Dispositif de commande pour un groupe moto-propulseur comportant au moins deux moteurs La présente invention a pour objet un dispositif de commande pour un groupe moto-propulseur comportant au moins deux moteurs. L'invention a pour but de fournir un dispositif de commande qui assure une réduction minimum de la puissance totale en cas de panne d'un ou de plusieurs moteurs (mais non pas tous) ou de leur commande.
Le dispositif de commande selon l'invention s'applique plus spécialement à des groupes moto- propulseurs pour hélicoptères à plusieurs rotors, mais les principes énoncés sont également applicables à des groupes moto-propulseurs destinés à d'autres buts. Ce dispositif fournit une mesure de sécurité utile pour un hélicoptère à plusieurs rotors en dimi nuant la baisse de la puissance ascensionnelle pro voquée par une panne d'un moteur ou de sa com mande en vol.
Le dispositif de commande selon l'invention comprend un mécanisme de commande de puissance pour chaque moteur disposé de manière à maintenir la puissance de son moteur à une valeur déterminée par le réglage d'un organe de commande. Ce dis positif de commande est caractérisé par des dispo sitifs sensibles au couple associé aux commandes individuelles de chaque moteur, un dispositif de che vauchement pour chaque mécanisme de commande de puissance qui, lorsqu'il est actionné, est agencé de façon à obliger ce mécanisme à fournir une puissance de secours à partir de son moteur indé pendamment du réglage de l'organe de commande, et des connexions entre le dispositif sensible au couple de chaque moteur et le dispositif de chevau chement de l'autre moteur,
la disposition étant telle que dans le cas où le couple provenant d'un moteur tombe au-dessous d'une valeur prédéterminée le dispositif de chevauchement du mécanisme de com mande de puissance de l'autre moteur soit automa tiquement actionné. Ainsi dans une forme d'exécu tion appliquée à un hélicoptère, si un moteur a une panne en vol, la réduction soudaine du couple qu'il fournit est immédiatement sentie par le dispo sitif sensible au couple de ce moteur et le dispositif de chevauchement de l'autre moteur (ou de chaque moteur s'il y en a plus de deux dans le groupe moto- propulseur, ce ou ces moteurs étant désignés ci- après comme étant le ou les bons moteurs)
est actionné de sorte que le ou les bons moteurs soient automatiquement réglés pour fournir une puissance de secours.
Dans une forme d'exécution particulière, le dis positif de chevauchement n'élimine pas complète ment la commande par l'organe de commande sur le ou les bons moteurs, mais modifie simplement la position relative entre l'organe de commande et le mécanisme de commande de puissance du ou des bons moteurs, de sorte que le pilote maintient la commande sur le ou les bons moteurs dans la gamme de la puissance de secours.
Il est également désirable en cas de panne d'un moteur ou de sa commande d'arrêter ce moteur. Par exemple, si le moteur est une turbine à gaz et que son arbre de sortie se rompt, la turbine peut s'accélérer subitement à une vitesse dangereusement élevée à moins que le moteur ne soit arrêté immé diatement. Dans une forme d'exécution particulière, chaque dispositif sensible au couple est également relié à des moyens pour arrêter son propre moteur (par exemple, dans le cas d'un moteur à turbine à gaz, une soupape d'arrêt de combustible et une soupape de décharge) la disposition étant telle que dans le cas où le couple d'un des moteurs tombe au-dessous d'une valeur prédéterminée, ce moteur est automatiquement arrêté.
Ces actions de secours devant être introduites le plus tôt possible dans le cas d'une panne, il est désirable que ladite valeur prédéterminée du couple ne soit pas très inférieure au couple transmis. pendant le fonctionnement normal. Cependant, ceci créerait une difficulté si le groupe moto-propulseur devait fonctionner à différents régimes de puissance.
Pour résoudre ce problème, le dispositif sensible au couple comporte de préférence des moyens pour le rendre insensible à une chute de couple jusqu'à ladite valeur prédéterminée, mais sensible à une chute de couple au-dessous d'une seconde valeur prédéterminée qui est inférieure à celle mentionnée en premier lieu. En fonctionnement normal, les dispositifs sensibles au couple restent sensibles à une chute de couple jusqu'à ladite première valeur prédéterminée, mais lorsque l'on désire faire marcher le groupe moto- propulseur à un régime de puissance plus faible, lesdits moyens sont actionnés pour modifier le ni veau de sensibilité de ces dispositifs.
Pour que ce changement du niveau de sensibilité des dispositifs sensibles au couple puisse être réalisé automatique ment, les moyens pour changer ce niveau peuvent être reliés à l'organe de commande de manière à être actionnés chaque fois que ledit organe est réglé pour une puissance au-dessous de la puissance nor male.
Pour permettre le démarrage et la marche au ralenti au sol à des couples inférieurs à ladite seconde valeur prédéterminée, lorsque les moyens de sécu rité mentionnés ci-dessus ne sont pas nécessaires, des moyens peuvent être prévus pour rendre les dispositifs de chevauchement inopérants. Ceci peut être réalisé en mettant hors d'action les dispositifs de chevauchement eux-mêmes ou en interrompant les liaisons entre les dispositifs sensibles au couple et les dispositifs de chevauchement, ou en mettant hors d'action les dispositifs sensibles au couple.
Quelques moteurs, spécialement des moteurs à turbine à gaz, comprennent des dispositifs auto matiques pour limiter le degré d'admission du combustible de façon à éviter un surchauffaae lors que la puissance est augmentée dans des conditions de fonctionnement normal. En cas de secours ce pendant, le risque d'un surchauffage temporaire peut être admis pour que la puissance de secours soit atteinte dans le plus bref délai possible.
Dans ce but, les dispositifs de chevauchement peuvent être agencés de telle manière que lorsqu'ils fonc tionnent ils mettent hors d'action les dispositifs automatiques de limitation de combustible ou fixent leurs réglages de base à des valeurs plus élevées. Pour diminuer le danger de surchauffage dans ces circonstances, on peut prévoir des moyens pour in jecter un agent refroidissant dans le moteur qui est réglé pour produire la puissance de secours, les dispositifs de chevauchement étant agencés de manière à produire une telle injection d'agent de refroidissement dans leurs propres moteurs.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif faisant l'objet de la présente invention, appliquée à un groupe moto- propulseur à deux turbines à gaz pour un héli coptère à deux rotors.
La fia. 1 est une vue schématique montrant certains caractères essentiels du groupe moto-propul- seur.
La fig. 2 est une vue schématique en coupe montrant des détails du dispositif.
Le groupe moto-propulseur d'hélicoptère repré senté à la fig. 1 comprend un moteur à turbine à gaz A qui entraîne un rotor 9a et un moteur à turbine à gaz B qui entraîne un rotor 9b. Chaque moteur possède son propre mécanisme de commande de puissance 10a ou 10b qui peut être commandé indépendamment par le pilote au moyen d'organes de commande 11<I>a,</I> 11<I>b</I> par l'intermédiaire de sys tèmes articulés 12A et 12B. Les mécanismes de commande de puissance peuvent être de n'importe quel type approprié pour le moteur et ne seront pas décrits plus en détail.
Des dispositifs de transition ou de chevauche ment 13A et 13B sont associés aux liaisons arti culées 12A et 12B, ces dispositifs, lorsqu'ils sont actionnés, déplaçant respectivement un point d'appui 14A et 14B dans la liaison articulée appropriée pour modifier la position relative entre l'organe de com mande correspondant et le mécanisme de commande de puissance, de la position relative normale de fonctionnement à une position de secours. Dans cette position de secours, toute position de réglage donnée de l'organe de commande produit un réglage de puissance sensiblement plus élevé du mécanisme de commande associé que lorsque c'est la position relative normale qui prédomine.
Des dispositifs sensibles au couple 16A et 16B sont montés res pectivement sur les arbres d'entraînement 15A et 15B entre les moteurs A et B et les rotors 9A et 9B respectivement. Les dispositifs sensibles au couple déterminent la différence de pression hydrau lique dans des paires de conduites 17A ou 17B selon le cas, comme fonction du couple transmis. De tels dispositifs sont connus et ne seront pas décrits plus en détail. Les paires de conduites 17A et 17B communiquent respectivement avec des appareils de transformation 18A et 18B. L'appa reil 18A est représenté en détail à la fig. 2 et va être décrit ci-après. L'appareil 18B est identique.
L'appareil de transformation 18A est sensible à la différence de pression dans les conduites 17A et est agencé de telle manière que, si cette différence de pression tombe au-dessous d'une valeur prédé terminée, indiquant un défaut du moteur A ou de sa commande, l'appareil 18A met en marche le dispositif de chevauchement 13B du moteur B par l'intermédiaire d'une liaison transversale 19A de façon à placer le moteur B dans sa condition de puissance de secours, la perte de puissance due à une panne du moteur A étant ainsi au moins partiellement compensée par la puissance supplé mentaire produite par le moteur B. Simultanément, l'appareil 18A actionne une soupape 20A d'arrêt de combustible et de décharge associée au méca nisme de commande du moteur A pour arrêter ce moteur.
Cet actionnement est effectué par l'inter médiaire d'une liaison 21A. L'appareil 18B agit de façon correspondante dans le cas d'une panne du moteur B pour placer le moteur A dans la condition de puissance de secours par l'intermédiaire d'une liaison transversale 19B, en vue d'arrêter le moteur B par une liaison 21B et une soupape 20B d'arrêt de combustible et de décharge.
Les appareils de transformation exécutent éga lement certaines autres fonctions que l'on mention nera plus loin en regard de la description de la fig. 2.
L'appareil de transformation 18A représenté à la fig. 2 comprend deux chambres 23' et 23" avec lesquelles communiquent les conduites de la paire 17A respectivement, la différence de pression entre les chambres 23' et 23" étant une fonction du couple transmis à partir du moteur A. Deux pistons télescopiques 24 et 25 sont montés entre les cham bres 23' et 23" et sont actionnés par des ressorts réglables 26 et 27 respectivement. Le ressort 27 est plus fort que le ressort 26. Les pistons 24 et 25 s'appuient contre des poussoirs 28 et 29 qui, à leur tour, portent contre les extrémités opposées d'un levier 30.
Le point central de ce levier est relié à une vanne-tiroir 31 dont l'extrémité supé rieure agit sur une tige d'actionnement 32 d'un inter rupteur électrique 33 relié par des connexions 19A (voir également fig. 1) avec un électro-aimant non représenté agencé de manière à actionner le dispo sitif de chevauchement 13B du moteur B lorsque l'interrupteur 33 est fermé. La vanne 31 commande l'écoulement d'un fluide sous pression provenant d'une conduite 34 et allant à une conduite 35 menant à un servomoteur 36 commandant la soupape 20A d'arrêt du combustible et de décharge associée au moteur A ainsi que l'échappement du fluide pro venant de ce servomoteur à travers une conduite 37 vers une conduite de vidange 38 à basse pression.
Les conduites 35 et 37 constituent ensemble la liaison désignée par 21A à la fig. 1. Le piston du servomoteur 36 se trouve normalement dans sa position inférieure comme représenté, de sorte que la soupape 20A se trouve également dans la posi tion représentée laissant s'écouler ainsi librement du combustible mesuré d'une conduite d'admission 39 menant du mécanisme de commande 10A à une conduite de décharge 40 menant à des brûleurs du moteur A. Lorsque le piston du servomoteur 36 se trouve dans sa position supérieure, la soupape 20A est soulevée et ferme la communication entre les conduites 39 et 40 obligeant le combustible fourni par la conduite d'admission 39 à être dé chargé à travers une conduite 41.
Un mécanisme de blocage est prévu pour cha cun des pistons 24, 25 comprenant des butées 44 et 45 respectivement qui, lorsqu'elles sont en posi tion opérante comme représenté à la fig. 2, s'ap puient sur les extrémités du levier 30 et maintiennent ce levier immobile. Les mécanismes de blocage sont commandés par des cames 46 et 47 actionnées par l'organe de commande 11A. Les deux méca nismes de blocage sont identiques à part les cames et il suffit d'en décrire un seul, notamment le mé canisme de gauche comprenant la butée 44.
La came 46 agit sur une soupape 48 chargée par un ressort par l'intermédiaire d'un poussoir 49. Cette soupape commande l'entrée de fluide sous pression d'une conduite étranglée 50 à des espaces 51 et 52 au-dessus et au-dessous d'un piston 53 et la sortie du fluide à partir de cet espace à travers des conduites étranglées de vidange 54 et 55 à basse pression. Lorsque la soupape 48 se trouve dans sa position supérieure comme représentée, le pis ton 53 est dans une position soulevée.
D'autre part, lorsque l'organe de commande 11A se trouve dans une position dans laquelle le nez de la came 46 est en contact avec le poussoir 49, le piston 53 se trouve dans sa position abaissée dans laquelle il enfonce un poussoir 56 contre l'action d'un ressort 57 pour soulever la butée 44 bien au-dessus du levier 30. La butée 45 est commandée de la même façon par la came 47. Les organes d'étranglement dans les conduites 50, 54 et 55 et dans les conduites correspondantes du mécanisme de blocage de droite, sont choisis de façon à fournir un retard approprié dans les mouvements des pistons 53 et le piston correspondant de droite en réponse au mouvement de l'organe 11A.
Le dispositif décrit fonctionne de la façon suivante: En vol normal, les deux butées 44 et 45 sont dans leur position inopérante puisque l'organe de commande 11A occupe une position dans laquelle les nez des deux cames 46 et 47 sont en contact avec leur poussoir respectif. Le couple transmis par le moteur A est tel que la différence de pres sion entre les chambres 23' et 23" maintient les deux pistons 24 et 25 enfoncés contre l'action des ressorts 26 et 27. La vanne 31 se trouve par consé quent dans sa position inférieure, l'interrupteur 33 est ouvert, de sorte que le dispositif de chevauche ment 13B du moteur B est inopérant et la soupape 20A est dans sa position normale.
Si, maintenant, il y avait une panne du moteur A ou de son arbre de commande 15A, le dispositif 16A sensible au couple abaisserait immédiatement la différence de pression entre les chambres 23' et 2.3". Lorsque cette différence de pression tombe, les ressorts 26 et 27 se détendent, le ressort 27 se détendant da- vantage que le ressort 26 puisqu'il est plus fort. Les pistons 24 et 25 se soulèvent, le dernier se soulevant davantage que le premier et faisant oscil ler le levier 30 dans le sens opposé des aiguilles d'une montre, et soulevant ainsi la vanne 31.
A une valeur intermédiaire prédéterminée du couple transmis qui n'est que faiblement au-dessous du couple le plus faible normalement transmis en vol normal, la vanne 31 aura été suffisamment soulevée pour fermer l'interrupteur 33 actionnant, par là, le dispositif de chevauchement 13B pour placer le moteur B dans la condition de puissance de secours. Elle peut également actionner le servomoteur 36 pour soulever la soupape 20A qui interrompt l'ali mentation de combustible à partir du moteur A et décharge le combustible qui est encore fourni par l'intermédiaire du mécanisme de commande 10A.
Lorsque le piston 25 est bloqué au moyen de la butée 45, le piston 24 produit le même action- nement du dispositif de commande mais seulement lorsque la différence de pression entre les chambres 23' et 23" est tombée à une valeur considérablement plus faible que celle à laquelle le dispositif serait actionné au moyen du piston 25, notamment à une valeur correspondante à un faible couple dé terminé qui n'est qu'un peu plus inférieur au couple le plus faible transmis normalement lorsque le moteur marche au ralenti (throttled-back).
Le nez de la came 47 est agencé de telle manière que le piston 25 est bloqué au moyen de la buté-- 45 pour tous les réglages de l'organe de commande 11A au-dessous de celui correspondant audit couple inter médiaire auquel le dispositif serait actionné par le piston 25 en vol normal. Ceci est destiné à éviter un fonctionnement du dispositif de commande lors que le couple tombe au-dessous de cette valeur intermédiaire du fait d'un mouvement délibéré du levier de commande dans une région du couple com prise entre une valeur inférieure et une valeur inter médiaire, par exemple, pour le vol dans une condi tion de ralenti par opposition à une chute du couple à ladite valeur intermédiaire due à un défaut méca nique.
Le nez de la came 46 est disposé de telle manière que le piston 24 est bloqué au moyen de la butée 44 à des calages de l'organe de commande 1lA cor respondant à la marche au ralenti à laquelle le couple fourni par le moteur A est si faible que le dispositif de commande serait autrement actionné par le piston 24. Ceci est destiné à empêcher que le dispositif de commande ne fonctionne lorsque le couple tombe au-dessous de cette faible valeur du fait d'un mouvement délibéré du levier de com mande dans la marche au ralenti, ce qui se distingue de la chute de couple à cette valeur inférieure due à un défaut mécanique.
Un processus similaire sera réalisé dans les par ties correspondantes. du moteur B dans le cas d'une panne de ce moteur ou de son arbre 15B. L'action- nement de l'appareil de transformation 18B de ce moteur, non seulement agit sur la soupape 20B d'arrêt de combustible et de décharge de ce mo teur, mais agit également sur le dispositif de che vauchement 13A du moteur A. Ce dispositif est représenté plus en détail à la fig. 2. Il comprend un électro-aimant 60 excité par l'intermédiaire d'une connexion 19B lors de l'actionnement de l'appareil 18B du moteur B.
Cet électro-aimant commande une vanne hydraulique 61 qui, à son tour, commande l'admission d'un fluide sous pression provenant d'une conduite 62 à des conduites 63 ou 64 menant res pectivement à des espaces au-dessus et au-dessous du piston d'un servomoteur 65 et la décharge de fluide à partir de ces espaces à travers les conduites 63 ou 64 jusqu'à des conduites 66 ou 67 qui sont maintenues à une contre-pression intermédiaire.
Le servomoteur 65 règle la position du point d'appui 14A dans la liaison articulée 12A entre l'organe de commande 11A et le mécanisme de commande 10A, de sorte que lors de l'actionnement du dispo sitif de chevauchement 13A la position relative entre le calage de l'organe de commande 11A et l'écou lement de combustible à travers le mécanisme 10A à partir d'une conduite d'alimentation 68 à la con duite 39, est modifiée en passant de la position nor male à une position de secours. Dans cette position de secours, la quantité de combustible passant au moteur A à n'importe quel calage donné de l'or gane 11A dépasse sensiblement la quantité normale. Le dispositif de chevauchement 13B du moteur B est identique au dispositif 13A.
Pour éviter un surchauffage des moteurs, ceux- ci sont munis de dispositifs de limitation automatique du combustible actionnés en fonction de la tempé rature d'entrée de la turbine. Ce dispositif pour le moteur A est également représenté à la fig. 2 en 70. Un tel dispositif est connu et ne sera pas décrit en détail. Le dispositif comprend une tête sensible à la température 71 exposée à la température d'entrée de la turbine qui commande une soupape de dé charge.
De la façon habituelle, cette soupape, lorsque la température d'entrée de la turbine s'approche de la valeur maximum, soit décharge du combustible mesuré à partir de la conduite 39 comme représenté au dessin, soit décharge du combustible à partir du servomoteur d'une pompe de combustible à course variable (non représentée) qui fournit du combustible à la conduite d'alimentation 68 de manière à inter rompre l'alimentation de combustible aux brûleurs. Le combustible déchargé passe à travers une conduite de vidange 72. Dans les conditions où une puissance de secours est nécessaire, ce qui n'apparaît que rarement et pour des périodes relativement courtes, une température d'entrée de la turbine anormale ment élevée est admissible.
En conséquence, lorsque le dispositif de chevauchement 13A est actionné, la vanne 61 met en communication une conduite 73 avec la conduite 66 du milieu sous pression, appli quant par là une pression à un piston qui agit sur la soupape de décharge dans le dispositif 70 de façon à maintenir cette soupape fermée.
L'appareil de transformation 18A comprend également un dispositif de limitation de couple. Ce dispositif comporte un piston 75 s'étendant entre les chambres 23' et 23" :et poussé vers le haut par un ressort réglable 76. Le piston 75 porte une tige 77 qui normalement maintient fermée une soupape de décharge 78. Dans le cas où le couple transmis atteint une limite supérieure, la différence de pres sion entre les chambres 23' et 23" devient suffi sante pour enfoncer le piston 75 dégageant par là la soupape 78 et permettant à du combustible me suré de s'échapper de la conduite 39 à travers une conduite 79, réduisant ainsi la quantité de combus tible amenée au moteur A.
Alternativement, la sou pape 78 peut être disposée pour décharger du combustible à partir du servomoteur d'une pompe de combustible à course variable qui délivre du combustible à la conduite d'alimentation 68.