FR2569652A1

FR2569652A1 - Tanker aircraft in-flight fuelling gear

Info

Publication number: FR2569652A1
Application number: FR8513081A
Authority: FR
Inventors: Rolf Volkhausen
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1984-09-04
Filing date: 1985-09-03
Publication date: 1986-03-07
Also published as: DE3432468A1

Abstract

The in-flight refuelling installation in a tanker aircraft has a fuelling pipe with control surfaces, connected to a supplementary tank and housing a telescopic pipe extendable by fuel pressure. The fuelling pipe is brought to its fuelling position by an operator, looking through a window, using a joystick linked to the surfaces. The telescopic pipe has sensors on it, sensing its internal stresses when extended, due to (e.g.) movements of the aircraft being fuelled. These are input into a computer which continuously calculates the control-surface position to minimise them, and adjusts the surfaces via members actuating these directly.

Description

Dispositif de ravitaillement en vol pour appareils volants
L'invention concerne un dispositif de ravitaillement en vol pour appareils volants, dispositif qui est prévu dans un avion-citerne pour ravitailler en vol un autre appareil volant, avec un tuyau de ravitaillement muni d'empennages et relié à un réservoir auxiliaire par une conduite de carburant, tuyau qui renferme un tube télescopique déployable par la pression du carburant, et qui, à travers un hublot, peut être piloté en position de ravitaillement par un opérateur utilisant un manche de commande agissant sur les empénnages. In-flight refueling device for flying aircraft
The invention relates to an in-flight refueling device for flying devices, a device which is provided in a tanker plane for refueling in flight another flying device, with a refueling pipe provided with tail lights and connected to an auxiliary tank by a pipe fuel, hose which contains a telescopic tube deployable by the pressure of the fuel, and which, through a porthole, can be piloted in refueling position by an operator using a control handle acting on the fenders.

Un tel dispositif de ravitaillement est connu du brevet
US-2.663.523. Le déploiement et la. rentrée du tuyau de ravitaillement y sont effectuéS de manière mécanique par l'opérateur à l'aide d'un manche de commande dont les mouvements sont directement transmis aux empennages par des câbles de commande ; lors de l'opéra- tion de ravitaillement, il n'y a pas de compensation des sollicitations imprimées au tube télescopique par l'appareil volant à ravitailler, lesquelles apparaissent notamment sous forme de contraintes de flexion. Le tube télescopique déployé et le tuyau de ravitaillement doivent ainsi absorber entièrement les forces transmises par l'appareil volant à ravitailler.Aussi faut-il les doter d'épaisseurs de paroi importantes, d'autant qu'en cas de déformation du tuyau de remplissage, la conduite précise des câbles de commande à travers le tuyau n'est plus garantie.Such a refueling device is known from the patent
US-2,663,523. Deployment and. the supply pipe is retracted there mechanically by the operator using a control stick, the movements of which are directly transmitted to the empennages by control cables; during the refueling operation, there is no compensation for the stresses imparted to the telescopic tube by the flying device to be refueled, which appear in particular in the form of bending stresses. The deployed telescopic tube and the refueling hose must therefore fully absorb the forces transmitted by the flying device to refuel. They must therefore be provided with significant wall thicknesses, especially in the event of deformation of the filling hose. , the precise conduct of the control cables through the pipe is no longer guaranteed.

L'invention a pour objectif, sur un dispositif de ravitaillement du type mentionné en introduction, de compenser les sollicitations imprimées au tuyau de ravitaillement et au tube télescopique au moyen de mouvements commandés des empennages, et de simplifier le mode de réalisation de l'ensemble du dispositif de ravitaillement.Cet objectif est atteint au moyen d'un dispositif caractérisé par le fait que des détecteurs sont disposés sur le tube télescopique, lesquels déterminent les différentes sollicitations qui apparaissent dans le tube télescopique déployé, suite par exemple aux mouvements de l'appa reil volant à ravitailler, et les transmettent à un calculateur qui calcule en permanence la position optimale des empennages en vue de supprimer ces sollicitations, et qui ajuste en permanence cette position en transmettant des ordres correspondants à des actionneurs agissant directement sur les empennages.Selon une configuration avantageuse, la rentrée du tube télescopique s'effectue au moyen d'un câble de rappel guidé dans le tuyau de ravitaillement et d'un tambour de câble à entraînement électrique accouplé à un dispositif d'accouplement à friction, le tube télescopique pouvant être bloqué en toute position nécessaire à l'aide d'un dispositif de freinage électrique, équipé de préférence d'un frein magnétique. Selon une caractéristique supplémentaire, la force de traction agissant sur le tube télescopique au moyen du câble de rappel est inférieure à la force de déploiement engendrée par la pression du carburant. Selon une autre caractéristique, la pression du carburant engendrant la force de déploiement du tube télescopique est égale à la surpression de cabine (par rapport à la pression extérieure) qui règne dans le réservoir auxiliaire et dans la conduite de carburant.Selon une dernière caracteris tique enfin, le pilotage du tuyau de ravitaillement au-delà du domaine de visibilité du hublot s'effectue à l'aide d'au moins une caméra de télévision. The object of the invention is, on a refueling device of the type mentioned in the introduction, to compensate for the stresses imparted to the refueling pipe and to the telescopic tube by means of controlled movements of the empennages, and to simplify the embodiment of the assembly. of the refueling device. This objective is achieved by means of a device characterized in that detectors are arranged on the telescopic tube, which determine the different stresses which appear in the deployed telescopic tube, following for example the movements of the flying device to refuel, and transmit them to a computer which permanently calculates the optimal position of the tail units in order to eliminate these stresses, and which permanently adjusts this position by transmitting corresponding orders to actuators acting directly on the tail units. an advantageous configuration, the retraction of the telescopic tube is carried out by means of a return cable guided in the refueling pipe and an electrically driven cable drum coupled to a friction coupling device, the telescopic tube being able to be locked in any necessary position using a electric braking device, preferably fitted with a magnetic brake. According to an additional characteristic, the traction force acting on the telescopic tube by means of the return cable is less than the deployment force generated by the fuel pressure. According to another characteristic, the fuel pressure generating the deployment force of the telescopic tube is equal to the cabin overpressure (relative to the external pressure) which prevails in the auxiliary tank and in the fuel line. finally, the supply pipe is controlled beyond the viewing range of the porthole using at least one television camera.

Le principal avantage apporté par l'invention est que toutes les sollicitations apparaissant dans le tie télescopique sont déterminées sans délai par les détecteurs, et transmises au calculateur qui calcule les débattements nécessaires des empennages pour éliminer les contraintes, et transmet des impulsions aux actionneurs disposés directement sur les empennages,qui produisent les débattements de gouverne correspondants. Cet agencement permet une construction nette- ment plus légère, tant du tube télescopique que du tuyau de ravitaillement, et la transmission du manche de commande aux actionneurs des mouvements de commande des empennages peut s'effectuer électriquement. The main advantage brought by the invention is that all the stresses appearing in the telescopic tie are determined without delay by the detectors, and transmitted to the computer which calculates the necessary deflections of the empennages to eliminate the stresses, and transmits impulses to the actuators arranged directly on the empennages, which produce the corresponding steering deflections. This arrangement allows a significantly lighter construction, both of the telescopic tube and of the refueling pipe, and the transmission of the control stick to the actuators of the control movements of the tailplane can be effected electrically.

Ce faisant, les actionneurs sont équipés d'une manière en soi connue de petits moteurs auxiliaires.In doing so, the actuators are equipped in a manner known per se with small auxiliary motors.

La description qui suit explicite l'invention et ses différents avantages à l'aide d'un exemple de réalisation figuré sur le dessin annexé. Ce dessin montre
à la figure I une vue latérale d'un avion-citerne
à la figure 2 une vue de dessus de l'avion selon la figure 1
à la figure 3 une vue latérale de la queue de l'avion selon la figure 1, équipée d'un dispositif de ravitaillement
à la figure 4 la vue de dessus du dispositif de ravitaillement de la figure 3
à la figure 5 une vue en coupe schématique d'un tuyau de remplissage avec câble de rappel ; et
à la figure 6 une vue latérale de l'avion-citerne auquel est accouplé un appareil volant à ravitailler.The description which follows explains the invention and its various advantages with the aid of an example of embodiment shown in the appended drawing. This drawing shows
in Figure I a side view of a tanker plane
in Figure 2 a top view of the aircraft according to Figure 1
in Figure 3 a side view of the tail of the aircraft according to Figure 1, equipped with a refueling device
in Figure 4 the top view of the refueling device of Figure 3
in Figure 5 a schematic sectional view of a filling pipe with return cable; and
in Figure 6 a side view of the tanker to which is coupled a flying device to refuel.

Les figures 1 et 2 présentent un avion de transport 1 qui, par l'incorporation d'un réservoir auxiliaire 2, est utilisé comme avionciterne. A l'arrière de liavion 1 se trouve un,dispositif de ravitaillement 3, présenté plus en détail aux figures 3 à 5, et dont on peut distinguer le tuyau de ravitaillement 4 doté d'empennages 5. Un opérateur du dispositif de ravitaillement 3, qui est suggéré par un oeil 6 figuré à l'arrière de l'avion, a, par un puits d'observation 7 prévu dans le fond de la partie arrière, un champ de visibilité délimité par les pointillés 8. Toutefois, le champ de visibilité 8 est insuffisant pour permettre d'observer la totalité de la plage de pivotement -tant vertical qu'horizontal- du tuyau de ravitaillement, qui est suggérée par les pointilles 9.Bien que la plage de ravitaillement normale puisse être également délimitée par les pointillés 8; il est cependant avantageux de pouvoir observer le tuyau de ravitaillement 4 sur la totalité de sa plage de pivotement Les appareils nécessaires à cet effet sont décrits à l'aide des figures 3 et 4. Figures 1 and 2 show a transport plane 1 which, by incorporating an auxiliary tank 2, is used as a tank plane. At the rear of the aircraft 1 is a refueling device 3, presented in more detail in FIGS. 3 to 5, and from which we can distinguish the refueling pipe 4 provided with tail lights 5. An operator of the refueling device 3, which is suggested by an eye 6 shown at the rear of the aircraft, has, by an observation well 7 provided in the bottom of the rear part, a field of visibility delimited by the dotted lines 8. However, the field of visibility 8 is insufficient to allow the entire pivot range - both vertical and horizontal - of the supply pipe, which is suggested by the dots, to be observed. Although the normal supply range can also be delimited by the dotted lines. 8; it is however advantageous to be able to observe the refueling pipe 4 over its entire pivot range. The devices necessary for this purpose are described with the aid of FIGS. 3 and 4.

Les figures 3 à 5 permettent de mieux distinguer les différents éléments du dispositif de ravitaillement 3. Selon la figure 3, ce dernier est incorporé immédiatement en dessous de l'empennage 10 de l'avion-citerne 1. La figure 4 présente uniquement le dispositif de ravitaillement 3, qui est monté sur une plaque de plancher 11 rapportée dans la partie arrière de l'avion. Le tuyau de ravitaillement 4 peut pivoter à la
Cardan sur la plage de pivotement 9 représentée aux figures 1 et 2, autour de la monture 14 dans laquelle débouche également une conduite de carburant 15 provenant du réservoir auxiliaire 2. A l'extrémité du tuyau de ravitaillement 4, on a rapporté un fuseau d'empennage 4a sur lequel sont montés les empennages 5, et qui renferme des actionneurs non représentés destinés à manoeuvrer les empennages 5.La figure 5 présente la disposition d'un tube télescopique 16 dans le tuyau de ravitaillement 4, à l'aide de paliers lisses 26 et de bagues d'étanchéité 27. A l'intérieur du fuseau d'empennage 4a, on a en outre disposé un frein magnétique 17 conventionnel, agissant sur le tube télescopique 16, qui permet de bloquer le tube télescopique en toute position voulue. Le tube télescopique 16 est présenté à l'état rentré ; il peut être déployé par la production à l'intérieur du tube, à l'aide de la pression du carburant, d'une force d'expulsion qui agit alors sur le tube télescopique comme sur un piston. A des altitudes importantes, étant donné que le réservoir auxiliaire 2 est logé dans l'espace pressurisé de l'avion-citerne 1, la différence de pression entre la pression de cabine et la pression extérieure est suffisante pour déployer le tube télescopique 16.Figures 3 to 5 make it possible to better distinguish the different elements of the refueling device 3. According to Figure 3, the latter is incorporated immediately below the tail 10 of the tanker 1. Figure 4 shows only the device refueling 3, which is mounted on a floor plate 11 attached in the rear part of the aircraft. The refueling pipe 4 can pivot at the
Cardan joint on the swivel range 9 shown in FIGS. 1 and 2, around the frame 14 into which also opens a fuel line 15 coming from the auxiliary tank 2. At the end of the refueling pipe 4, a spindle d empennage 4a on which are mounted the empennage 5, and which contains actuators not shown intended to operate the empennage 5. Figure 5 shows the arrangement of a telescopic tube 16 in the supply pipe 4, using bearings smooth 26 and sealing rings 27. Inside the tail spindle 4a, there is also arranged a conventional magnetic brake 17, acting on the telescopic tube 16, which allows to block the telescopic tube in any desired position . The telescopic tube 16 is presented in the retracted state; it can be deployed by producing inside the tube, using the fuel pressure, an expulsion force which then acts on the telescopic tube as on a piston. At significant altitudes, since the auxiliary tank 2 is housed in the pressurized space of the tanker 1, the pressure difference between the cabin pressure and the external pressure is sufficient to deploy the telescopic tube 16.

Le tube télescopique 16 est rentré au moyen d'un câble de rappel 18 qui est fixé sur le tube télescopique , et qui est guidé sur la ligne mediane du tuyau de ravitaillement 4 jusqu a un tambour de câble 19 à actionnement électrique. Le moteur du tambour de câble 19 fonctionne pendant toute la durée de l'opération de ravitaillement, et maintient le câble 18 sous une légère tension par l'intermédiaire d'un accouplement à friction 25. Lorsque l'accouplement à friction 25 est engagé, la force de traction sur le câble 18 est inférieure à la pression du carburant. On garantit ainsi que le tube télescopique 16 puisse se déployer librement et que, lors de l'introduction du tuyau dans l'appareil volant à ravitailler, le câble 18 reste constamment sous tension, ce qui empêche son blocage. Le tube télescopique 16 est en outre doté d'un accouplement de raccordement 28.The telescopic tube 16 is retracted by means of a return cable 18 which is fixed to the telescopic tube, and which is guided on the center line of the supply pipe 4 to a cable drum 19 with electric actuation. The cable drum motor 19 operates for the entire duration of the refueling operation, and keeps the cable 18 under slight tension by means of a friction coupling 25. When the friction coupling 25 is engaged, the tensile force on the cable 18 is less than the fuel pressure. It is thus guaranteed that the telescopic tube 16 can deploy freely and that, during the introduction of the pipe into the flying device to refuel, the cable 18 remains constantly under tension, which prevents its blocking. The telescopic tube 16 is furthermore provided with a coupling coupling 28.

Le poste de commande 20 représenté de manière très simplifiée à la figure 4 est manoeuvré par un opérateur 21 qui, à des fins de simplification, n'est pas représenté à la figure 4. Au moyen d'un manche de commande 22, qui agit électriquement sur les actionneurs des empennages 5, l'opérateur 21 peut piloter le tuyau de ravitaillement 4 à sa position de ravitaillement optimale. Par un hublot 7a prévu dans le puits d'observation 7, il peut alors avoir une vue directe sur le champ de visibilité délimité par les pointillés 8 (voir les: figures 1 et 2). Au-delà de ce champ de visibilité directe, il peut suivre le pivotement du tuyau de ravitaillement 4 au moyen d'une caméra de télévision 23, par l'intermédiaire d'un écran 24. Lorsqu'il n'est pas utilisé, le puits' 7 est fermé par un volet 7b. The control station 20 shown in a very simplified manner in FIG. 4 is maneuvered by an operator 21 which, for the sake of simplicity, is not represented in FIG. 4. By means of a control handle 22, which acts electrically on the actuators of the tail units 5, the operator 21 can control the refueling pipe 4 to its optimal refueling position. By a porthole 7a provided in the observation well 7, he can then have a direct view of the field of visibility delimited by the dotted lines 8 (see: Figures 1 and 2). Beyond this direct line of sight, it can follow the pivoting of the supply pipe 4 by means of a television camera 23, via a screen 24. When not in use, the well '7 is closed by a shutter 7b.

Tandis que l'opérateur 21 commande le déploiement et la rentrée du tuyau de ravitaillement 4, des forces aérodynamiques 30 (voir la figure 6) importantes entrent en jeu, lesquelles sont compensées par des forces antagonistes 31 sur les empennages 5, formant ainsi un système stable. Mais si, au cours d'une opération de ravitaillement, l'appareil volant à ravitailler 32 exécute des variations de position représentées par les flèches 33 et 34, celles-ci agissent sur le tube télescopique 16 et le tuyau de ravitaillement 4, et perturbent l'état d'équilibre stable des forces aérodynamiques.Ces perturbations, qui ne peuvent être compensées par l'opérateur 21, engendrent des contraintes de flexion considérables, principalement dans le tube télescopique 16 (mais elles agissent aussi sur le tuyau de ravitaillement 4). affin de libérer de ces contraintes le tube télescopique 16 et le tuyau de ravitaillement 4, on a disposé en plusieurs endroits sur le tube télescopique 16 des détecteurs 35, qui déterminent par exemple les efforts d'extension sur le tube. Les résultats de mesure des détecteurs 35 sont transmis à un calculateur 36 (voir la figure 4), qui calcule en continu la position optimale des empennages 5 en vue de supprimer les contraintes. Les résultats sont transmis sans délais sous la forme d'impulsions électriques, aux actionneurs des empennages 5, qui règlent alors les empennages aux positions calculées. Le montage des circuits est conçu de façon que les impulsions de commande provenant du calculateur 36 soient prioritaires par rapport à celles provenant du manche de commande 22
La surveillance en continu, par les détecteurs 35 et le calculateur 36, des contraintes apparaissant dans le tube télescopique 16 est particulièrement utile juste après l'accouplement du tube télesco pique 16 à l'appareil volant à ravitailler 32 au moyen de l'accouplement de raccordement 28, attendu que le tuyau de ravitaillement 4 ne peut plus alors être piloté par l'opérateur 21 à l'aide du manche de commande 22. While the operator 21 controls the deployment and the retraction of the supply pipe 4, significant aerodynamic forces 30 (see FIG. 6) come into play, which are compensated by opposing forces 31 on the empennages 5, thus forming a system stable. But if, during a refueling operation, the flying refueling device 32 performs position variations represented by the arrows 33 and 34, these act on the telescopic tube 16 and the refueling pipe 4, and disturb the stable equilibrium state of the aerodynamic forces. These disturbances, which cannot be compensated by the operator 21, generate considerable bending stresses, mainly in the telescopic tube 16 (but they also act on the supply pipe 4) . In order to free from these constraints the telescopic tube 16 and the supply pipe 4, detectors 35 have been placed in several places on the telescopic tube 16, which determine, for example, the extension forces on the tube. The measurement results of the detectors 35 are transmitted to a computer 36 (see FIG. 4), which continuously calculates the optimal position of the tail units 5 in order to remove the stresses. The results are transmitted without delay in the form of electrical pulses, to the actuators of the tail units 5, which then adjust the tail units to the calculated positions. The circuit assembly is designed so that the control pulses coming from the computer 36 have priority over those coming from the control stick 22
The continuous monitoring, by the detectors 35 and the computer 36, of the stresses appearing in the telescopic tube 16 is particularly useful just after the coupling of the telescopic tube 16 to the flying appliance to be refueled 32 by means of the coupling of connection 28, since the supply pipe 4 can no longer be controlled by the operator 21 using the control handle 22.

Claims

1. Refueling device provided in a tanker plane to refuel another flying device in flight, with a refueling pipe fitted with tail lights and connected to an auxiliary tank by a fuel line, a pipe which encloses a telescopic tube deployable by the fuel pressure, and which, through a porthole, can be piloted into the refueling position by an operator using a control stick acting on the tailplane, characterized in that sensors (35) are arranged on the telescopic tube (16 ), which determine the different stresses which appear in the deployed telescopic tube, for example following the movements of the flying device (32) to be refueled, and transmit them to a computer (36) which continuously calculates the optimal position of the tailplane ( 5) with a view to eliminating these stresses, and which permanently adjusts this position by transmitting corresponding orders to actuators acting directly ent on the tail

2. Refueling device according to claim 1, characterized in that the retraction of the telescopic tube (16) is effected by means of a return cable (18) guided in the refueling pipe (4) and a electrically driven cable drum (19) coupled to a friction coupling device (25), the telescopic tube being able to be locked in any necessary position by means of an electric braking device (17), equipped with preferably a magnetic brake.

3. Refueling device according to claim 2, characterized in that the tensile force acting on the telescopic tube (16) by means of the return cable (18) is less than the deployment force generated by the fuel pressure.

4. Filling device according to claim 1 or 3, characterized in that the fuel pressure generating the deployment force of the telescopic tube (16) is equal to the cabin overpressure (relative to the external pressure) prevailing in the auxiliary tank (2) and in the fuel line (15).

5. Filling device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the piloting of the supply pipe (4) beyond the field of visibility of the sight glass (7a) is carried out using 'at least one television camera (23).