Annexe 4-B - Essais de validation des dispositifs d'entraînement de vol

4. Dynamique des commandes

Les caractéristiques du circuit de commandes de vol d'un aéronef 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 aéronef. Des efforts considérables sont déployés dans la conception du système de sensation d'un aéronef de façon à ce que les pilotes se sentent à l'aise et aient envie de piloter l'aéronef. Pour être représentatif, un dispositif d'entraînement de vol doit lui aussi présenter au pilote des sensations convenables, c'est-à-dire celles de l'aéronef 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 dispositif et celui de l'aéronef.

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 conditions et configuration de décollage, de croisière et d'atterrissage.

Dans le cas d'aéronefs dotés d'un système de commandes de vol irréversibles, les mesures peuvent être obtenues au sol si de bonnes entrées sont fournies au circuit anémométrique pour représenter des vitesses types rencontrées en vol. De la même façon, on peut montrer que pour certains aéronefs, les configurations de décollage, de croisière et d'atterrissage 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 de l'aéronef doit être soumise pour justifier les essais au sol ou l'élimination d'une configuration. Dans le cas des dispositifs d'entraînement de vol 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 d'un dispositif d'entraînement de vol, 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.

Les essais pour vérifier que la dynamique de sensation des commandes représente bien l'aéronef doivent démontrer que les cycles d'amortissement de la dynamique (réponse libre des commandes) correspondent à ceux de l'aéronef, à raison de 10 pour cent de la période et de 10 pour cent de l'amortissement. La méthode d'évaluation de la réponse dans les cas d'amortissement insuffisant et d'amortissement critique 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.

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. Le dispositif doit démontrer le même nombre de dépassements significatifs jusqu'à 1 lorsqu'il est comparé aux données de l'aéronef. 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 l'aéronef, à ±10 pour cent près. La réponse du dispositif d'entraînement de vol 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 An, 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

Autre méthode pour mesurer la dynamique des commandes

Un constructeur d'aéronefs a déclaré que le fait de régler le système de charge des commandes en fonction du relâchement du manche peut introduire une erreur inutile lorsque les commandes du pilote ne sont pas au neutre. Au lieu mesurer les réponses libres, on valide le système en mesurant l'effort physique et le taux de mouvement des commandes.

Pour chacun des axes de tangage, de roulis et de lacet, il faut déplacer de force les commandes jusqu'en butée à deux cadences distinctes. L'une consiste à déplacer les commandes d'une butée à l'autre en deux secondes environ, l'autre à les déplacer en une seconde, d'une butée à l'autre. Les tolérances de l'effort total doivent être identiques à celles de l'essai statique et l'accroissement dynamique doit être dans le même sens par rapport au niveau de la force statique. Si les configurations en vol influencent l'effort ressenti aux commandes, ces essais doivent être effectués dans les configurations types de circulation au sol, de décollage, de croisière et d'atterrissage.

TC pourrait accepter d'autres moyens que celui qui vient d'être décrit. Cependant, ces moyens doivent être justifiés et convenir à l'application. Par exemple, la méthode qui vient d'être décrite peut ne pas s'appliquer à tous les systèmes d'un constructeur et certainement pas aux aéronefs munis de systèmes de commandes de vol réversibles. Donc, chaque cas doit être considéré individuellement. Si TC trouve que les autres méthodes ne donnent pas de résultats satisfaisants en ce qui touche les performances d'un dispositif d'entraînement de vol, il faudra alors adopter des méthodes plus classiques.

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