.
<tb> Les <SEP> deux <SEP> gyroscopes <SEP> peuvent <SEP> agir <SEP> soit
<tb> séparément, <SEP> soit <SEP> ensemble, <SEP> suivant <SEP> la <SEP> position
<tb> (le <SEP> robinets <SEP> ài <SEP> trois <SEP> voies <SEP> 7 <SEP> 4 <SEP> et <SEP> 14'.
<SEP> Dans <SEP> la
<tb> position <SEP> de <SEP> ces <SEP> robinets <SEP> représentée <SEP> fie. <SEP> ?.
<tb> ils <SEP> agissent <SEP> tous <SEP> les <SEP> deux. <SEP> Les <SEP> débits <SEP> d'air
<tb> peuvent <SEP> être <SEP> réglés <SEP> par <SEP> l'ajustement <SEP> de <SEP> ro binets <SEP> <B>15.</B> <SEP> 15', <SEP> respectivement <SEP> 16, <SEP> 16'. <SEP> On
<tb> peut <SEP> en <SEP> outre <SEP> faire <SEP> varier <SEP> la <SEP> vitesse <SEP> du <SEP> gy roscope <SEP> indicateur <SEP> de <SEP> virage <SEP> 11 <SEP> à <SEP> l'aide <SEP> d'un
<tb> robinet <SEP> d'étranglement <SEP> 60.
<SEP> Pour <SEP> utiliser <SEP> seu lement <SEP> la <SEP> commande <SEP> par <SEP> le <SEP> gyroscope <SEP> de <SEP> di rection <SEP> 1, <SEP> on <SEP> fait <SEP> tourner <SEP> le <SEP> robinet <SEP> 14 <SEP> de
<tb> 9(1 <SEP> <SEP> en <SEP> sens <SEP> inverse <SEP> des <SEP> aiguilles <SEP> d'une <SEP> mon tre <SEP> et <SEP> le <SEP> robinet <SEP> 14' <SEP> de <SEP> 90 <SEP> <SEP> dans <SEP> le <SEP> même
<tb> sens <SEP> que <SEP> les <SEP> aiguilles <SEP> d'une <SEP> montre.
<SEP> tandis
<tb> que <SEP> pour <SEP> obtenir <SEP> une <SEP> commande <SEP> par <SEP> le <SEP> gy roscope <SEP> indicateur <SEP> de <SEP> virage <SEP> 11 <SEP> seulement,
<tb> on <SEP> fait <SEP> de <SEP> la <SEP> même <SEP> manière, <SEP> mais <SEP> en <SEP> sens <SEP> in verse, <SEP> tourner <SEP> les <SEP> robinets <SEP> de <SEP> 90 <SEP> <SEP> à <SEP> partir
<tb> des <SEP> positions <SEP> représentées <SEP> fie. <SEP> ? <SEP> du <SEP> dessin.
<tb> La <SEP> soupape <SEP> de <SEP> relais <SEP> 10 <SEP> présente <SEP> à. <SEP> ses
<tb> extrémités <SEP> des <SEP> chambres <SEP> 40 <SEP> et <SEP> 40' <SEP> enfermant
<tb> chacune <SEP> un <SEP> diaphragme <SEP> flexible <SEP> 17, <SEP> 17' <SEP> qui
<tb> partage <SEP> la <SEP> chambre <SEP> correspondante <SEP> en <SEP> deux
<tb> parties.
<SEP> La <SEP> face <SEP> extérieure <SEP> de <SEP> chaque <SEP> dia phragme <SEP> est <SEP> exposée <SEP> à <SEP> la <SEP> pression <SEP> d'air <SEP> uti lisée <SEP> pour <SEP> actionner <SEP> les <SEP> rotors <SEP> des <SEP> gyros copes <SEP> 1 <SEP> et <SEP> 11. <SEP> ladite <SEP> pression <SEP> étant. <SEP> dans <SEP> cet exemple une pression d'air négative. Les faces intérieures de chaque diaphragme sont fixées par l'intermédiaire de disques à une tige 18 centrée sur ces disques. La tige 18 traverse longitudinalement la soupape de relais 10 et porte plusieurs pistons 19, 20, 21, susceptibles de glisser dans un cylindre 22, qui est fermé à chaque extrémité par des bagues de garniture 23.
Chacune des cham bres 40 et 40' est reliée à l'atmosphère par un trou de purge 52, 52' au travers duquel de l'air passe, lorsque l'air de la chambre est aspiré à travers le tuyau de liaison 42 proportionnellement à l'étendue de la partie non couverte des ouvertures correspondantes des gyroscopes. La différence de pression dans les chambres 40 et 40' agissant sur les diahragmes 17, 17' et ainsi sur la tige 18 de la soupape, dépend en partie de la diffé rence des degrés d'ouverture des lumières 6, 7 du gyroscope de direction et en partie de la différence des degrés d'ouverture des deux lumières similaires 6', 7' du gyroscope indicateur de virage.
L'effet d'amortissement sur l'embardée de l'avion sera d'autant plus grand que la commande par le gyroscope in dicateur de virage est plus forte, par rapport à celle du gyroscope de direction. En d'au tres mots, l'avion sera ramené d'autant plus lentement à sa direction primitive, étant ramené graduellement quand l'indicateur de virage s'oppose à la commande par le gyros cope de direction chaque fois que l'avion re vient vers sa direction normale. Naturelle ment, d'autres dispositifs donnant des si gnaux, tels que des moyens magnétiques ou radiotélégraphiques, peuvent aussi être em ployés pour ajouter des impulsions d'air à celles qui sont communiquées aux chambres 40 et 40' sous la commande des gyroscopes 1 et 11.
De l'huile sous pression est fournie par une pompe (non représentée) par le tuyau 24, qui communique par des canaux trans versaux avec les ouvertures 25, 26 du cylin dre 10, lesdites ouvertures, normalement, étant fermées respectivement par les pis tons 19 et 21. Normalement, l'ouverture cen- trale de sortie 56 est fermée par le piston 20 et est reliée à un tuyau 27 conduisant à un puisard (non représenté). Des tuyaux 28 et 29 faisant communiquer la soupape 10 avec un servomoteur 30 sont reliés à des ouver tures 31 et 32 placées entre les divers pis tons 19, 20, 21.
A chacune des ouvertures 31 et 32 est relié également un petit canal de dérivation 33 qui, normalement, est fermé par une bille 34 pressée par un ressort et qui communique par un passage 35 avec le cy lindre, respectivement au delà des pistons 19 et 21. Un très petit orifice 36 est prévu aussi pour relier le passage 35 à un passage de re tour 37 communiquant avec le tuyau de re tour 27. De préférence, on prévoit aussi des chambres d'accumulation de pression 38 com muniquant avec les passages 35, chacune des- dites chambres ayant la forme d'un réser voir flexible dont l'intérieur est en commu nication avec un passage 35 et étant norma lement chargée par un ressort à boudin 39.
Le fonctionnement de la forme d'exécu tion décrite ci-dessus est le suivant: Supposant que l'avion dévie de sa direc tion, amenant ainsi la pression d'air dans la chambre 40 à surpasser celle de la chambre 40' d'une quantité déterminée d'avance, la tige de piston 18 sera déplacée vers la droite comme on le voit sur la fig. 2, mettant ainsi l'ouverture 26, reliée au tuyau à pression 24, en communication avec l'ouverture 32 et le tuyau 29. En même temps, le tuyau 28 et l'ouverture 31 seront mis en communica tion avec l'ouverture de sortie 56.
Par ce fait, de l'huile coulera par le tuyau 29 vers l'extrémité de tribord (c'est-à-dire l'extré mité supérieure suivant la disposition de la fig. 1) du cylindre 30, faisant descendre le piston 30' pour faire mouvoir le gouvernail R. en sens contraire des aiguilles d'une mon tre (c'est-à-dire vers tribord).
Quand le gou vernail R se déplace, la pression exercée sur lui par l'air augmentera graduellement, ame nant ainsi la pression à s'élever dans le tuyau 29 au-dessus du minimum requis pour mettre en mouvement le piston 30' contre le frottement, etc. Cette augmentation de la pression soulève la bille 34 de son siège et l'huile sous pression entre dans l'espace à droite du piston ?l. élevant la pression der rière ledit piston, de façon à s'opposer à. la. pression d'air différentielle exercée sur le=diaphragmes 17 et 17'.
Le résultat sera. que le gouvernail R arrêtera son mouvement dés que ces pressions s'équilibreront; les mouve ments du gouvernail seront ainsi limités par la pression dynamique de l'air sur le gouver nail R, de sorte que le mouvement du gouver nail effeetué actuellement sera proportionnel au changement de direction et inversement proportionnel à. la. vitesse de l'air.
Quand l'avion revient à sa direction correcte, la pres sion de l'air sur les diaphragmes 17, 17' (pression qui constitue un signal donné par les gyroscopes) sera. réduite, d'habitude, un peu plus rapidement que la pression du gou vernail due au moment angulaire de l'appa reil, et, par ce fait, ramenènera le gouvernail à. sa position neutre un peu avant que l'avion ne revienne à une telle position (comme il est désirable. afin d'amortir les oscillationsl. Ce résultat est accentué par l'emploi des réser voirs à. pression 38, qui sont dilatés quand l'huile est sous pression dans les ouvertures 35 et qui rendent lentement leur pression, de façon â.
prolonger la contre-pression sur le piston (21 ou 19, suivant le cas), la. pression étant cependant réduite graduellement par le passage de liquide au travers des orifices 36. Si la commande par le gyroscope de virage 11 est aussi en action, l'amplitude de la dé viation introduira un facteur additionnel, qui donne une commande plus exacte et empêche la déviation exagérée. Le gyroscope de vi rage agit aussi pour limiter l'amplitude de la déviation, quand on modifie la direction à. l'aide du bouton 62, par le fait qu'il s'oppose à une rotation de l'avion et limite son ampli tude.
De la description qui précède, il ressort avec évidence que le dispositif de commande possède un avantage marqué sur les pilotes automatiques connus commandés hydrauli- quement, parce que les commandes ne sont pas arrêtées quand aucun signal n'est envoyé par le dispositif principal de commande. Dans certains systèmes connus, les soupapes pour le liquide sont fermées, sauf quand on réajuste la. surface de commande; elles em pêchent ainsi les commandes de se déplacer.
Dans le présent système, d'autre hart, si par exemple une soudaine rafale latérale frappait le gouvernail, l'accroissement de pression con sécutif transmis au fluide dans le servo moteur amènerait l'une des billes 34 à se sou lever, et du fluide sous pression pourrait ainsi entrer d'un côté de l'un des pistons 19 ou 21, et ferait mouvoir la tige de soupape pour ou- rir les ouvertures, exactement comme le fe rait un signal primaire, permettant ainsi un battement ou un flottement du gouvernail quand aucun signal primaire n'est reçu.
Ceci évite une fatigue excessive du gouvernail et se termine par une action plus douce des commandes, sans diminution de l'exactitude de la. commande de l'avion par les gyros copes.