Les commandes de vol, comment ca marche ?

Les explications et schemas de ce chapitre sont valables pour le Boeing 737 qui possede des commandes de vols hydraulique d'ancienne generation (commandes par cables) comme les B747,B757,B767,A300,A310...Ce chapitre n'aborde que le fonctionnement des commandes de vols, leur utilisation est decrite dans le chapitre aerodynamique.
Voici le schema de principe du fonctionnement d'une gouverne (aileron, profondeur, direction). La partie commande est en vert, le circuit hydraulique en rose et rouge, l'indicateur de position en orange.
Fonctionnement: Lorsque le pilote agit sur la commande, il deplace le tiroir du selecteur dans une de ses trois position, rentree, neutre, sortie. Sur le dessin, le selecteur est en position rentree. La pression hydraulique fournie par la pompe est envoyee dans la chambre rentreee du verin et la chambre sortie retourne au reservoir. Le verin se deplace vers la droite, la gouverne vers le bas. Le transmetteur orange sur la gouverne renvoie la position de celle-ci a l'indicateur au poste.

Schema de principe

(crédit photo : S.Marnier)

Quelle est la difference avec les avions de nouvelle generation ?

la commande du pilote n'est plus transmise directement par des cables et des poulies mais envoyee a un calculateur qui actionnera le selecteur en fonction de la demande du pilote et d'autres parametres. Le circuit hydraulique reste le meme.

Ca ressemble a quoi sur un avion ?

Voici la chaine de commande gauchissement d'un B737. Les circuits hydraulique (sauf servo-commandes) et electrique ne sont pas representes.On y retrouve les commandes ailerons en bleu et l'assistance des spoilers vols en vert.
Fonctionnement : Le volant CDB commande les ailerons en actionnant les tiroirs des servo-commandes. Celles-ci actionnent le tambour aileron qui est relie par cables aux ailerons.
Le volant pilote agit sur le differentiel spoiler qui donne une position spoiler en fonction du volant pilote et de la manette spoiler.Le differentiel est relie aux servo-commandes des spoilers vols.
Mecanisme de centrage : IL ramene le volant au neutre lorsque le pilote le lache.
Sensation musculaire : Lorsque le pilote tourne le volant, il contraint un ressort. Plus le braquage est important, plus grand est l'effort a fournir. Sans cela, le volant serait "mou" et l'avion difficile a controler.
trim Le verin de trim est un petit verin electrique qui agit sur le mecanisme de centrage en decalant le neutre.
Pilote automatique Les servo-commandes A/P en jaune agissent sur l'arbre de commande aileron, ce qui fera bouger les ailerons bien sur mais aussi les volants au poste.

Gauchissement B737

(crédit photo : schematic Boeing)

Quelle est la difference entre un verin et une servo-commande ?

Un verin ne possede que deux positions rentre et sorti ce qui est tres bien pour un train d'atterrissage mais pas pour une gouverne. Une servo-commande a un nombre infini de positions intermediaires et n'a pas besoin de selecteur. Elle possede un tiroir qui recoit la commande et un retour d'asservissement qui lui permet de suivre exactement la commande en revenant au neutre: petit braquage du volant = petit debattement de la gouverne.

Est ce que ce systeme est fiable ?

Ce systeme n'est plus utilise sur les avions modernes car il est lourd, encombrant, et demande beaucoup d'entretien. Par contre il est tres fiable, voici les principaux dispositifs de securite sur le gauchissement :
- panne d'un circuit hydraulique: la servo du circuit se met en by-pass la servo de l'autre circuit fait fonctionner les ailerons.
- panne des deux circuits hydraulique: les servo se mettent en by-pass, les ailerons sont commandes en manuel a travers les servos avec l'aide de panneaux de compensations et de tabs automatiques.
- blocage d'une gouverne: des rivets de cisaillement situes sur le tambour aileron permettent le fonctionnement de l'autre gouverne.
- blocage de la chaine de commande aileron: le systeme de surpassement situe a la base du manche pilote permet d'utiliser les spoilers et inversement en cas de blocage spoiler.
- blocage d'une servo spoiler: des rivets de cisaillement installes sur chaque secteur de commande isole la servo defectueuse.

C'est quoi les panneaux de compensation et les tabs ?

Le dessin represente une gouverne equipee d'un servo-tab et d'un panneau de compensation. Les avions de ligne possedent des tabs automatiques mais le principe est le meme. Le but est d'aider le pilote a contrer les effets aerodynamiques qui s'appliquent sur la gouverne. Les panneaux de compensations sont articules sur la gouverne et se trouvent a l'interieur de l'aile representee en vert. Le braquage de la gouverne cree une surpression d'un cote et une depression de l'autre qui engendre une force inverse a la force aerodynamique.
La force qui s'applique sur le tab va aider au braquage de la gouverne. Le systeme est en equilibre lorsque la force du pilote + la force du tab + la force du panneau est egale a la force aerodynamique sur la gouverne.

Servo-tab et panneau de compensation

(crédit photo : xxx)

Quels sont les autres systemes ?

Ils sont tres nombreux, par exemple le dispositif hypersustentateur. Sur le B737 les volets (vert fonce) et becs (vert clair) de bord d'attaque fonctionnent avec des verins hydraulique alors que les volets de bord de fuite (bleu) fonctionnent avec des vis reliees a un unique moteur hydraulique (rouge) par des tubes de torsion (orange). Le selecteur volet (jaune) est relie au moteur par un cable suiveur qui lui permet de faire correspondre la position manette avec la position des volets. Le secours est assure par le circuit hydraulique secours pour le bord d'attaque et par un moteur electrique pour le bord de fuite.

Dispositif hypersustentateur B737

(crédit photo :schematic Boeing)