Procédé et dispositif pour le réglage d ' un rotor d 'un aéronef à voilure tournante .Method and device for adjusting a rotor of a rotary wing aircraft.
La présente invention concerne un procédé pour régler au moins un rotor d'un aéronef à voilure tournante, en particulier d'un hélicoptère. Elle concerne également un dispositif pour déterminer des valeurs de réglage de paramètres de réglage d'un tel rotor. Dans le cadre de la présente invention, on entend par réglage du rotor le réglage d'éléments particuliers du rotor (par exemple des masses ou des volets compensateurs qui sont montés sur les pales du rotor) qui ont pour objet de réduire et minimiser les vibrations d'au moins une partie (par exemple le poste de pilotage) d'un aéronef en voilure tournante. De telles vibrations constituent en effet un problème important qu'il s'agit de combattre, car ces vibrations provoquent :The present invention relates to a method for adjusting at least one rotor of a rotary wing aircraft, in particular of a helicopter. It also relates to a device for determining adjustment values of adjustment parameters of such a rotor. In the context of the present invention, the term “adjustment of the rotor” means the adjustment of particular elements of the rotor (for example masses or compensating flaps which are mounted on the blades of the rotor) which have the object of reducing and minimizing the vibrations. at least part (for example the cockpit) of a rotary wing aircraft. Such vibrations are indeed an important problem that must be combated, because these vibrations cause:
- des contraintes alternées dans tout l'aéronef entraînant des phénomènes de fatigue et ayant donc une influence directe sur la sécurité ;- alternating stresses throughout the aircraft resulting in fatigue phenomena and therefore having a direct influence on safety;
- des vibrations dans le fuselage, ce qui peut réduire la précision et l'effi- cacité d'appareils, en particulier des armes, qui sont montés sur ledit fuselage ; et- vibrations in the fuselage, which can reduce the precision and efficiency of devices, in particular weapons, which are mounted on said fuselage; and
- des vibrations dans la cabine, ce qui est bien entendu très gênant pour le confort des pilotes et des passagers.- vibrations in the cabin, which is obviously very annoying for the comfort of pilots and passengers.
La présente invention concerne un procédé permettant de régler de façon simple et efficace au moins un rotor d'un aéronef à voilure tournante, pour annuler ou tout au moins minimiser les vibrations d'au moins une partie dudit aéronef.The present invention relates to a method making it possible to simply and effectively adjust at least one rotor of a rotary wing aircraft, in order to cancel or at least minimize the vibrations of at least a part of said aircraft.
A cet effet, selon l'invention, ledit procédé est remarquable en ce que : I - dans une étape préliminaire, dans laquelle on utilise un aéronef de référence correspondant à un aéronef à voilure tournante d'un type parti-
culier, dont le rotor est réglé selon un réglage de référence, pour lequel le niveau vibratoire d'au moins une partie {cabine, poutre de queue, ...) dudit aéronef est minimal : a) on fait au moins une première série de mesures sur ledit aéronef de référence, en mesurant, lors d'un fonctionnement particulier de l'aéronef de référence, les valeurs d'une pluralité d'accélérations qui sont représentatives de vibrations engendrées au niveau de ladite partie de l'aéronef de référence :To this end, according to the invention, said method is remarkable in that: I - in a preliminary stage, in which a reference aircraft is used corresponding to a rotary wing aircraft of a partial type culier, whose rotor is adjusted according to a reference setting, for which the vibration level of at least one part (cabin, tail beam, etc.) of said aircraft is minimum: a) at least a first series of measurements on said reference aircraft, by measuring, during a particular operation of the reference aircraft, the values of a plurality of accelerations which are representative of vibrations generated at said part of the reference aircraft:
- d'une part, avec le rotor de l'aéronef de référence qui est réglé selon ledit réglage de référence ; eton the one hand, with the rotor of the reference aircraft which is adjusted according to said reference adjustment; and
- d'autre part, en variant les valeurs de réglage d'une pluralité de paramètres de réglage dudit rotor ; et b) à partir de cette première série de mesures, on détermine un réseau de neurones qui illustre les relations entre lesdites accélérations et lesdits paramètres de réglage ; et- on the other hand, by varying the adjustment values of a plurality of adjustment parameters of said rotor; and b) from this first series of measurements, a neural network is determined which illustrates the relationships between said accelerations and said adjustment parameters; and
II - dans une étape de réglage ultérieure, pour régler le rotor d'un aéronef à voilure tournante particulier (quelconque) dudit type d'aéronef : a) on fait une deuxième série de mesures sur ledit aéronef particulier, dont le rotor doit être réglé, en mesurant les valeurs desdites accé- lérations au niveau de ladite partie de l'aéronef lors d'un fonctionnement particulier dudit aéronef ; b) à partir de cette deuxième série de mesures et du réseau de neurones déterminé à l'étape I/b), on détermine les valeurs de réglage d'au moins certains desdits paramètres de réglage, qui permettent de minimiser le niveau vibratoire de ladite partie de l'aéronef ; et c) on applique au rotor dudit aéronef les valeurs de réglage ainsi déterminées pour lesdits paramètres de réglage.II - in a subsequent adjustment step, to adjust the rotor of a particular rotary wing aircraft (any) of said type of aircraft: a) a second series of measurements is made on said particular aircraft, the rotor of which must be adjusted , by measuring the values of said accelerations at the level of said part of the aircraft during a particular operation of said aircraft; b) from this second series of measurements and from the neural network determined in step I / b), the adjustment values of at least some of said adjustment parameters are determined, which make it possible to minimize the vibratory level of said part of the aircraft; and c) the adjustment values thus determined for said adjustment parameters are applied to the rotor of said aircraft.
Ainsi, grâce à l'invention, on peut régler de façon précise les paramètres de réglage précisés ci-dessous du rotor de manière à réduire les
vibrations au niveau d'au moins une partie de l'aéronef, en particulier dans la cabine, mais également sur la poutre de queue ou le fuselage par exemple.Thus, thanks to the invention, it is possible to precisely adjust the adjustment parameters specified below of the rotor so as to reduce the vibrations in at least part of the aircraft, in particular in the cabin, but also on the tail boom or the fuselage for example.
De plus, grâce à l'invention, la mise en œuvre du procédé néces- site un seul fonctionnement d'essai, en particulier un vol d'essai, au moyen d'un aéronef de référence qui est préréglé par des moyens connus et usuels et qui est du type particulier considéré, pour déterminer ledit réseau de neurones qui sera utilisé lors de réglages ultérieurs. Ce réseau de neurones peut être utilisé pour régler le rotor de tout aéronef du même type que l'aéronef de référence.In addition, thanks to the invention, the implementation of the method requires a single test operation, in particular a test flight, by means of a reference aircraft which is preset by known and usual means. and which is of the particular type considered, for determining said neural network which will be used during subsequent adjustments. This neural network can be used to adjust the rotor of any aircraft of the same type as the reference aircraft.
De façon avantageuse, ladite pluralité d'accélérations, dont on mesure les valeurs, comportent au moins les accélérations suivantes de la cabine de l'aéronef :Advantageously, said plurality of accelerations, the values of which are measured, comprise at least the following accelerations from the cabin of the aircraft:
- les accélérations longitudinale, latérale et verticale au niveau du plan- cher de la cabine, sensiblement à l'aplomb du mât du rotor principal d'avance et de sustentation dudit aéronef ;the longitudinal, lateral and vertical accelerations at the level of the cabin floor, substantially in line with the mast of the main rotor for advancing and lifting said aircraft;
- l'accélération verticale en un point particulier de l'aéronef, par exemple au poste du pilote ou au niveau de la partie avant du fuselage ; et- vertical acceleration at a particular point on the aircraft, for example at the pilot's position or at the front of the fuselage; and
- les accélérations latérale et verticale au poste du copilote. En outre, avantageusement, des éléments de réglage définissant lesdits paramètres de réglage comportent au moins les élément suivants du rotor de l'aéronef :- lateral and vertical accelerations at the co-pilot's position. In addition, advantageously, adjustment elements defining said adjustment parameters include at least the following elements of the rotor of the aircraft:
- au moins une masse d'équilibrage préférentiellement au niveau du manchon de chacune des pales du rotor ; - une bielle sur chacune des pales du rotor, à l'exception d'une pale qui représente une pale de référence ; et- At least one balancing mass preferably at the level of the sleeve of each of the rotor blades; - a connecting rod on each of the rotor blades, with the exception of one blade which represents a reference blade; and
- au moins un volet compensateur sur le bord de fuite de chacune des pales du rotor.
Par ailleurs, dans un premier mode de réalisation destiné à régler le rotor d'avance et de sustentation d'un aéronef à voilure tournante, on réalise, à ladite étape I/a), ladite première série de mesures au cours au moins des vols d'essai suivants : - un vol de référence avec le rotor réglé selon ledit réglage de référence ;- at least one compensating flap on the trailing edge of each of the rotor blades. Furthermore, in a first embodiment intended to adjust the advance and lift rotor of a rotary wing aircraft, said first series of measurements is carried out in said step I / a) during at least the flights following test flights: - a reference flight with the rotor adjusted according to said reference adjustment;
- un vol avec un premier déréglage particulier d'au moins une masse d'équilibrage d'une pale ;- a flight with a first particular adjustment of at least one balancing weight of a blade;
- un vol avec un deuxième déréglage particulier d'au moins une bielle d'une pale, en ayant supprimé ledit premier déréglage ; et - un vol avec un troisième déréglage particulier d'au moins un volet compensateur qui est prévu sur le bord de fuite d'une pale, en ayant supprimé ledit deuxième déréglage.- a flight with a second particular adjustment of at least one connecting rod of a blade, having eliminated said first adjustment; and - a flight with a third particular adjustment of at least one compensating flap which is provided on the trailing edge of a blade, having eliminated said second adjustment.
Dans ce cas, avantageusement, au moins l'un desdits vols d'essai réalisés à l'étape I/a) et desdits vols de mesure réalisés à l'étape Il/a) comporte les configurations suivantes, au cours desquelles on réalise des mesures :In this case, advantageously, at least one of said test flights carried out in step I / a) and of said measurement flights carried out in step II / a) comprises the following configurations, during which measures :
- une configuration de vol stationnaire ;- a hover configuration;
- une configuration de vol à environ 50 m/s, c'est-à-dire à environ 100 nœuds ; - une configuration de vol à la puissance maximale continue ; et- a flight configuration at approximately 50 m / s, that is to say at approximately 100 knots; - a flight configuration at maximum continuous power; and
- un essai au sol avec le rotor qui tourne.- a ground test with the rotor rotating.
De plus, pour régler le rotor d'avance et de sustentation d'un aéronef à voilure tournante, ladite partie de l'aéronef au niveau de laquelle on mesure les valeurs desdites accélérations est la cabine de l'aéronef. En revanche, pour régler le rotor de queue anticouple d'un aéronef à voilure tournante, ladite partie de l'aéronef au niveau de laquelle on mesure les valeurs desdites accélérations est la poutre de queue de l'aéronef.In addition, to adjust the advance and lift rotor of a rotary wing aircraft, said part of the aircraft at which the values of said accelerations are measured is the cabin of the aircraft. On the other hand, to adjust the tail-rotor tail rotor of a rotary wing aircraft, said part of the aircraft at which the values of said accelerations are measured is the tail boom of the aircraft.
Dans un second mode de réalisation, pour régler le rotor de queue d'un aéronef à voilure tournante, on réalise au moins l'une desdites pre-
mière et deuxième séries de mesures, avec l'aéronef au sol et le rotor de queue en fonctionnement.In a second embodiment, to adjust the tail rotor of a rotary wing aircraft, at least one of said pre- first and second series of measurements, with the aircraft on the ground and the tail rotor in operation.
Par ailleurs, avantageusement, à l'étape I/b), on tient compte des hypothèses suivantes pour déterminer ledit réseau de neurones : - le rotor est isotrope, toutes les pales présentant un comportement identique ;Furthermore, advantageously, in step I / b), the following hypotheses are taken into account to determine said neural network: - the rotor is isotropic, all the blades exhibiting identical behavior;
- l'aéronef est un corps solide ;- the aircraft is a solid body;
- les relations entre les paramètres de réglage et les valeurs des accélérations sont linéaires ; et - le niveau vibratoire existant en un point particulier de l'aéronef correspond à la somme des vibrations élémentaires engendrées audit point particulier et provoquées par le dérèglement desdits paramètres de réglage.- the relationships between the adjustment parameters and the acceleration values are linear; and the vibrational level existing at a particular point of the aircraft corresponds to the sum of the elementary vibrations generated at said particular point and caused by the disruption of said adjustment parameters.
En outre, de préférence, on détermine à l'étape Il/b) la valeur de réglage α d'un paramètre de réglage, en minimisant l'expression suivante :In addition, preferably, in step II / b) the setting value α of a setting parameter is determined, minimizing the following expression:
| H(α) + γ |2 dans laquelle :| H (α) + γ | 2 in which:
- H est la fonction de transfert correspondante dudit réseau de mesures ; et - γ est le niveau vibratoire représentatif des mesures réalisées à l'étape Il/a).- H is the corresponding transfer function of said measurement network; and - γ is the vibration level representative of the measurements carried out in step II / a).
Par ailleurs, selon l'invention, à l'étape Il/b), on peut de plus :Furthermore, according to the invention, in step II / b), it is also possible:
- visualiser les valeurs de réglage que l'on vient de déterminer, en particulier à partir d'un écran usuel ; et/ou - enregistrer ces valeurs sur un support d'enregistrement usuel pour pouvoir les utiliser ultérieurement, notamment pour prédire les futurs niveaux ; et/ou- display the adjustment values that have just been determined, in particular from a standard screen; and / or - record these values on a usual recording medium in order to be able to use them later, in particular to predict future levels; and or
- afficher les valeurs des accélérations prédites par le réseau de neurones après les réglages.
Par ailleurs, on peut prévoir selon l'invention une phase de recalage, pour tenir compte des spécificités propres à un aéronef donné, pour laquelle : a) on fait une troisième série de mesures, au cours de laquelle on fait va- rier uniquement les valeurs de réglage de certains desdits paramètres de réglage ; et b) on ajuste ledit réseau de neurones à partir de ladite troisième série de mesures, pour les relations correspondantes qui sont relatives aux paramètres de réglage pour lesquels on a fait varier les valeurs de réglage. La présente invention concerne également un dispositif pour déterminer des valeurs de réglage de paramètres de réglage d'un rotor d'un aéronef à voilure tournante.- display the values of the accelerations predicted by the neural network after the settings. Furthermore, it is possible according to the invention to provide a readjustment phase, in order to take account of the specific features of a given aircraft, for which: a) a third series of measurements is made, during which only the values are varied setting values of some of said setting parameters; and b) adjusting said neural network from said third series of measurements, for the corresponding relationships which relate to the adjustment parameters for which the adjustment values have been varied. The present invention also relates to a device for determining adjustment values of adjustment parameters of a rotor of a rotary wing aircraft.
Selon l'invention, ledit dispositif est remarquable en ce qu'il comporte : - un calculateur qui est susceptible de déterminer automatiquement lesdi- tes valeurs de réglage, de la manière indiquée précédemment, à partir d'un réseau de neurones et de valeurs de mesure d'une deuxième série de mesures ;According to the invention, said device is remarkable in that it comprises: - a computer which is capable of automatically determining said adjustment values, in the manner indicated above, from a network of neurons and values of measurement of a second series of measurements;
- un moyen d'interface entre ledit dispositif et un opérateur, qui permet à ce dernier d'entrer lesdites valeurs de mesure de ladite deuxième série de mesures dans ledit calculateur ; etan interface means between said device and an operator, which allows the latter to enter said measurement values of said second series of measurements in said computer; and
- un moyen d'indication pour indiquer audit opérateur les valeurs de réglage déterminées par ledit calculateur.an indication means for indicating to said operator the adjustment values determined by said computer.
De plus, avantageusement, ledit calculateur est susceptible de dé- terminer ledit réseau de neurones à partir de valeurs de mesure d'une première série de mesures, et ledit moyen d'interface permet de plus, audit opérateur, d'entrer dans ledit calculateur lesdites valeurs de mesure de ladite première série de mesures.
Par ailleurs, ledit dispositif peut comporter de plus une mémoire pour enregistrer ledit réseau de neurones.In addition, advantageously, said computer is capable of determining said neural network on the basis of measurement values from a first series of measurements, and said interface means moreover allows said operator to enter said computer. said measurement values from said first series of measurements. Furthermore, said device may further include a memory for recording said neural network.
Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.The figures of the appended drawing will make it clear how the invention can be implemented. In these figures, identical references designate similar elements.
La figure 1 montre schématiquement un aéronef à voilure tournante, auquel on applique la présente invention.Figure 1 schematically shows a rotary wing aircraft, to which the present invention is applied.
La figure 2 est le schéma synoptique d'un dispositif conforme à l'invention pour déterminer les valeurs de réglage (de paramètres de ré- glage) d'un rotor d'un aéronef à voilure tournante.FIG. 2 is the block diagram of a device according to the invention for determining the adjustment values (of adjustment parameters) of a rotor of a rotary wing aircraft.
La figure 3 illustre schématiquement et partiellement une pale de rotor qui est munie d'éléments de réglage conformes à l'invention.Figure 3 schematically and partially illustrates a rotor blade which is provided with adjustment elements according to the invention.
L'aéronef à voilure tournante, en l'occurrence un hélicoptère 1 , représenté sur la figure 1 , et auquel on applique la présente invention com- porte de façon usuelle un fuselage 2, dans la partie avant duquel est disposée la cabine de pilotage 3. La partie intermédiaire 4 dudit fuselage comporte un groupe moteur 5 qui est susceptible d'entraîner en rotation un rotor principal d'avance et de sustentation 6, composé de pales 7. Le fuselage est prolongé vers l'arrière par une poutre de queue 8, à l'extré- mité libre de laquelle est disposée une dérive 9 munie d'un volet 13. Par ailleurs, à l'extrémité arrière de la poutre de queue 8, par exemple à la base de la dérive 9, est prévu un rotor de queue anticouple 10 à pas variable, entraîné en rotation à partir du groupe moteur 5 par l'intermédiaire d'un arbre rotatif 1 1 et comportant des pales 12. De préférence, ledit ro- tor anticouple 10 est caréné, la carène étant constituée par la base de la dérive 9.The rotary-wing aircraft, in this case a helicopter 1, represented in FIG. 1, and to which the present invention is applied usually comprises a fuselage 2, in the front part of which is the cockpit 3 The intermediate part 4 of said fuselage comprises a motor unit 5 which is capable of driving in rotation a main advance and lift rotor 6, composed of blades 7. The fuselage is extended towards the rear by a tail beam 8 , at the free end of which is arranged a fin 9 provided with a flap 13. Furthermore, at the rear end of the tail beam 8, for example at the base of the fin 9, there is provided a tail rotor 10 with variable pitch, driven in rotation from the power unit 5 by means of a rotary shaft 11 and comprising blades 12. Preferably, said anti-torque rotor 10 is faired, the hull being formed by the base of the drift e 9.
La présente invention concerne un procédé pour régler au moins l'un des rotors 6 et 10 de l'hélicoptère 1 dans le but d'obtenir un faible niveau vibratoire en 1 Ω notamment, Ω étant le régime du rotor 6, selon
les trois directions de l'hélicoptère 1 (axial, latéral, et vertical) afin d'assurer un confort optimal et une sécurité de fonctionnement maximale. Ce réglage est effectué systématiquement après la fabrication et donc avant le premier vol de l'hélicoptère 1 , ainsi qu'après toute opération de mainte- nance d'un rotor 6, 10. Il peut aussi s'effectuer à tout moment, si on le désire ou si le fonctionnement du rotor 6, 10 le nécessite.The present invention relates to a method for adjusting at least one of the rotors 6 and 10 of the helicopter 1 in order to obtain a low vibration level in 1 Ω in particular, Ω being the speed of the rotor 6, according to the three directions of helicopter 1 (axial, lateral, and vertical) in order to ensure optimal comfort and maximum operational safety. This adjustment is carried out systematically after manufacture and therefore before the first flight of the helicopter 1, as well as after any maintenance operation of a rotor 6, 10. It can also be carried out at any time, if desired or if the operation of the rotor 6, 10 requires it.
Pour ce faire, le procédé conforme à l'invention présente au moins : - une étape préliminaire ou "étape d'apprentissage" ; et - au moins une étape de réglage effectif ultérieure.To do this, the method according to the invention has at least: - a preliminary step or "learning step"; and - at least one subsequent effective adjustment step.
Selon l'invention, dans ladite étape préliminaire, dans laquelle on utilise (exclusivement) un hélicoptère de référence correspondant à un hélicoptère du type particulier (Ecureuil, Puma, ...) considéré pour le réglage, dont le rotor 6, 10 est réglé selon un réglage de référence, pour lequel le niveau vibratoire d'au moins une partie (cabine 3, poutre de queue 8, ...) dudit hélicoptère 1 est minimal : a) on fait au moins une première série de mesures sur ledit hélicoptère de référence, en mesurant, lors d'un fonctionnement particulier dudit hélicoptère de référence 1 , les valeurs d'une pluralité d'accélérations qui sont représentatives de vibrations engendrées au niveau de ladite partie de l'hélicoptère de référence :According to the invention, in said preliminary step, in which a reference helicopter is used (exclusively) corresponding to a helicopter of the particular type (Ecureuil, Puma, ...) considered for the adjustment, whose rotor 6, 10 is adjusted according to a reference setting, for which the vibration level of at least a part (cabin 3, tail beam 8, ...) of said helicopter 1 is minimum: a) at least a first series of measurements is made on said helicopter of reference, by measuring, during a particular operation of said reference helicopter 1, the values of a plurality of accelerations which are representative of vibrations generated at said part of the reference helicopter:
- d'une part, avec le rotor 6, 10 de l'hélicoptère de référence 1 qui est réglé selon ledit réglage de référence ; et- On the one hand, with the rotor 6, 10 of the reference helicopter 1 which is adjusted according to said reference adjustment; and
- d'autre part, en variant les valeurs de réglage d'une pluralité de pa- ramètres de réglage dudit rotor ; et b) à partir de cette première série de mesures, on détermine un réseau de neurones précisé ci-dessous, qui illustre les relations entre lesdites accélérations et lesdits paramètres de réglage.
De plus, selon l'invention, dans une étape de réglage ultérieure, pour régler le rotor d'un hélicoptère 1 particulier quelconque dudit type (Ecureuil, Puma, ...) : a) on fait une deuxième série de mesures sur ledit hélicoptère particulier 1 , dont le rotor 6, 10 doit être réglé, en mesurant les valeurs desdites accélérations au niveau de la partie précitée (cabine, ...) de cet hélicoptère particulier 1 , lors d'un fonctionnement particulier dudit hélicoptère particulier ; b) à partir de cette deuxième série de mesures et du réseau de neurones déterminé à l'étape I/b) précitée, on détermine les valeurs de réglage d'au moins certains desdits paramètres de réglage, qui permettent de minimiser le niveau vibratoire de ladite partie de cet hélicoptère ; et c) on applique au rotor 6, 10 dudit hélicoptère 1 les valeurs de réglage ainsi déterminées pour lesdits paramètres de réglage. L'hélicoptère 1 représenté sur la figure 1 peut être un hélicoptère de référence ou un hélicoptère à régler. Pour des simplifications de la description, on se référera à la figure 1 pour les deux cas.- on the other hand, by varying the adjustment values of a plurality of adjustment parameters of said rotor; and b) from this first series of measurements, a neural network specified below is determined, which illustrates the relationships between said accelerations and said adjustment parameters. In addition, according to the invention, in a subsequent adjustment step, to adjust the rotor of any particular helicopter 1 of said type (Ecureuil, Puma, ...): a) a second series of measurements is made on said helicopter particular 1, whose rotor 6, 10 must be adjusted, by measuring the values of said accelerations at the aforementioned part (cabin, ...) of this particular helicopter 1, during a particular operation of said particular helicopter; b) from this second series of measurements and from the neural network determined in step I / b) above, the adjustment values of at least some of said adjustment parameters are determined, which make it possible to minimize the vibratory level of said part of this helicopter; and c) the adjustment values thus determined for said adjustment parameters are applied to the rotor 6, 10 of said helicopter 1. The helicopter 1 shown in FIG. 1 can be a reference helicopter or a helicopter to be adjusted. For simplification of the description, reference is made to FIG. 1 for the two cases.
On rappellera qu'un réseau de neurones est composé, de façon usuelle, d'un ensemble d'éléments opérant en parallèle et tels que, pour des entrées données, les sorties de l'ensemble soient caractérisées par le réseau. Ces éléments s'inspirent des systèmes nerveux biologiques. Comme dans le cas de neurones biologiques, les fonctions du réseau sont fortement déterminées par les liaisons entre éléments. Il est ainsi possible de faire "apprendre" un réseau de neurones de telle sorte qu'il puisse accomplir une fonctionnalité particulière en ajustant les valeurs des liaisons (qu'on appelle des poids) entre les éléments. Cet "apprentissage" est fait ou ajusté pour que, à une entrée donnée, le réseau délivre une sortie bien spécifique.It will be recalled that a neural network is usually composed of a set of elements operating in parallel and such that, for given inputs, the outputs of the assembly are characterized by the network. These elements are inspired by biological nervous systems. As in the case of biological neurons, the functions of the network are strongly determined by the links between elements. It is thus possible to make a neural network "learn" so that it can accomplish a particular functionality by adjusting the values of the links (called weights) between the elements. This "learning" is done or adjusted so that, at a given input, the network delivers a very specific output.
Comme indiqué précédemment, cet apprentissage peut se faire en
une seule fois pour un type donné d'hélicoptère, lors de ladite phase préliminaire d'apprentissage. Pour cela, on procède à une modification maîtrisée des paramètres de réglage du rotor et on détermine la réponse de l'hélicoptère à cette modification. Les relations entre les variations des para- mètres de réglage au niveau du rotor et les vibrations en différents points de l'hélicoptère sont alors établies. Ces relations, traduites mathématiquement par le réseau de neurones, sont les relations de base pour un type donné d'hélicoptère (Ecureuil, ...). Elles sont utilisées ensuite, si besoin, pour minimiser les vibrations du fuselage (1 Ω, 2 Ω) en autant de points que désirés, selon les trois axes, et ceci en un ou deux vols uniquement.As indicated above, this learning can be done by only once for a given type of helicopter, during said preliminary learning phase. To do this, a controlled modification of the rotor adjustment parameters is carried out and the response of the helicopter to this modification is determined. The relationships between the variations of the adjustment parameters at the level of the rotor and the vibrations at different points of the helicopter are then established. These relationships, mathematically translated by the neural network, are the basic relationships for a given type of helicopter (Ecureuil, ...). They are then used, if necessary, to minimize the vibrations of the fuselage (1 Ω, 2 Ω) at as many points as desired, along the three axes, and this in one or two flights only.
En faisant varier tour à tour chacun des paramètres de réglage précisés ci-dessous du rotor et en enregistrant les différences de vibrations (accélérations) par rapport à la référence en plusieurs points judicieu- sèment choisis de ladite partie de l'hélicoptère, en particulier de la cabine (au moins six selon les axes X, Y, Z), on obtient donc le réseau R. Celui-ci donne, pour chaque configuration de fonctionnement et pour chaque harmonique (obtenue par transformée de Fourier), les relations entre chaque point de mesure et chaque paramètre de réglage. Le réseau de neurones (spécifique d'un type d'hélicoptère 1 ) est de type "feed-forward" constitué de Nce cellules d'entrées (Nce = Np paramètres de réglage x b pales), sans biais, possédant comme fonction d'ac- tivation la fonction identité. La couche de sortie est formée de Nce cellules (Nce = Na accéléromètres x C configurations de vol x H harmoniques pour la partie réelle et la partie imaginaire de chaque point) ayant aussi comme fonction d'activation la fonction identité, et toujours sans biais.By varying in turn each of the adjustment parameters specified below of the rotor and by recording the differences in vibration (acceleration) compared to the reference at several judiciously chosen points of said part of the helicopter, in particular of the cabin (at least six along the axes X, Y, Z), we therefore obtain the network R. This gives, for each operating configuration and for each harmonic (obtained by Fourier transform), the relationships between each point and each setting parameter. The neural network (specific to a type of helicopter 1) is of the feed-forward type made up of N this input cells (N ce = N p adjustment parameters xb blades), without bias, having as function activation of the identity function. The output layer is formed by N this cells (N ce = N has accelerometers x C flight configurations x H harmonics for the real part and the imaginary part of each point) also having as activation function the identity function, and always without bias.
La phase préliminaire d'apprentissage utilise un algorithme usuel de minimisation par la méthode du gradient conjugué.The preliminary learning phase uses a standard minimization algorithm using the conjugate gradient method.
Ledit réseau de neurones est calculé automatiquement par un cal-
culateur 15, par exemple un micro-ordinateur, qui fait partie d'un dispositif 16 conforme à l'invention, représenté schématiquement sur la figure 2 et comportant de plus :Said neural network is calculated automatically by a cal- culateur 15, for example a microcomputer, which is part of a device 16 according to the invention, shown diagrammatically in FIG. 2 and further comprising:
- un moyen d'interface 17, par exemple un clavier, qui est relié par une liaison 18 au calculateur 15 et qui permet à un opérateur d'entrer des données dans ledit calculateur 15, et notamment les valeurs de mesure desdites premières et deuxièmes séries de mesures ; etan interface means 17, for example a keyboard, which is connected by a link 18 to the computer 15 and which allows an operator to enter data into said computer 15, and in particular the measurement values of said first and second series measures; and
- un moyen d'indication 19, par exemple un écran de visualisation ou un moyen d'indication sonore, qui est relié par une liaison 20 au calcula- teur 15 et qui permet d'indiquer à l'opérateur les résultats des traitements réalisés par le calculateur 15, et en particulier les valeurs de réglage des paramètres de réglage.an indication means 19, for example a display screen or an audio indication means, which is connected by a link 20 to the computer 15 and which makes it possible to indicate to the operator the results of the treatments carried out by the computer 15, and in particular the adjustment values of the adjustment parameters.
Ainsi, grâce à l'invention, on peut régler de façon précise les paramètres de réglage précisés ci-dessous du rotor 6, 10 de manière à ré- duire les vibrations au niveau d'au moins une partie de l'hélicoptère 1 , en particulier dans la cabine 3, mais également sur la poutre de queue 8 ou le fuselage 2 par exemple.Thus, thanks to the invention, it is possible to precisely adjust the adjustment parameters specified below of the rotor 6, 10 so as to reduce the vibrations at at least part of the helicopter 1, in particularly in cabin 3, but also on the tail boom 8 or the fuselage 2 for example.
De plus, grâce à l'invention, la mise en œuvre du procédé nécessite un seul fonctionnement d'essai, en particulier un vol d'essai, comme on le verra plus en détail ci-dessous, au moyen d'un hélicoptère de référence qui est préréglé par des moyens connus et usuels et qui est d'un type particulier, pour déterminer ledit réseau de neurones qui sera utilisé lors de réglages ultérieurs. Ce réseau de neurones peut être utilisé pour régler le rotor 6, 10 de tout hélicoptère 1 (y compris de l'hélicoptère qui avait été utilisé comme hélicoptère de référence) qui est du même type que l'hélicoptère de référence.In addition, thanks to the invention, the implementation of the method requires a single test operation, in particular a test flight, as will be seen in more detail below, by means of a reference helicopter. which is preset by known and usual means and which is of a particular type, for determining said neural network which will be used in subsequent adjustments. This neural network can be used to adjust the rotor 6, 10 of any helicopter 1 (including the helicopter which had been used as a reference helicopter) which is of the same type as the reference helicopter.
De façon avantageuse, en particulier pour régler le rotor principal 6, ladite pluralité d'accélérations, dont on mesure les valeurs à l'aide d'ac- céléromètres usuels (dont on a représenté schématiquement certains 21 ,
22, 23 et 24 sur la figure 1 ), comportent au moins les accélérations suivantes de la cabine de pilotage 3 de l'hélicoptère :Advantageously, in particular for adjusting the main rotor 6, said plurality of accelerations, the values of which are measured using conventional accelerometers (some of which have been shown schematically 21, 22, 23 and 24 in FIG. 1), comprise at least the following accelerations of the cockpit 3 of the helicopter:
- les accélérations longitudinale, latérale et verticale au niveau du plancher de la cabine 3, sensiblement à l'aplomb du mât 6A du rotor princi- pal 6 d'avance et de sustentation dudit hélicoptère 1 , l'une desdites accélérations étant susceptible d'être mesurée par l'accéléromètre 21 ;- the longitudinal, lateral and vertical accelerations at the level of the cabin floor 3, substantially in line with the mast 6A of the main rotor 6 of advance and lift of said helicopter 1, one of said accelerations being capable of be measured by the accelerometer 21;
- l'accélération verticale au poste du pilote ; et- vertical acceleration at the pilot's post; and
- les accélérations latérale et verticale au poste du copilote, mesurées par les accéléromètres 22 et 23. En outre, pour régler le rotor de queue 10, on mesure notamment des accélérations de la poutre de queue 8 portant ce rotor 10, par exemple à l'aide de l'accéléromètre 24.- the lateral and vertical accelerations at the co-pilot's position, measured by the accelerometers 22 and 23. In addition, to adjust the tail rotor 10, in particular, accelerations of the tail beam 8 carrying this rotor 10 are measured, for example at l using the accelerometer 24.
Selon l'invention, pour régler le rotor 6, les éléments de réglage qui définissent lesdits paramètres de réglage comportent au moins les éléments usuels suivants (associés à chacune des pales 7 du rotor 6 de l'hélicoptère 1 ) :According to the invention, to adjust the rotor 6, the adjustment elements which define said adjustment parameters comprise at least the following usual elements (associated with each of the blades 7 of the rotor 6 of the helicopter 1):
- des masses d'équilibrage 25 qui sont prévues de préférence au niveau du manchon 26 de chacune des pales 7 du rotor 6 et qui permettent de minimiser le balourd du rotor, en déplaçant le centre de gravité selon l'envergure de l'ensemble pale/manchon/partie de moyeu correspondante ;balancing masses 25 which are preferably provided at the sleeve 26 of each of the blades 7 of the rotor 6 and which make it possible to minimize the unbalance of the rotor, by displacing the center of gravity according to the span of the blade assembly / sleeve / corresponding hub part;
- une bielle 27 qui peut être allongée ou raccourcie sur chacune des pales 7 du rotor 6, à l'exception d'une pale qui représente une pale de référence. On sait qu'en allongeant la bielle 27, on augmente le pas de la pale et donc la portance, et qu'en raccourcissant la bielle 27, on réduit la portance ; et- A connecting rod 27 which can be lengthened or shortened on each of the blades 7 of the rotor 6, with the exception of a blade which represents a reference blade. We know that by lengthening the rod 27, we increase the pitch of the blade and therefore the lift, and that by shortening the rod 27, we reduce the lift; and
- des volets compensateurs 28 (connus sous la dénomination "tab" dans le domaine aéronautique) qui sont prévus sur le bord de fuite 29 de
chacune des pales 7 du rotor 6 et qui permettent de compenser des écarts de portance entre les pales 7.- compensating flaps 28 (known under the name "tab" in the aeronautical field) which are provided on the trailing edge 29 of each of the blades 7 of the rotor 6 and which make it possible to compensate for differences in lift between the blades 7.
Par ailleurs, selon l'invention, à l'étape I/b), on tient compte des hypothèses suivantes pour déterminer ledit réseau de neurones : - le rotor 6, 10 est considéré comme isotrope, toutes les pales 7, 12 présentant un comportement identique ;Furthermore, according to the invention, in step I / b), the following hypotheses are taken into account to determine said neural network: - the rotor 6, 10 is considered to be isotropic, all the blades 7, 12 exhibiting a behavior identical;
- l'hélicoptère 1 est supposé être un corps solide, pour les deux premiers harmoniques de la fréquence de rotation du rotor 6, 10 ;- The helicopter 1 is assumed to be a solid body, for the first two harmonics of the frequency of rotation of the rotor 6, 10;
- les relations entre les paramètres de réglage et les valeurs des accéléra- tions sont supposées linéaires ; et- the relationships between the adjustment parameters and the acceleration values are assumed to be linear; and
- le niveau vibratoire existant en un point particulier de l'hélicoptère 1 est supposé correspondre à la somme des vibrations élémentaires engendrées audit point particulier et provoquées par le dérèglement desdits paramètres de réglage. Par ailleurs, dans un premier mode de réalisation destiné à régler le rotor 6 d'avance et de sustentation de l'hélicoptère 1 , on réalise, à ladite étape I/a), ladite première série de mesures au cours au moins des vols d'essai suivants :- The vibration level existing at a particular point of the helicopter 1 is assumed to correspond to the sum of the elementary vibrations generated at said particular point and caused by the disruption of said adjustment parameters. Furthermore, in a first embodiment intended to adjust the rotor 6 of advance and lift of the helicopter 1, said first series of measurements is carried out in said step I / a) during at least the flights of '' following test:
- un vol de référence avec le rotor 6 réglé selon ledit réglage de référence (qui permet une minimisation du niveau vibratoire) ;a reference flight with the rotor 6 adjusted according to said reference adjustment (which allows minimization of the vibratory level);
- un vol avec un déréglage particulier d'au moins une masse d'équilibrage 25 qui est prévue, de préférence, au niveau du manchon 26 d'une pale 7 ;a flight with a particular adjustment of at least one balancing mass 25 which is preferably provided at the level of the sleeve 26 of a blade 7;
- un vol avec un déréglage particulier d'au moins une bielle 27 d'une pale 7 ; et- A flight with a particular adjustment of at least one connecting rod 27 of a blade 7; and
- un vol avec un déréglage particulier d'au moins un volet compensateur 28 qui est prévu sur le bord de fuite 29 d'une pale 7.a flight with a particular adjustment of at least one compensating flap 28 which is provided on the trailing edge 29 of a blade 7.
Dans ce cas, avantageusement, au moins l'un desdits vols d'essai réalisés à l'étape I/a) et desdits vols de mesure réalisés à l'étape Il/a)
comporte les configurations suivantes, au cours desquelles on réalise des mesures :In this case, advantageously, at least one of said test flights carried out in step I / a) and of said measurement flights carried out in step II / a) has the following configurations, during which measurements are made:
- une configuration de vol stationnaire ;- a hover configuration;
- une configuration de vol à environ 50 m/s, c'est-à-dire à environ 100 nœuds ;- a flight configuration at approximately 50 m / s, that is to say at approximately 100 knots;
- une configuration de vol à la puissance maximale continue ; et- a flight configuration at maximum continuous power; and
- un essai au sol avec le rotor qui tourne.- a ground test with the rotor rotating.
Dans ce cas (réglage du rotor 6), de plus, la mise en œuvre de l'étape Il/b) précitée du procédé conforme à l'invention comprend les opé- rations suivantes :In this case (adjustment of the rotor 6), moreover, the implementation of the aforementioned step II / b) of the method according to the invention comprises the following operations:
A1 / Traitement des fichiersA1 / File processing
La position du top rotor étant différente sur chaque hélicoptère 1 , il est nécessaire de recaler les mesures afin de conserver une origine identique. Soit α l'angle (pris positif dans le sens de rotation) entre le top rotor et la pale de référence, alors :
où φ' et φ sont respectivement la phase du niveau vibratoire avant et après recalage, c = 1 -4 représente la configuration de vol, a= 1-7 l'accéléromètre et h= 1-3 l'harmonique. Les phases seront transfor- mées (de degrés) en radians. Les données sont ensuite transformées d'une écriture trigonométrique en une écriture complexe (parties réelle et imaginaire). B1 / Calcul des valeurs de réglageThe position of the top rotor being different on each helicopter 1, it is necessary to readjust the measurements in order to keep an identical origin. Let α be the angle (taken positive in the direction of rotation) between the top rotor and the reference blade, then: where φ 'and φ are respectively the phase of the vibratory level before and after registration, c = 1 -4 represents the flight configuration, a = 1-7 the accelerometer and h = 1-3 the harmonic. The phases will be transformed (from degrees) to radians. The data is then transformed from a trigonometric writing into a complex writing (real and imaginary parts). B1 / Calculation of setting values
L'hélicoptère 1 possède un réseau de neurones R, caractérisé par sa matrice de poids K. Soit γ le vecteur des vibrations mesurées sur l'hélicoptère 1 possédant un mauvais réglage du rotor 6, alors le vecteur α correspondant aux paramètres optimaux minimise la relation suivante :
F(α) = ||R(α) + γ|2 = |Kα + γ|2 The helicopter 1 has a neural network R, characterized by its weight matrix K. Let γ be the vector of the vibrations measured on the helicopter 1 having a bad adjustment of the rotor 6, then the vector α corresponding to the optimal parameters minimizes the relation next : F (α) = || R (α) + γ | 2 = | Kα + γ | 2
A l'instar de l'algorithme d'apprentissage, il est nécessaire de calculer le gradient B et la dérivée A de la fonction F (transformée de Fourier) par rapport à α : B = KτKα + Kτγ et :Like the learning algorithm, it is necessary to calculate the gradient B and the derivative A of the function F (Fourier transform) with respect to α: B = K τ Kα + K τ γ and:
A = KTKA = K T K
La dérivée est indépendante du vecteur des paramètres de réglage. Elle sera donc calculée uniquement une seule fois. Concernant l'algorithmeThe derivative is independent of the vector of the adjustment parameters. It will therefore be calculated only once. Regarding the algorithm
On pose Xi, la valeur de X à l'itération iWe set Xi, the value of X at iteration i
* Itération 0 :* Iteration 0:
W0 vecteur des poids du réseau après initialisation, B0 gradient initial.W 0 vector of the weights of the network after initialization, B 0 initial gradient.
On pose G0 = B0 et U0 = G0. On calcule :We set G 0 = B 0 and U 0 = G 0 . We calculate:
* Itération i :* Iteration i:
Mise à jour du vecteur des paramètres de réglage : α, = αM + λl_1 * UM Update of the vector of the adjustment parameters: α, = α M + λ l _ 1 * U M
Calcul du gradient Bi à l'aide des nouvelles valeurs des poids de connexions, alors :Calculation of the gradient Bi using the new values of the connection weights, then:
Gi = -BiGi = -Bi
On calcule :We calculate:
G',G„ Calcul de la nouvelle direction de descente : U, = G, + p,Uμι G ', G „Calculation of the new descent direction: U, = G, + p, U μι
Enfin :
Gj\ .. λ =Finally : Gj \ .. λ =
UTAU,U T AU,
* Les itérations sont répétées tant que la fonction F est supérieure à un certain seuil (seuil à déterminer lors de la conception). CI / Pondération Afin de réaliser un réglage optimal par rapport à l'utilisation et au comportement de l'hélicoptère 1 , il est nécessaire d'introduire une pondération de la fonction F citée ci-dessus. Il doit être possible de réaliser la pondération selon :* The iterations are repeated as long as the function F is greater than a certain threshold (threshold to be determined during the design). CI / Weighting In order to achieve an optimal adjustment in relation to the use and behavior of helicopter 1, it is necessary to introduce a weighting of the function F mentioned above. It must be possible to carry out the weighting according to:
- les configurations de vol, - les accéléromètres,- flight configurations, - accelerometers,
- les harmoniques.- harmonics.
La fonction F s'écrit alors :The function F is then written:
F(α) = ∑λc∑λa∑γh|RC/a.h(α) + γc,a,n|2 c a h où R0,a h( ) est la cellule de sortie correspondant à l'harmonique h de l'accéléromètre a de la configuration ç.F (α) = ∑λ c ∑λ a ∑γ h | R C / a . h (α) + γ c, a, n | 2 cah where R 0, ah () is the output cell corresponding to the harmonic h of the accelerometer a of the configuration ç.
Par ailleurs, pour régler le rotor de queue 10 d'un hélicoptère 1 , on réalise à ladite étape I/a) ladite première série de mesures, et à ladite étape Il/a) ladite deuxième série de mesures, avec l'hélicoptère 1 au sol et le rotor de queue 10 en fonctionnement. Dans ce cas, la mise en œuvre de l'étape Il/b) précitée du procédé conforme à l'invention comprend les opérations suivantes : A2/ Traitement des fichiersFurthermore, to adjust the tail rotor 10 of a helicopter 1, said first series of measurements is carried out in said step I / a) and in said step II / a) said second series of measurements, with the helicopter 1 on the ground and the tail rotor 10 in operation. In this case, the implementation of the aforementioned step II / b) of the method according to the invention comprises the following operations: A2 / Processing of the files
La position du top rotor étant différente sur chaque hélicoptère 1 , il est nécessaire de recaler les mesures afin de conserver une origine identique. Soit α l'angle (pris positif dans le sens de rotation) entre le top rotor et la pale de référence, alors : φ'a = Φa " «
où φ' et φ sont respectivement la phase du niveau vibratoire avant et après recalage, a = 1 -2 représente l'accéléromètre. Les phases seront transformées de degrés en radiants. Les données sont ensuite transformées d'une écriture trigonométrie en une écriture complexe (par- ties réelle et imaginaire).The position of the top rotor being different on each helicopter 1, it is necessary to readjust the measurements in order to keep an identical origin. Let α be the angle (taken positive in the direction of rotation) between the top rotor and the reference blade, then: φ'a = Φa " " where φ 'and φ are respectively the phase of the vibratory level before and after readjustment, a = 1 -2 represents the accelerometer. The phases will be transformed from degrees to radiant. The data is then transformed from a trigonometric writing into a complex writing (real and imaginary parts).
B2/ Calcul des valeurs de réglageB2 / Calculation of setting values
L'algorithme de réglage est identique à l'algorithme de réglage du rotor principal 6 (opération B1 précitée).The adjustment algorithm is identical to the main rotor adjustment algorithm 6 (operation B1 above).
C2/ Pondération Afin de réaliser un réglage optimal par rapport à l'utilisation et au comportement de l'hélicoptère 1 , il est nécessaire d'introduire une pondération de la fonction F. Il doit être possible de pondérer suivant les accéléromètres. La fonction F s'écrit alors : F(α) = ∑λa||Ra(α) + γa|2 a où Ra(α) est la cellule de sortie correspondant à l'accéléromètre a.C2 / Weighting In order to achieve an optimal adjustment in relation to the use and behavior of helicopter 1, it is necessary to introduce a weighting of the F function. It must be possible to weight according to the accelerometers. The function F is then written: F (α) = ∑λ a || R a (α) + γ a | 2 a where R a (α) is the output cell corresponding to the accelerometer a.
En plus de pouvoir être visualisées par le moyen 19, les valeurs de réglage des paramètres de réglage, déterminées par le calculateur 15, peuvent également être enregistrées dans une mémoire 30 qui est reliée par une liaison 31 audit calculateur 15, et être utilisées ultérieurement, par exemple pour faire des comparaisons.In addition to being able to be viewed by the means 19, the adjustment values of the adjustment parameters, determined by the computer 15, can also be saved in a memory 30 which is connected by a link 31 to said computer 15, and can be used later, for example to make comparisons.
Dans le cadre de la présente invention, on peut également réaliser ultérieurement une phase de recalage, pour laquelle : a) on fait une troisième série de mesures, au cours de laquelle on fait va- rier uniquement les valeurs de réglage de certains desdits paramètres de réglage ; et
b) on ajuste ledit réseau de neurones à partir de ladite troisième série de mesures, pour les relations correspondantes qui sont relatives aux paramètres de réglage pour lesquels on a fait varier les valeurs de réglage. Par conséquent, le procédé conforme à l'invention présente, de plus, les avantages suivants :In the context of the present invention, it is also possible to carry out subsequently a registration phase, for which: a) a third series of measurements is made, during which only the adjustment values of some of said parameters are varied. adjustment; and b) adjusting said neural network from said third series of measurements, for the corresponding relationships which relate to the adjustment parameters for which the adjustment values have been varied. Consequently, the process according to the invention has, in addition, the following advantages:
- les réglages à appliquer sont calculés en une seule étape ;- the settings to be applied are calculated in a single step;
- ces réglages sont obtenus à partir d'un ou de deux vols, ce qui entraîne une immobilisation limitée de l'hélicoptère 1 ; et- These settings are obtained from one or two flights, which results in limited immobilization of the helicopter 1; and
- il est auto-adaptatif, c'est-à-dire qu'on peut adapter le réseau de neuro- nés sans vols spécifiques supplémentaires (en utilisant les vols courants de mise au point de l'hélicoptère), de telle sorte que ledit réseau représente au mieux le comportement du nouvel hélicoptère.
- it is self-adaptive, that is to say that the neural network can be adapted without additional specific flights (using the current helicopter development flights), so that said network best represents the behavior of the new helicopter.