Annexe 3-B - Essais de validation des simulateurs de giravions

4. Dynamique des commandes

Les caractéristiques du circuit de commandes de vol d'un giravion ont un effet important sur la pilotabilité. La sensation fournie par l'intermédiaire des commandes du poste de pilotage est une considération importante dans le fait qu'un pilote accepte ou non un giravion. Des efforts considérables sont déployés dans la conception du système de sensation d'un giravion de façon à ce que les pilotes se sentent à l'aise et aient envie de piloter le giravion. Pour être représentatif, un simulateur doit lui aussi présenter au pilote des sensations convenables, c'est-à-dire celles du giravion simulé.

Des enregistrements tels que des réponses libres à une impulsion ou à une fonction progressive sont utilisés ordinairement pour évaluer les propriétés dynamiques des systèmes électromécaniques. Dans tous les cas, il est seulement possible d'évaluer les propriétés dynamiques qui découlent de l'évaluation des véritables entrées et réponses. Il est donc essentiel que les données les meilleures possibles soient obtenues puisqu'il faut faire coïncider le système de charge des commandes du simulateur et celui du giravion. Les essais de la dynamique des sensations des commandes nécessaires sont décrits à la rubrique 2.A.5 du tableau des essais de validation de la présente annexe.

Pour les évaluations initiales et les évaluations de modifications, les caractéristiques de la dynamique des commandes doivent être mesurées et enregistrées directement à partir des commandes du poste de pilotage. Pour ce faire, il faut normalement mesurer la réponse libre des commandes après les avoir sollicitées progressivement ou au moyen d'une impulsion pour exciter le système. Ces mesures doivent être prises en vol stationnaire, en montée, en croisière et en autorotation.

Dans le cas de giravions dotés d'un système de commandes de vol irréversibles, les mesures peuvent être obtenues au sol. De bonnes entrées doivent être fournies au circuit anémométrique (s'il y a lieu) pour représenter des conditions types rencontrées en vol. De la même façon, on peut montrer que pour certains giravions, les configurations de vol stationnaire, de montée, de croisière et d'autorotation ont des effets similaires. Donc, les mesures d'une configuration seulement sont suffisantes. Si une ou l'autre des considérations ou les deux s'appliquent, la validation technique ou l'analyse du constructeur du giravion doit être soumise pour justifier les essais au sol ou l'élimination d'une condition en vol. Dans le cas des simulateurs qui nécessitent des essais dynamiques et statiques aux commandes, des dispositifs d'essai spéciaux ne seront pas nécessaires durant les évaluations initiales et les évaluations de modifications si le GEQ de l'exploitant montre à la fois les résultats des dispositifs d'essai et ceux d'une autre méthode d'essai, tels que les tracés d'un ordinateur qui ont été produits en même temps et qui sont satisfaisants. La répétition de l'autre méthode durant l'évaluation initiale permettra de satisfaire à cette exigence d'essai.

5. évaluation de la dynamique des commandes

Les propriétés dynamiques des systèmes de commande sont souvent citées en termes de fréquence, d'amortissement et d'un certain nombre d'autres mesures classiques que l'on peut trouver dans les ouvrages sur les systèmes de commande. Afin d'établir des moyens cohérents pour valider les résultats d'essais de la charge de commande du simulateur, on a besoin de critères qui définiront clairement l'interprétation des mesures et les tolérances à appliquer. Il faut des critères à la fois pour les systèmes à amortissement insuffisant, critique et excessif. Dans le cas de systèmes à amortissement insuffisant avec un très petit amortissement, le système peut être quantifié en termes de fréquence et d'amortissement. En ce qui touche les systèmes à amortissement critique ou excessif, puisque la fréquence et l'amortissement ne sont pas mesurés facilement à partir des variations des réponses en fonction du temps, il faut donc utiliser d'autres mesures.

Dans le cas des simulateurs des niveaux C et D, les essais pour vérifier que la dynamique de sensation des commandes représente bien le giravion doivent démontrer que les cycles d'amortissement de la dynamique (réponse libre des commandes) correspondent à ceux du giravion dans les tolérances prescrites. La méthode d'évaluation de la réponse et des tolérances dans les cas d'amortissement insuffisant, critique et excessif est décrite ci-après.

Réponses dans le cas d'un amortissement insuffisant

Il faut prendre deux mesures pendant la période, le temps du premier passage au point neutre (dans le cas d'un taux limite) et la fréquence ultérieure de l'oscillation. Il est essentiel de mesurer les cycles individuellement au cas où les périodes ne sont pas uniformes dans la réponse. Chaque période sera ensuite comparée à la période correspondante du système de commande du giravion, et elle bénéficiera donc de toutes les tolérances spécifiées pour cette période.

La tolérance d'amortissement doit s'appliquer à chacun des dépassements. Il faut faire attention lorsque l'on applique la tolérance sur de petits dépassements puisque la signification de tels dépassements devient discutable. Seuls les dépassements supérieurs à 5 pour cent du déplacement total initial doivent être considérés significatifs. La bande résiduelle, désignée T(Ad) sur la figure 1, a une tolérance de ±5 pour cent par rapport à l'amplitude de déplacement initiale Ad par rapport à la valeur de l'oscillation à l'état stable. Les oscillations à l'intérieur de la bande résiduelle sont considérées négligeables. En comparant les données du simulateur à celle du giravion, il serait préférable de commencer par faire chevaucher ou aligner les valeurs à l'état stable du simulateur et du giravion et ensuite de comparer les amplitudes des crêtes des oscillations, le temps du premier passage au point neutre et les périodes individuelles des oscillations. Le simulateur devrait démontrer le même nombre de dépassements significatifs jusqu'à 1 lorsqu'il est comparé aux données du giravion. La procédure d'évaluation de la réponse est illustrée à la figure 1.

Réponses dans le cas d'un amortissement critique et d'un amortissement excessif

À cause de la nature des réponses en cas d'amortissement critique (aucun dépassement), le temps pour atteindre 90 pour cent de l'état stable (point neutre) doit être le même que pour le giravion, à ±10 pour cent près. La réponse du simulateur devrait être amortie de façon critique également. La figure 2 illustre la procédure.

Tolérances

Le tableau suivant résume les tolérances « T ». Voir les figures 1 et 2 pour l'illustration des mesures de référence.

T(P0) ±10% de P0
T(P1) ±20% de P1
T(Pn) ±10% de Pn
T(An) ±10% de A1, ±20% des crêtes ultérieures
T(Ad) ±5% de Ad
Dépassements  ±1
Figure 1 - Réponse progressive à un amortissement insuffisant
Figure 1 - Réponse progressive à un amortissement insuffisant
Figure 2 - Réponse progressive à un amortissement critique
Figure 2 - Réponse progressive à un amortissement critique
6. Essai du système de mouvement

a. Essai de répétabilité des indications du système de mouvement

Les caractéristiques du système de mouvement du tableau des essais de validation portent sur les possibilités fondamentales du système et non sur ses possibilités de fournir des indications au pilote. Tant qu'il n'y aura pas de procédure objective pour déterminer les indications de mouvement que le pilote a besoin pour exécuter ses tâches et pour le pousser à réagir, comme cela se produit à bord d'un giravion, les systèmes de mouvement continueront d'être réglés de façon subjective. Après les avoir réglés cependant, il est important de pouvoir vérifier si le système affiche toujours les performances initiales pour lesquelles il a été qualifié. Les changements dans les performances d'un système de mouvement par rapport aux critères de qualification initiaux peuvent être mesurés objectivement.

L'évaluation objective des changements de performances d'un système de mouvement doit être effectuée au moins une fois par année à l'aide de la méthode d'essai suivante :

  1. Les performances actuelles du système de mouvement doivent être évaluées en les comparant aux données enregistrées de l'essai initial.
  2. Les paramètres qu'il faut enregistrés sont les signaux de sortie des algorithmes d'entraînement du système et des transducteurs de position des vérins.
  3. Les signaux d'entrée de l'essai doivent être introduits à un moment opportun avant leur intégration dans les équations de mouvement (voir la figure 3).
  4. Les caractéristiques du signal d'essai (voir la figure 4) doivent être réglées de manière à ce que le mouvement soit limité approximativement aux deux tiers du déplacement maximal de chaque axe. Le temps T1 doit avoir une durée suffisante pour créer des conditions initiales stables.

REMARQUE : Si la masse du simulateur change pour une raison ou une autre (ex. : changements du système visuel ou structuraux), les essais de répétabilité des performances fondamentales du système de mouvement doivent être répétés, et les nouveaux résultats doivent servir aux comparaisons ultérieures.

Figure 3 - Signaux d'essais

Figure 3 - Signaux d'essais

Figure 4

Figure 4

b. Autre méthode d'essai des systèmes de mouvement

Les essais de bout en bout d'un système de mouvement et de ses systèmes de brouillage, d'entraînement et d'asservissement peuvent remplacer les procédures décrites et spécifiées aux rubriques 3.A. et 3.B. du tableau des essais de validation et de l'alinéa 6.a. de la présente annexe. La procédure d'exécution des essais de bout en bout suivante est acceptable :

  1. Au point où les accélérations calculées par l'équation de mouvement excitent normalement le système de mouvement et ses algorithmes de brouillage, une impulsion d'entrée sinusoïdale est utilisée pour exciter le système de mouvement (voir la figure 5). L'accélération ressentie au poste du pilote est mesurée comme signal de sortie. L'essai est effectué indépendamment dans chacun des six degrés de liberté, et la réponse est mesurée pour déterminer la réponse en fréquence. La réponse en fréquence résultante ainsi mesurée pour chacun des axes doit être conforme aux exigences suivantes :

    Gain ±2db 0.5 Hz à 5.0 Hz
    Phase 0±20° 1.0 Hz à 2.0 Hz

    REMARQUE : Puisque cette procédure ne tient pas compte des signes algébriques entre les signaux d'entrée et les signaux de sortie, il faut donc les vérifier attentivement.
     

  2. Les systèmes de mouvement soumis à des essais de bout en bout doivent également respecter les déplacements mentionnés à la rubrique 5.
Figure 5

Figure 5

Date de modification :