Présentation de l’EHA étudié

La désignation d’EHA employée ici intègre l’ensemble électrohydraulique complet ainsi que sa charge mécanique (cf. Figure II.9). L’actionneur comprend donc :

• la gouverne de commande de vol ;

• la timonerie mécanique couplant la gouverne à l’actionneur ; • la servocommande hydraulique accouplée à la même gouverne.

66 Surface CdV EHA Sercocommande hydraulique

Figure II.9 : Couplage d’une servocommande traditionnelle à l’EHA sur la surface de commande de vol.

La servocommande accouplée sur la même surface de commande de vol est présente pour des raisons de redondance des actionneurs et de distribution. En effet, sur un avion, la plupart des surfaces peuvent être actionnées par deux actionneurs différents, alimentés par deux circuits de puissance différents. Sur un avion possédant une architecture mixte électrique/hydraulique, le couplage d’un actionneur hydraulique à un actionneur électrique est fréquemment effectué.

La partie redresseur permettant d’obtenir la tension continue 270 V à partir du réseau 115/200 V alternatif n’est pas étudiée ici. Utilisant un modèle de réseau équivalent en DC, le modèle de l’EHA sera également utilisé en DC, sans son étage d’entrée AC/DC. Cela permettra en outre d’étudier l’impact de la réversibilité des actionneurs sur le réseau de bord.

A noter que cette simplification réduit considérablement le temps et la complexité de simulation par rapport à une représentation physique d’un redresseur à diodes sur un réseau 400 Hz (ondulations à 2,4 kHz). En contrepartie, les oscillations et les phénomènes de commutation (empiétement) ne sont pas considérés à travers cette simplification.

Le schéma de la Figure II.10 décrit la structure de l’EHA associé à sa gouverne, avec les éléments pris en compte dans la modélisation proposée ci-après. Cependant, cette structure ainsi que les composants de base sont génériques à tous les EHA utilisés pour les commandes de vol [SH99].

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Convertisseur et moteur électrique

Il s’agit en réalité d’un onduleur de tension triphasé alimentant une machine synchrone à aimants permanents. Pour simplifier le modèle, cet ensemble est remplacé par un simple hacheur alimentant une machine à courant continu. Ce nouvel ensemble est énergétiquement équivalent à l’ensemble original.

Pompe hydraulique (de type volumétrique)

Elle est directement entraînée par le moteur électrique à la fréquence de rotation Ω. Elle génère une pression ΔPp à ses bornes et un débit d’huile, ou de fluide, Qp. Des

fuites externes et internes existent, résultantes d’une étanchéité imparfaite de la pompe et d’écoulements internes dans les différents étages de la pompe.

Vérin hydraulique

Alimenté par la pompe, il permet le déplacement de la gouverne par l’intermédiaire de la timonerie mécanique. Des fuites internes résultent du passage d’une faible quantité de fluide d’une chambre vers un autre. Les fuites externes, très faibles, sont dues aux imperfections d’étanchéité des joints. Deux niveaux de joints sont mis en place. Le premier, contre la chambre, est un joint à grande différence de pression, et ainsi propice aux fuites. Le deuxième, placé contre le premier, est un joint à faible différence de pression, très peu propice aux fuites. Ces deux niveaux permettent de canaliser les fuites entres les deux joints, et de remettre le fluide en circuit.

L’accumulateur hydraulique

Il permet de recueillir l’ensemble des fuites de fluide externes de la pompe (Qfpe) et

du vérin (Qfve). Il a également le rôle d’imposer une pression minimale sur le circuit

hydraulique ; il fixe le mode commun de pression sur les deux chambres. En cas de nécessité, les clapets de gavage et anticavitation réinjectent du fluide dans le circuit principal.

Lignes hydrauliques

Reliant la pompe au vérin, les canalisations introduisent des pertes de charge en ligne, impliquant une baisse de pression.

L’antisurpresseur (limiteur de pression)

En cas de trop forte différence de pression entre les deux lignes du circuit, l’antisurpresseur laisse passer du fluide directement entre les deux lignes. Cela permet de limiter la pression sur le circuit hydraulique à une valeur ±ΔPp sat.

Ancrage et timonerie mécanique (transmission)

Le vérin déplace la gouverne par l’intermédiaire d’une timonerie mécanique solidaire de la gouverne. La liaison entre la tige du vérin et cette timonerie présente une raideur, ou plutôt une souplesse, mécanique. Il en est de même au point d’ancrage du corps du vérin à la voilure de l’avion. On définit alors une raideur globale d’ancrage et de timonerie Rm telle que :

timonerie m ancrage m m R R R 1 1 1 _{= +} (II.3)

Ce groupement des raideurs entraîne une légère perte de réalisme du modèle. En effet, la mesure de la position est réalisée directement sur le vérin, entre la tige et le corps. Dans le système réel, des mouvements de type oscillatoires peuvent survenir entre le vérin d’une part, et le bâti et la gouverne d’autre part, sans que le capteur ne les perçoivent. Le vérin entier peut osciller entre le bâti et la gouverne sans affecter la mesure. Dans une modélisation groupant ces raideurs, les oscillations vérin-gouverne seront visibles, puisque le vérin est parfaitement ancré au bâti.

Gouverne de commande de vol

Elle est déplacée par le vérin à travers la timonerie. Le bras de levier Bl, donnant la relation entre la force du vérin et le couple (moment de charnière) sur la gouverne, varie légèrement en fonction de la position.