FR2927427A1 - Procede et dispositif pour attenuer sur un aeronef des effets lateraux engendres par une turbulence. - Google Patents

Abstract

Le dispositif (1) comporte des moyens (2, 3, 5, 7, A1, A2) pour calculer et appliquer un ordre de commande de roulis et un ordre de commande de lacet permettant d'atténuer les effets latéraux engendrés sur l'aéronef par une turbulence.

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour atténuer sur un aéronef, en particulier un avion de transport, les effets latéraux engendrés par au moins une turbulence rencontrée par cet aéronef au cours d'un vol. Les effets latéraux que la présente invention propose de traiter concernent des perturbations en moments de roulis, qui peuvent créer de l'inconfort pour les pilotes et les passagers, et dans les cas les plus extrêmes agir négativement sur la sécurité de l'aéronef. On sait qu'au cours d'un vol, les turbulences violentes liées à des rafales de vent verticales, peuvent causer au niveau de l'aéronef : d'importantes variations d'accélération verticale qui, lorsqu'elles sont négatives, sont susceptibles de blesser des passagers de l'aéronef ; une déviation importante de l'aéronef en altitude, ce qui augmente le risque de collision avec un autre aéronef ; des pics de portance sur la voilure, qui éprouvent la limite de charge de cette dernière ; et des moments en roulis, ainsi que des accélérations latérales, qui sont également susceptibles de blesser des passagers de l'aéronef. Deux types de turbulences atmosphériques sont généralement à l'origine des troubles causés à un aéronef, à savoir : des turbulences en ciel clair, de type CAT ("Clear Air Turbulence" en anglais), qui représentent des cisaillements de vent qui se produisent souvent sans manifestation visible, généralement au-dessus de 15 000 pieds (environ 4500 mètres). Ces turbulences en ciel clair qui sont de type non convectif, apparaissent le plus souvent près de la tropopause, plutôt au-dessus des montages et plutôt en hiver. Ces turbulences pré-sentent un risque naturel en vol et peuvent entraîner des blessures des passagers dans certaines conditions particulièrement sévères. De plus, ces turbulences entraînent une consommation supplémentaire de fuel (évitement de la zone de turbulences) et contribuent à la fatigue de l'aéronef et des pilotes ; et des turbulences convectives qui sont souvent visibles par la présence de nuages. Les turbulences convectives sévères apparaissent dans des régions assez humides, de sorte qu'un radar peut généralement les détecter. Aussi, la plupart du temps, ce phénomène peut être évité par les aéronefs. Toutefois, il arrive que les pilotes soient surpris ou qu'ils 7o n'aient pas le temps de contourner une zone de turbulences convectives. Les turbulences les plus sévères apparaissent dans les nuages d'orages, avec des courants ascendants et descendants pouvant atteindre plusieurs dizaines de mètres par seconde. Ces turbulences convectives sont très localisées et moins étendues que les turbulences 15 en ciel clair. Souvent, les phénomènes précédents qui sont localisés surprennent à la fois l'équipage de l'aéronef et les systèmes de pilotage embarqués, qui n'ont pas le temps d'effectuer les manoeuvres adéquates pour en atténuer les effets, notamment latéraux, qui en résultent au niveau de 20 l'aéronef. Par les demandes de brevet FR-05 10341 et WO-2007/042652, on connaît un dispositif pour atténuer sur un aéronef les effets d'une turbulence verticale rencontrée par cet aéronef au cours d'un vol. La présente invention a pour objet d'atténuer exclusivement les ef- 25 fets latéraux engendrés par une turbulence. Elle ne se limite pas, toute-fois, aux turbulences atmosphériques précitées, mais peut également concerner des turbulences de sillage qui, par définition, sont susceptibles d'être rencontrées dans le sillage d'un aéronef, donc à n'importe quelle altitude. En effet, l'origine de telles turbulences de sillage n'est pas due à des phénomènes atmosphériques, mais à la présence d'un aéronef qui précède l'aéronef subissant la turbulence. La présente invention concerne un procédé permettant d'atténuer automatiquement sur un aéronef, en particulier un avion de transport, les effets latéraux engendrés par au moins une turbulence rencontrée par cet aéronef au cours d'un vol. A cet effet, selon l'invention, ledit procédé est remarquable en ce que l'on réalise au cours d'un vol de l'aéronef, de façon automatique et itérative, la suite d'étapes successives suivante : a) on estime un moment de roulis de l'aéronef, qui est dû au vent ; b) on mesure les valeurs courantes de premiers paramètres de l'aéronef ; c) à l'aide dudit moment de roulis estimé et desdites valeurs courantes mesurées, ainsi que d'une valeur de dérapage de l'aéronef, on calcule : ù un ordre de commande de roulis pour au moins un premier organe mobile commandable tel qu'un aileron ou un spoiler par exemple, qui est susceptible d'agir sur le roulis de l'aéronef, ledit ordre de commande de roulis étant tel qu'appliqué audit premier organe mobile, il permet de minimiser sur l'aéronef les perturbations en roulis dues au vent ; et un ordre de commande de lacet pour au moins un second organe mobile commandable tel qu'une dérive par exemple, qui est susceptible d'agir sur le lacet de l'aéronef, ledit ordre de commande de lacet étant tel qu'appliqué audit second organe mobile, il permet de compenser sur l'aéronef des effets latéraux, de préférence à la fois les ef- fets latéraux engendrés par la turbulence et les effets latéraux engendrés par l'application dudit ordre de commande de roulis audit premier organe mobile ; et d) on applique : ù ledit ordre de commande de roulis audit premier organe mobile ; et ledit ordre de commande de lacet audit second organe mobile. Ainsi, grâce à l'invention, on minimise les perturbations en moments de roulis, ainsi que les -effets-latéraux, engendrés par une turbulence sur un aéronef. Ceci permet notamment d'améliorer le confort du pilote et des passagers de l'aéronef, et d'entraîner une réduction potentielle du nombre de blessés, lors de rencontres de turbulences par l'aéronef. La présente invention s'applique à tous types de turbulences qui engendrent des effets latéraux sur l'aéronef, à savoir aussi bien des tur- bulences atmosphériques que des turbulences de sillage. Dans un mode de réalisation simplifié, ladite valeur de dérapage est faible, ce qui permet d'utiliser des formules de calcul simplifiées à l'étape c) pour calculer les ordres de commande de roulis et de lacet, comme précisé ci-dessous.

En outre, dans un mode de réalisation préféré, on calcule préalablement ladite valeur de dérapage, avant de l'utiliser à l'étape c) pour cal-culer lesdits ordres de commande. Pour ce faire, dans une première variante de réalisation, on réalise également, à l'étape a), les opérations suivantes : on mesure les valeurs courantes de seconds paramètres de l'aéronef ; on calcule, à l'aide desdites valeurs courantes mesurées, le vent horizontal existant à l'extérieur de l'aéronef à sa position courante ; on déduit dudit vent horizontal ainsi calculé, la composante latérale Vv 1 du vent existant à l'extérieur de l'aéronef à sa position courante ; et on calcule ladite valeur de dérapage f3vl représentant le dérapage dû au vent, à l'aide de l'expression suivante : (3v1 =ù Vvl/V, V étant la vitesse air mesurée de l'aéronef. En outre, dans une seconde variante de réalisation, à l'étape a) : on mesure le vent latéral Vv2 existant à l'avant de l'aéronef à l'aide d'un moyen de mesure approprié embarqué sur l'aéronef, en particulier un lidar précisé ci-dessous ; et on calcule la valeur de dérapage pv2 représentant le dérapage dû au vent, à l'aide de l'expression suivante : pv2 =ù Vv2/V, V étant la vitesse air mesurée de l'aéronef. Par ailleurs, pour estimer ledit moment de roulis AC.ew dû au vent à l'étape a), dans un mode de réalisation préféré : on détermine un moment de roulis global DC.e, à l'aide de l'expression suivante : DC.e = AL / (p.V2.S.co/2) dans laquelle : AL est un coefficient qui est calculé à partir de valeurs mesurées de paramètres de l'aéronef ; p est la densité de l'air ; V est la vitesse air de l'aéronef ; S est la surface de la voilure de l'aéronef ; et co représente la corde aérodynamique moyenne de l'aéronef ; on détermine un moment de roulis ACe82 qui est engendré par la corn- mande courante d'organes mobiles de l'aéronef, qui agissent sur le roulis ; et on calcule ledit moment de roulis AC.ew (dû au vent) à l'aide de l'expression suivante : AC.ew = DC.e ù ACQSe ù AC1, AC1 étant un paramètre qui est nul ou égal à ACBr. En outre, dans un autre mode de réalisation simplifié, à l'étape a), pour estimer ledit moment de roulis dû au vent : on mesure le vent à une distance donnée à l'avant de l'aéronef, à l'aide d'un moyen de mesure approprié embarqué sur l'aéronef, en particulier un lidar ; on détermine, à l'aide de cette mesure, un profil du vent à l'avant de l'aéronef ; et on calcule, à partir de ce profil, ledit moment de roulis (dû au vent), ainsi qu'un dérapage dû au vent. Par ailleurs, avantageusement, à l'étape c), on calcule ledit ordre de commande de roulis 8 et ledit ordre de commande de lacet 8r, à l'aide 1 o des expressions suivantes : = [û n8r(Pp.pv + 33v.[3v)]/(n6r. 8 û 8r.n8Ê) ment : dans une étape antérieure à l'étape d) : • on détermine un paramètre caractéristique relatif au roulis (qui varie 25 en fonction de la présence d'une turbulence et le cas échéant de sa sévérité) ; et 8r = û(n[3v.[3v + n8Ê.8t) / n& dans lesquelles : pv est une vitesse de roulis dû au vent, qui dépend notamment dudit moment de roulis dû au vent ; 15 [3v est ladite valeur de dérapage ; û p, [3v, 82, 8r sont des coefficients de moment de roulis ; et n[3v, n8r, n8 sont des coefficients de moment de lacet. Dans un mode de réalisation préféré, on applique ledit ordre de commande de roulis ainsi calculé à une pluralité de premiers organes mo-20 biles, en particulier une pluralité de spoilers et/ou d'ailerons. En outre, dans un mode de réalisation particulier, avantageuse- • on compare ce paramètre caractéristique à une valeur de seuil prédéterminée ; et à l'étape d), on applique lesdits ordres de commande de roulis et de la-cet, uniquement si ledit paramètre caractéristique est supérieur à ladite valeur de seuil. Ainsi, grâce à ce mode de réalisation particulier, on réalise une surveillance des turbulences latérales, qui agissent sur ledit paramètre caractéristique relatif au roulis, et on réalise une atténuation des effets latéraux engendrés sur l'aéronef, uniquement en cas de détection, au cours de cette surveillance, de turbulences latérales, c'est-à-dire lorsque ledit paramètre caractéristique dépasse ladite valeur de seuil. La présente invention concerne également un dispositif pour atténuer sur un aéronef, en particulier un avion de transport, les effets latéraux engendrés par au moins une turbulence rencontrée par cet aéronef au cours d'un vol. Selon l'invention, ledit dispositif est remarquable en ce qu'il comporte : des moyens pour estimer un moment de roulis de l'aéronef, qui est dû au vent ; des moyens pour mesurer les valeurs courantes de paramètres de l'aéronef ; des moyens pour calculer, à l'aide dudit moment de roulis estimé et desdites valeurs courantes mesurées, ainsi que d'une valeur de dérapage de l'aéronef : • un ordre de commande de roulis pour au moins un premier organe mobile commandable qui est susceptible d'agir sur le roulis de l'aéronef, ledit ordre de commande de roulis étant tel qu'appliqué audit premier organe mobile, il permet de minimiser sur l'aéronef les perturbations en roulis dues au vent ; et • un ordre de commande de lacet pour au moins un second organe mobile commandable qui est susceptible d'agir sur le lacet de l'aéronef, ledit ordre de commande de lacet étant tel qu'appliqué audit second organe mobile, il permet de compenser sur l'aéronef des ef- Pets latéraux dus au vent ; et des moyens pour appliquer : ^ ledit ordre de commande de roulis audit premier organe mobile ; et • ledit ordre de commande de lacet audit second organe mobile. La présente invention concerne également un système d'aéronef 1 o qui comporte : au moins un premier organe mobile commandable (mais de préférence une pluralité de premiers organes mobiles commandables), par exemple un aileron ou un spoiler, qui est susceptible d'agir sur le roulis de l'aéronef 15 au moins un second organe mobile commandable, par exemple une dé-rive, qui est susceptible d'agir sur le lacet de l'aéronef ; et un dispositif tel que celui précité, pour atténuer sur l'aéronef des effets latéraux engendrés par au moins une turbulence rencontrée par cet aéronef au cours d'un vol, en déterminant des ordres de commande et en 20 les appliquant auxdits premier et second organes mobiles. En outre, la présente invention concerne également un aéronef qui est muni d'un dispositif tel que celui précité et/ou d'un système d'aéronef tel que celui précité. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment 25 l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est le schéma synoptique d'un dispositif conforme à l'invention.

La figure 2 est un schéma montrant un aéronef sur lequel on a représenté les différents axes de mouvement. Le dispositif 1 conforme à l'invention et représenté schématique-ment sur la figure 1 est destiné à être monté sur un aéronef A, par exem- ple un avion de transport, pour atténuer les effets latéraux engendrés par au moins une turbulence rencontrée par cet aéronef A au cours d'un vol. On sait qu'une turbulence correspond à une agitation de l'air qui se superpose au mouvement moyen de l'air et qui est constituée par des mouvements désordonnés, en continuelle transformation, Une turbulence se rencontre à l'intérieur ou au voisinage des nuages (par exemple dans un nuage orageux où coexistent des courants verticaux de sens contraire). Il existe également des turbulences en ciel clair, soit près du sol, soit à très haute altitude à proximité de courants jets. Selon l'invention, ledit dispositif 1 comporte : û un ensemble 2 de sources d'informations, qui comprennent des moyens usuels pour mesurer (ou calculer) les valeurs courantes de paramètres de l'aéronef A, précisés ci-dessous, lors d'un vol ; des moyens 3 qui sont reliés par l'intermédiaire d'une liaison 4 audit ensemble 2 de sources d'informations et qui sont formés de manière à estimer un moment de roulis de l'aéronef A, qui est dû au vent (c'est-à- dire à une turbulence) rencontré par l'aéronef au cours du vol ; des moyens 5 qui sont reliés par l'intermédiaire d'une liaison 6 audit ensemble 2 de sources d'informations et qui sont formés de manière à fournir une valeur de dérapage précisée ci-dessous ; une unité de calcul 7 qui est reliée par l'intermédiaire de liaisons 8, 9 et 10 respectivement audit ensemble 2, auxdits moyens 3 et auxdits moyens 5 et qui est formée de manière à calculer, à l'aide du moment de roulis estimé par les moyens 3, des valeurs courantes mesurées par l'ensemble 2, et de la valeur de dérapage fournie par les moyens 5 : • un ordre de commande de roulis pour au moins un premier organe mobile commandable (ou surface de contrôle) précisé ci-dessous, qui est susceptible d'agir sur le roulis de l'aéronef A. Cet ordre de commande de roulis est tel qu'appliqué audit premier organe mobile, il permet de minimiser sur l'aéronef A les perturbations en roulis dues au vent ; et • un ordre de commande de lacet pour au moins un second organe mobile commandable (ou surface de contrôle), précisé ci-dessous, qui est susceptible d'agir sur le lacet de l'aéronef A. Cet ordre de commande de lacet est tel qu'appliqué audit second organe mobile, il permet de compenser sur l'aéronef des effets latéraux, à savoir à la fois les effets latéraux engendrés par la turbulence et les effets latéraux engendrés par l'application dudit ordre de commande de roulis audit premier organe mobile ; ù un ensemble Al de moyens d'actionnement qui sont susceptibles d'actionner, c'est-à-dire de déplacer, comme illustré par une liaison 11 en traits mixtes, au moins un premier organe mobile faisant partie d'un ensemble B1 d'un (de) premier(s) organe(s) mobile(s). Ledit ensemble B1 peut comporter un ou plusieurs premiers organes mobiles, de préfé- rence des spoilers 20 et/ou des ailerons 21 de l'aéronef A. Ledit ensemble Al reçoit ledit ordre de commande de roulis par l'intermédiaire d'une liaison 12 de ladite unité de calcul 7, et ses moyens d'actionnement déplacent le ou les premiers organes mobiles dudit ensemble B1, de façon usuelle, conformément audit ordre de commande de roulis ; et un ensemble A2 de moyens d'actionnement qui sont susceptibles d'actionner, c'est-à-dire de déplacer, comme illustré par une liaison 13 en traits mixtes, au moins un second organe mobile faisant partie d'un ensemble B2 d'un (de) second(s) organe(s) mobile(s). Ledit ensemble B2 peut comporter un ou plusieurs seconds organes mobiles. II comporte, de préférence, une dérive 22. Ledit ensemble A2 reçoit ledit ordre de commande de lacet par l'intermédiaire d'une liaison 14 de ladite unité de calcul 7, et ses moyens d'actionnement déplacent le ou les seconds organes mobiles dudit ensemble B2, de façon usuelle, conformément audit ordre de commande de roulis. Dans un mode de réalisation particulier, ledit dispositif 1 fait partie, ainsi que lesdits ensembles B1 et B2, d'un système 15 qui est embarqué sur l'aéronef A. Les traitements (mesures, calculs, applications d'ordres, ...) mis en oeuvre par ledit dispositif 1 sont réalisés en temps réel.

En outre, dans un mode de réalisation préféré, ledit dispositif 1 est formé de manière à appliquer ledit ordre de commande de roulis à une pluralité de premiers organes mobiles, en particulier à une pluralité de spoilers 20 et/ou d'ailerons 21. Le dispositif 1 conforme à l'invention est donc formé de manière à minimiser les perturbations en moments de roulis, ainsi que les effets latéraux, engendrés par une turbulence sur l'aéronef A. Ceci permet notamment d'améliorer le confort du pilote et des passagers de l'aéronef A, et d'entraîner une réduction potentielle du nombre de blessés, lors de rencontres de turbulences par l'aéronef A.

On notera que l'ordre de commande de lacet qui est appliqué au second organe mobile permet de compenser à la fois les effets latéraux engendrés par la turbulence et les effets latéraux engendrés par l'application dudit ordre de commande de roulis audit premier organe mobile. Il a donc une double fonction : réduire les effets de la turbulence et compenser les effets induits par la commande en roulis. Ledit dispositif 1 s'applique à tous types de turbulences qui engendrent des effets latéraux sur l'aéronef, à savoir aussi bien des turbulences atmosphériques que des turbulences de sillage.

Dans un premier mode de réalisation, lesdits moyens 3 qui sont destinés à estimer le moment de roulis AC.ew dû au vent, comportent les éléments (intégrés et non représentés) suivants : û un premier élément pour déterminer des inerties de l'aéronef A, en fonc- ton de sa masse et de son centrage (qui sont déterminés de façon usuelle par des moyens faisant partie dudit ensemble 2), ainsi que de données tabulées ; - un deuxième élément pour déterminer un moment de roulis global DC& à l'aide de l'expression suivante : DC.e = AL / (p.V2.S.co/2) dans laquelle : • AL est un coefficient précisé ci-dessous, qui est calculé à partir de valeurs mesurées de paramètres de l'aéronef A et des inerties dé-terminées par ledit premier élément ; ^ p est la densité de l'air ; • V est la vitesse air de l'aéronef A ; S est la surface de la voilure de l'aéronef A ; et co représente la corde aérodynamique moyenne de l'aéronef A ; un troisième élément pour déterminer un moment de roulis AC,e&.e qui est engendré par la commande courante d'organes mobiles (spoilers, ailerons, ...) de l'aéronef A, qui agissent sur son roulis ; et - un quatrième élément pour calculer ledit moment de roulis AC.ew à l'aide de l'expression suivante : AC.ew = DCe ù AC.e&e.

De façon idéale, ledit quatrième élément pourrait également calculer le moment de roulis AC.ew à l'aide de l'expression suivante : AC.ew = DC.e ù AC 8 ù AC8r.

A cet effet, on notera qu'à partir des équations de moment pour un aéronef A en roulis, on peut définir le moment de roulis de la manière suivante : p, q, r sont les vitesses angulaires (respectivement de roulis, tangage et -5 lacet) autour des axes X, Y, Z de l'aéronef A, comme représenté sur la figure 2. Ces vitesses angulaires sont mesurées à l'aide de gyromètres usuels faisant parti-e de l'ensemble 2. Ces axes X, Y, Z sont les axes d'un repère Ra lié à l'aéronef A. Plus précisément : • X est défini selon l'axe longitudinal de l'aéronef A ; 10 ^ Y est orthogonal à l'axe X et passe par le plan moyen des ailes de l'aéronef A ; et • Z est perpendiculaire au plan XY formé par les axes X et Y et il passe au centre de gravité de l'aéronef A ; on note lx, ly, Iz et Ixz les inerties respectivement selon les axes X, Y, 15 Z et selon le plan XZ de l'aéronef A, qui sont calculées de façon usuelle ; on obtient : L = pl.lx-Ixz.(p.q+r1)+q.r.(Ix-ly), p1 et r1 étant les dérivées par rapport au temps de p et r ; 20 pour de petites perturbations, on peut faire l'hypothèse suivante : AL = p1.lx-rl.Ixz û on peut déduire le moment de roulis global en fonction de p (densité de l'air), S (surface de la voilure), co (corde aérodynamique moyenne), et V (vitesse air de l'aéronef A), en utilisant l'expression suivante : 25 DC2 = AL / (p.V2.S.co/2) ; lorsque l'aéronef A est en opération, les boucles de commandes de vol ou les manoeuvres sont susceptibles, par le biais des surfaces de contrôle, de créer également des moments en roulis. Les commandes de vol régissant au vent, on va déterminer le supplément à contrer. Il s'agit donc de déduire du moment de roulis global DCe, le moment en roulis AC.QS.e dû aux surfaces de contrôle de l'aéronef A qui sont déjà en mouvement (fonction de paramètres tels que le nombre de Mach et la configuration aérodynamique) : AC.ew = DCe ù AC.QS.e ou ACtw = DCe ù ACeSe ù OCSr ; le moment de roulis dû au vent AC.ew ainsi obtenu n'a pas encore été contré et il doit être contré par les commandes de vols et les surfaces de contrôle. En outre, dans un second mode de réalisation, lesdits moyens 3 comportent, pour estimer ledit moment de roulis dû au vent, les éléments (intégrés et non représentés) suivants : un premier élément pour déterminer à partir d'une mesure du vent à une distance donnée à l'avant de l'aéronef A, qui est réalisée à l'aide d'un moyen de mesure approprié embarqué sur l'aéronef A, de préférence un lidar, un profil du vent à l'avant de l'aéronef A ; et un second élément pour calculer, à partir de ce profil du vent à l'avant de l'aéronef A, ledit moment de roulis. On sait qu'un lidar (non représenté) est un dispositif permettant de déterminer la position et la distance d'un obstacle par réflexion sur celui-ci d'un rayonnement lumineux optique, émis généralement par un laser. Le terme Iidar provient de l'abréviation d'une expression anglaise "light detection and ranging". Le principe du Iidar repose sur une transposition dans le domaine lumineux ou optique du principe d'un radar appliqué dans le domaine radioélectrique.

Dans un mode de réalisation particulier, le Iidar réalise une mesure du vent vertical à une distance donnée devant l'aéronef A, par exemple en cinq points, dont un point devant l'aéronef A sur l'axe X de son fuselage, deux points au centre de chaque demi-voilure, et deux points aux extrémités de chaque demi-voilure, à une distance prédéterminée qui varie entre quelques mètres et une centaine de mètres devant l'aéronef. Par les de-mandes de brevet FR-05 03128 et WO-2006/103325, on connaît des dispositifs de mesure de turbulence utilisant de tels lidars. A partir des mesures réalisées par le lidar, un profil de vent devant l'aéronef A est défini par ledit premier élément (desdits moyens 3), et un moment de roulis peut donc être estimé par ledit second élément (desdits moyens 3). On notera qu'à partir du coefficient de portance Cza et de la loi de répartition de portance de l'aile, il est possible de déterminer le moment de roulis Lw à partir du profil du vent, à l'aide de l'expression sui-vante : b/2 Lw = ùL (p.V2.Cza)/2 ]. fy.c(y).da.dy ùb/2 dans laquelle : ù da est la variation d'incidence sur la voilure due à la perturbation ; - y est le déplacement du vent selon l'axe Y, représentant ledit profil du vent ; - c(y) est la loi de répartition de portance ; et - b est l'envergure de l'aile. Par ailleurs, pour estimer la valeur de dérapage 13v1 qui est fournie à ladite unité de calcul 7, dans un mode de réalisation préféré : ù ledit ensemble 2 (ou lesdits moyens 5) comportent des moyens (non représentés) pour : • mesurer les valeurs courantes de paramètres de l'aéronef A ; et • calculer, de façon usuelle, à l'aide desdites valeurs courantes mesu- rées, le vent horizontal existant à l'extérieur de l'aéronef A à sa po- sition courante ; et - lesdits moyens 5 comportent des moyens (non représentés) pour : • déduire dudit vent horizontal ainsi calculé, la composante latérale Vvl (c'est-à-dire la composante selon l'axe Y du repère Ra) du vent existant à l'extérieur de l'aéronef A à sa position courante ; et • calculer ladite valeur de dérapage Pl représentant le dérapage dû au vent, à l'aide de l'expression suivante : pv1 =ù Vvl /V. On notera que le calcul du vent horizontal nécessite de connaître les grandeurs suivantes : les accélérations de l'aéronef A selon les trois axes X, Y et Z, la vitesse sol, les angles d'attitude et les vitesses d'angles étant fournis par les centrales inertielles de l'aéronef A, faisant partie dudit ensemble 2 ; la vitesse air V qui peut être fournie par un système de données air usuel, qui fait également partie dudit ensemble 2 ; l'incidence qui est calculée, de façon usuelle, par lesdits moyens 5 ou par des moyens faisant partie dudit ensemble 2 ; et le dérapage qui est estimé ou mesuré. Les trois composantes du vent sont donc calculées dans le repère Ra lié à l'aéronef A, à partir de la vitesse sol, de la vitesse air, de l'incidence et du dérapage. On retrouve donc deux composantes horizon- tales (selon les axes X et Y) et une composante verticale. Le calcul du vent doit être effectué à une cadence assez rapide (au moins huit points par seconde). En outre, dans un mode de réalisation particulier, pour estimer la valeur de dérapage pv2 : ù l'ensemble 2 comporte un moyen de mesure approprié, en particulier un lidar tel que celui précité, pour mesurer le vent latéral Vv2 existant à l'avant de l'aéronef A ; et lesdits moyens 5 sont formés de manière à calculer la valeur de dérapage pv2 représentant le dérapage dû au vent, à l'aide de l'expression suivante : (3v2 =û Vv2/V, V étant la vitesse air mesurée de l'aéronef A.

Par ailleurs, ladite unité de calcul 7 calcule ledit ordre de commande de roulis 8P et ledit ordre de commande de lacet 8r, à l'aide des expressions suivantes : S = [û n8r(fp.pv + Rv.f3v)]/(n8r./8? û 8r.n8î) 8r = û(n1v.pv + n8Î.8f) / n8r dans lesquelles : pv est une vitesse de roulis dû au vent ; (3v est ladite valeur de dérapage et correspond, en fonction du mode de réalisation utilisé, à 13v1 ou 13v2 ; p, (3v, 8 , 8r sont des coefficients de moment de roulis ; et npv, n8r, n8 sont des coefficients de moment de lacet.

On précise ci-après le mode de calcul des ordres 8 et 8r précités. A partir de l'estimation du dérapage dû au vent 13v et de l'estimation du moment de roulis dû au vent pv, l'objectif est de trouver un couple d'ordres en moment de roulis 8Q (avec de préférence les ailerons 21) et en moment de lacet Sr (avec la dérive 22) de manière à résoudre les 20 équations latérales linéarisées de la mécanique du vol (p et r = 0). On sait que le système perturbé par du vent s'écrit de la manière suivante : 18 r1 =A Pl r +B p )(pv` + Bv jRv, r1 'YR û cos a sin a

V nR nr np g. Gos O" V 0 r (Y8 YSr` (YRv Ypv` nae n8r V V V V npv npv (pv` + + Pl 4R r p 0 p & Sr ~Sr 43v pv \(0, 0 tgO 0 ,, ' 4 i \0 0 , 0 0 Selon l'invention, des ordres fonction des paramètres pv et pv et de certains coefficients aérodynamiques sont envoyés aux organes mobi- les des ensembles B1 et B2 de l'aéronef A de manière à minimiser les effets en roulis et lacet (p et r = 0). On prend en compte les paramètres suivants : R le dérapage de l'aéronef A ; le roulis de l'aéronef A ; û a l'incidence de l'aéronef A ; O l'assiette de l'aéronef A ; R1, r1, p1 et 41 les dérivées par rapport au temps des paramètres p, r, pets; V la vitesse air ; et g la constante de la gravité. De plus, les coefficients entrant dans le calcul sont les suivants : le coefficient de moment de roulis dû à un ordre de roulis 8 ; le coefficient de moment de roulis dû à un ordre de lacet Sr ; le coefficient de moment de roulis dû au moment de roulis dû au vent .epv ; le coefficient de moment de roulis dû au dérapage dû au vent v ; le coefficient de moment de lacet dû à un ordre de roulis nô2 ; le coefficient de moment de lacet dû à un ordre de lacet n8n ; et le coefficient de moment de lacet dû -au dérapage dû au vent n[3v. Le coefficient de moment de lacet dû au moment de roulis dû au vent est jugé négligeable. Un filtre peut être ajouté sur les ordres, ainsi qu'un gain fonction des organes mobiles (ou surfaces de contrôle) utilisés. Un filtre peut per-mettre de filtrer les hautes fréquences non accessibles physiquement par les organes mobiles utilisés. Il permet également de ne pas exciter la structure de l'aéronef A. II peut également apporter une avance de phase pour contrer le retard à l'activation, le retard sur l'estimation du moment de roulis et le retard engendré par les systèmes pour le calcul de l'algorithme. Le but est d'obtenir que l'effet physique du vent sur l'aéronef A et l'effet physique engendré par les organes mobiles soient en phase de manière à contrer de façon optimale la perturbation. Les gains des ordres globaux en roulis et lacet sont donc (à partir des équations précédentes) de la forme : 82 = [ù n6r(ep.pv + .epv.(3v)]/(n8r.e8e ù .e8r.n6e) 8r = ù(n(3v.pv + n8 .Se) / n8r L'ordre en lacet est fonction de l'ordre en roulis. De plus, comme indiqué ci-dessus, l'ordre en roulis 81 peut, par exemple, être converti en ordres pour les ailerons 21 et/ou les spoilers 20, et l'ordre de lacet Sr est converti, de préférence, en ordre pour la dérive 22.

Une alternative qui consiste à contrôler uniquement des moments de roulis dus au vent revient à introduire (par les moyens 5) une valeur de dérapage (3v nulle dans les ordres. Dans ce cas, le dispositif 1 contre les effets en roulis dus au vent, et il compense uniquement les effets en lacet liés à l'utilisation des premiers organes mobiles. L'ordre global en roulis, en fonction de son amplitude, est ensuite appliqué aux premiers organes mobiles, et l'ordre en lacet est appliqué à la dérive. Par ailleurs, dans un mode de réalisation particulier ledit dispositif 1 comporte, de plus, des moyens d'activation 17 qui sont reliés par l'intermédiaire d'une liaison 18 auxdits moyens 3 et qui vérifient si des conditions d'activation sont satisfaites. Ces moyens d'activation 17 sont également reliés par l'intermédiaire d'une liaison 19 à un moyen d'émission 20 associé à ladite unité de calcul 7. Ce moyen d'émission 20 envoie les ordres de commande déterminés par l'unité de calcul 7 auxdits ensembles Al et A2 uniquement lorsque les moyens d'activation 17 indi- quent que les conditions d'activation sont réunies et autorisent cet envoi. Dans un mode de réalisation particulier, lesdits moyens d'activation 17 : ù déterminent un paramètre caractéristique relatif au roulis (qui varie en fonction de la présence d'une turbulence, et le cas échéant, de sa sévérité) ; et -comparent ce paramètre caractéristique à une valeur de seuil prédéterminée. Dans ce cas, le dispositif 1 applique lesdits ordres de commande de roulis et de lacet, uniquement si ledit paramètre caractéristique est su- périeur à ladite valeur de seuil. Ledit paramètre caractéristique peut être une vitesse de roulis. Dans ce cas, à partir d'un coefficient de roulis dû à la vitesse de roulis Cep, on peut déterminer la vitesse de roulis pv due au vent à l'aide de l'expression suivante : pv = ACew.V / Cep.co II est également possible d'utiliser, comme paramètre caractéristi-5 que, le moment de roulis. Une vitesse de roulis est cependant plus facile à appréhender qu'un moment de roulis. Lorsque l'activation de la turbulence est annulée, tous les ordres sont progressivement annulés, et les organes mobiles 20, 21, 22 utilisés reviennent progressivement à une position neutre.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour atténuer sur un aéronef (A) des effets latéraux engendrés par au moins une turbulence rencontrée par cet aéronef (A) au cours d'un vol, caractérisé en ce que l'on réalise au cours d'un vol de l'aéronef (A), de façon automatique et itérative, la suite d'étapes successives suivante : a) on estime un moment de roulis de l'aéronef (A), qui est dû au vent ; b) on mesure les valeurs courantes de premiers paramètres de l'aéronef (A) ; c) à l'aide dudit moment de roulis estimé et desdites valeurs courantes mesurées, ainsi que d'une valeur de dérapage de l'aéronef (A), on cal-cule : un ordre de commande de roulis pour au moins un premier organe mobile (20, 21) commandable qui est susceptible d'agir sur le roulis de l'aéronef (A), ledit ordre de commande de roulis étant tel qu'appliqué audit premier organe mobile (20, 21), il permet de minimiser sur l'aéronef (A) les perturbations en roulis dues au vent ; et un ordre de commande de lacet pour au moins un second organe mobile (22) commandable qui est susceptible d'agir sur le lacet de l'aé- ronef (A), ledit ordre de commande de lacet étant tel qu'appliqué au-dit second organe mobile (22), il permet de compenser sur l'aéronef (A) des effets latéraux ; et d) on applique : û ledit ordre de commande de roulis audit premier organe mobile (20, 21);et ù ledit ordre de commande de lacet audit second organe mobile (22).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite valeur de dérapage est réduite.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que : à l'étape a), on réalise de plus les opérations suivantes : • on mesure les valeurs courantes de seconds paramètres de l'aéronef (A) ; • on calcule, à l'aide desdites valeurs courantes mesurées, le vent horizontal existant à l'extérieur de l'aéronef (A) à sa position courante ; • on déduit dudit vent horizontal ainsi calculé, la composante latérale Vvl du vent existant à l'extérieur de l'aéronef (A) à sa position courante ; et • on calcule ladite valeur de dérapage pv1 représentant le dérapage dû au vent, à l'aide de l'expression suivante : Rv1 =ù Vvl /V, V étant la vitesse air mesurée de l'aéronef (A) ; et à l'étape c), on utilise cette valeur de dérapage 3v1 pour calculer lesdits ordres de commande.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que : à l'étape a) : on mesure le vent latéral Vv2 existant à l'avant de l'aéronef (A) à l'aide d'un moyen de mesure approprié embarqué sur l'aéronef (A) ; et on calcule la valeur de dérapage pv2 représentant le dérapage dû au vent, à l'aide de l'expression suivante : pv2=ù Vv2/V, V étant la vitesse air mesurée de l'aéronef (A) ; et ù à l'étape c), on utilise cette valeur de dérapage 3v2 pour calculer lesdits ordres de commande.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'à l'étape a), pour estimer ledit moment de roulis AC.ew dû au vent : on détermine un moment de roulis global DCt, à l'aide de l'expression suivante : DCe = AL / (p.V2.S.co/2) dans laquelle : • AL est un coefficient qui est calculé à partir de valeurs mesurées de paramètres de l'aéronef (A) ; ^ p est la densité de l'air ; • V est la vitesse air de l'aéronef (A) ; • S est la surface de la voilure de l'aéronef (A) ; et • co représente la corde aérodynamique moyenne de l'aéronef (A) ; on détermine un moment de roulis Ace u qui est engendré par la corn-mande courante d'organes mobiles de l'aéronef (A), qui agissent sur le roulis ; et on calcule ledit moment de roulis AC.ew à l'aide de l'expression sui-vante : AC.ew = DCe û ACe6.e û AC1, AC1 étant un paramètre.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'à l'étape a), pour estimer ledit moment de roulis dû au vent : on mesure le vent à une distance donnée à l'avant de l'aéronef (A), à l'aide d'un moyen de mesure approprié embarqué sur l'aéronef (A) ; on détermine, à l'aide de cette mesure, un profil du vent à l'avant de l'aéronef (A) ; et on calcule, à partir de ce profil, ledit moment de roulis.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à l'étape c), on calcule ledit ordre de commande de roulis 3 et ledit ordre de commande de lacet 8r, à l'aide des expressions suivantes : 8 = [ù n8r(?p.pv + (3v.(3v)]/(n8r. 82 ù 8r.n82) 8r = ù(n(3v.(3v + n8 .8Ê) / n8r dans lesquelles : pv est une vitesse de roulis dû au vent ; pv est ladite valeur de dérapage ; p, 13v, 8 , 8r sont des coefficients de moment de roulis ; et 1 o npv, n8r, n8 sont des coefficients de moment de lacet.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que : dans une étape antérieure à l'étape d) : • on détermine un paramètre caractéristique relatif au roulis ; et 15 • on compare ce paramètre caractéristique à une valeur de seuil ; et à l'étape d), on applique lesdits ordres de commande de roulis et de la-cet, uniquement si ledit paramètre caractéristique est supérieur à ladite valeur de seuil.

9. Dispositif pour atténuer sur un aéronef (A) des effets latéraux 20 engendrés par au moins une turbulence rencontrée par cet aéronef (A) au cours d'un vol, caractérisé en ce qu'il comporte : û des moyens (3) pour estimer un moment de roulis de l'aéronef, qui est dû au vent ; 25 ù des moyens (2) pour mesurer les valeurs courantes de paramètres de l'aéronef (A) ; des moyens (7) pour calculer, à l'aide dudit moment de roulis estimé et desdites valeurs courantes mesurées, ainsi que d'une valeur de dérapage de l'aéronef : • un ordre de commande. de roulis pour au moins un premier organe mobile (20, 21) commandable qui est susceptible d'agir sur le roulis de l'aéronef (A), ledit ordre de commande de roulis étant tel qu'appliqué audit premier organe mobile (20, 21), il permet de minimiser sur l'aéronef (A) les perturbations en roulis dues au vent ; et • un ordre de commande de lacet pour au moins un second organe mobile (22) commandable qui est susceptible d'agir sur le lacet de l'aéronef (A), ledit ordre de commande de lacet étant tel qu'appliqué audit second organe mobile (22), il permet de compenser sur l'aéronef (A) des effets latéraux dus au vent ; et des moyens (Al, A2) pour appliquer : • ledit ordre de commande de roulis audit premier organe mobile (20, 21);et • ledit ordre de commande de lacet audit second organe mobile (22).

10. Système d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte : au moins un premier organe mobile commandable (20, 21) qui est susceptible d'agir sur le roulis de l'aéronef (A) ; au moins un second organe mobile commandable (22) qui est susceptible d'agir sur le lacet de l'aéronef (A) ; et un dispositif (1) tel que celui spécifié sous la revendication 9, pour atté-nuer sur l'aéronef (A) des effets latéraux engendrés par au moins une turbulence rencontrée par cet aéronef (A) au cours d'un vol, en déterminant des ordres de commande et en les appliquant auxdits premier et second organes mobiles (20, 21, 22).