Question:
Pourquoi ne pas utiliser le joug pour contrôler le lacet, ainsi que le tangage et le roulis?
Sean
2019-04-21 03:23:20 UTC
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(Inspiré par cette question sur la commande manuelle du gouvernail des aéronefs équipés d'un joystick.)

La plupart des avions civils à voilure fixe (les avions de ligne Airbus post-1987 étant les principales exceptions) utiliser un joug (essentiellement un volant monté sur une colonne verticale qui peut osciller en arrière et en avant) pour contrôler le tangage (pousser le joug vers l'avant fait basculer le nez vers le bas; tirer le joug vers l'arrière fait basculer le nez vers le haut) et rouler (tourner le joug dans le sens des aiguilles d'une montre roule l'aéronef vers la droite; la rotation du joug dans le sens antihoraire fait rouler l'aéronef vers la gauche), mais contrôlez le lacet via un jeu séparé de pédales de gouvernail (appuyer sur la pédale gauche fait pivoter le nez vers la gauche; appuyer sur la pédale droite pivote le nez vers la droite).

Si le joug était utilisé pour contrôler le lacet ainsi que le tangage et le roulis, cela permettrait au pilote de faire des virages coordonnés en utilisant uniquement ses mains, plutôt que d'avoir à se souvenir de pousser avec l'un de leurs pieds en même temps, et éliminerait le risque d'appliquer accidentellement le freins lors de la direction au sol.

Deux moyens possibles pour le contrôle du gouvernail basé sur le joug se suggèrent; l'un serait d'incliner la colonne d'un côté à l'autre (l'inclinaison de la colonne à gauche ferait un lacet du nez vers la gauche; l'inclinaison de la colonne à droite ferait un lacet du nez vers la droite), tandis qu'une autre serait de pousser l'une des cornes du joug en tirer l'autre vers l'arrière, faire pivoter le joug autour de son axe vertical (pousser le klaxon gauche vers l'avant et tirer le klaxon droit vers l'arrière ferait un mouvement de lacet vers la droite; tirer le klaxon gauche vers l'arrière et pousser le klaxon droit vers l'avant ferait un lacet vers la gauche ).

Voici une illustration de ce que je pense:

Method of operation of three-axis yoke

Pourquoi aucun avion utiliser le joug pour contrôler les trois axes, plutôt que juste du tangage et du roulis?

L'interface utilisateur est la dernière chose que vous souhaitez modifier sur n'importe quel produit. C'est comme pourquoi nous utilisons toujours le clavier QWERT et pourquoi nous, les voitures, utilisons toujours des volants.
@user3528438 Je suis vraiment curieux de savoir quelle est la meilleure alternative aux volants?
@Undo [South Park a découvert une telle solution dans la saison 5] (https://en.wikipedia.org/wiki/The_Entity_ (South_Park))
@Undo, un guidon. En particulier, celui dans lequel l'effet de direction est contrôlé ou modéré par la force (mais cela s'applique également aux roues). Ce qui veut dire que ce serait un gouvernail à main, sauf qu'il fonctionne dans le sens opposé. On peut soutenir que le «volant» de Formule 1 est en fait un guidon, ne nécessitant jamais de changement d'adhérence et dépassant rarement un virage de ± 90 °.
Six réponses:
Zeiss Ikon
2019-04-21 04:42:38 UTC
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Le joug de commande moderne est directement dérivé de la commande "joystick" qui est devenue la norme sur les avions à l'époque où Glenn Curtiss dirigeait personnellement la société qui était le principal concurrent des frères Wright.

Après avoir inventé contrôle des ailerons (les Wrights utilisaient encore le gauchissement des ailes à l'époque - c'était avant 1910), Curtiss avait besoin d'un moyen de contrôler le mouvement des ailerons, puis du gouvernail. Le Wright Flyer original de 1903 avait la déformation de l'aile contrôlée en faisant glisser la plate-forme du pilote (une surface plane sur laquelle le pilote était couché) à droite et à gauche, et en couplant le gouvernail de direction, de sorte que le roulis et le lacet étaient inséparables. Curtiss les a découplés et a dû ajouter une troisième commande - et comme il était également assis debout, même dans son premier avion, ses pieds étaient disponibles.

Faire fonctionner les ascenseurs et les ailerons sur le manche de commande était évident , et il était tout aussi simple de mettre les pieds sur une barre qui actionnait directement le gouvernail - et cette disposition est devenue la norme presque instantanément. Même les Wright l'ont adopté avant de montrer leur Flier à l'armée.

Au fil du temps, il y a eu quelques exemples de variations. Les avions qui ramenaient gouvernail et aileron couplés, comme l'Ercoupe, laissaient le pilote voler avec "les pieds à plat sur le sol" - et il me semble qu'il y avait au moins une conception, de l'ère des biplan, d'un avion de transport avec gouvernail fonctionnait de la manière que vous décrivez; une molette de commande montée sur un joystick, avec le mouvement du manche contrôlant le roulis et la rotation de la roue contrôlant le lacet.

Le fait que cela n'apparaisse que dans un très petit nombre de designs suggère que, comme indiqué dans un commentaire, c'est une mauvaise idée de changer quelque chose qui est normalisé depuis longtemps - pourtant, nous avons un bon nombre d'avions, allant de planeur à chasseur à réaction et gros transport, qui utilisent "sidestick" - dans lequel, dans la valise de transport, le pilote aux commandes vole effectivement avec sa main gauche, tandis que le copilote vole avec sa droite. Les joysticks continuent également d'être largement utilisés, en particulier dans les avions plus petits ou plus performants, ou ceux dotés de systèmes d'éjection.

L'autre, et je crois la principale raison pour laquelle nous ne voyons pas les schémas de contrôle comme ce que vous décrivez, c'est qu'il devient impossible de maintenir un contrôle précis et séparé du roulis et du lacet. Lorsque la même paire de mains effectue les deux tâches, le cerveau les mélangera, ou en essayant de ne pas le faire, inversera le mélange (conduisant à un dérapage avant ou à un dérapage, ce dernier étant largement considéré comme très dangereux à basse altitude et à basse vitesse). Si vous avez un avion dans lequel il est difficile d'éviter de mélanger le gouvernail adverse ou proverse lors de l'application des ailerons, il sera difficile d'atterrir ou de décoller par vent de travers, difficile de maintenir une approche finale précise et presque impossible d'effectuer des manœuvres de haute précision. (comme le ravitaillement en vol ou les formations étroites).

J'ai un joystick pour PC qui a un troisième axe. Il est toujours désactivé car il est * physiquement * presque impossible (+1) de ne pas lacet pendant le tangage.
@Mazura: Maintenant, ajoutez de la turbulence en essayant de ne pas faire ça!
@Mazura: intéressant. Le contraire m'est arrivé: venir avec une expérience significative de la vie réelle (planeurs), je m'attendais à ce que piloter un simulateur PC sans pédales et tordre le manche à la place serait bizarre; mais au lieu de cela, cela semblait naturel presque instantanément.
@MartinArgerami Cela dépend en grande partie de l'emplacement du bâton et de sa configuration en ce qui concerne les zones nulles, etc. Il sera beaucoup plus difficile de s'incliner sans lacet accidentel si le bâton est directement devant vous que s'il se trouve du côté où vos bras résident naturellement.
@Martin - mon 3ème axe devrait tourner beaucoup plus loin et avoir une énorme zone morte, ou une meilleure résistance au virage (qui sont tous deux insensés à introduire intentionnellement dans un système de contrôle). J'avais de grands espoirs pour cela, et dans une simulation de vol ou un petit avion, ça pourrait être cool. Mais essayer de mettre un réticule sur la cible ("impossible de maintenir * précis * ... contrôle") ou d'atterrir un vrai 747, idts ...
John K
2019-04-21 06:23:53 UTC
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C'est juste une mauvaise idée Sean. Croyez-moi, si vous avez fait du vol, vous n'aimeriez PAS une colonne de contrôle que vous devez pousser latéralement, ou un joug torsadé, pour le gouvernail ainsi que le roulis et le tangage. Vos pieds sont assis là à ne rien faire de toute façon. Et vous devez être capable de le contrôler d'une main afin de pouvoir travailler les manettes de poussée ou les manettes de puissance ou les manettes des gaz avec l'autre. Comment travailleriez-vous une telle colonne d'une seule main?

De plus, dans tout avion de transport avec un système d'amortisseur de lacet, vous ne touchez jamais les pédales de gouvernail une fois en vol, à moins qu'un moteur ne s'arrête. Et si cela se produit, vous serez heureux que vous ayez les muscles de la cuisse supérieure pour faire le travail de maintien de l'entrée du gouvernail pendant une période prolongée, et non vos avant-bras déjà occupés par 2 autres tâches.

J'imagine essayer de tenir un joug poussé sur le côté suite à une panne moteur en rotation, tout en contrôlant également le tangage et le roulis avec lui, alors que mes pieds sont assis sur le sol étant inutile ... très désagréable .

Là où cela pourrait être viable, c'est avec un contrôleur FBW à bâton latéral où le bâton tourne pour le lacet, comme un joystick d'ordinateur. Mais même là, je préfère que mes pieds le fassent.

Cela peut être fait d'une seule main. Beaucoup de joysticks PC le font. Cela dit, je préfère les pédales.
peekay
2019-04-21 04:44:08 UTC
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De telles conceptions ne fonctionnent pas bien lorsque le gouvernail est requis autrement que pendant les virages.

Une situation typique serait l'utilisation du gouvernail pour contrer le facteur p (asymétrique tendance au virage) sur les avions à hélices. Après le décollage, il peut être nécessaire d'appliquer une quantité importante de gouvernail pendant la montée à haute puissance et à haute AOA.

Il serait très gênant d'avoir le joug "incliné" ou "tordu" pendant la montée, même lorsque l'avion ne tourne pas du tout.

Terran Swett
2019-04-22 07:29:46 UTC
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Vos deux conceptions seraient impossibles à utiliser d'une seule main, ce qui les rendrait peu pratiques à utiliser, car vous avez besoin d'une main libre pour manipuler d'autres commandes du cockpit.

La première conception (déplacer l'ensemble du joug gauche et droit pour yaw) est moins mauvais, dans la mesure où il est toujours possible d'utiliser une seule main tant que le joug est presque horizontal (ailerons neutres). Mais si vous avez le joug tourné à 90 degrés, il est maintenant presque impossible de contrôler à la fois les ailerons et le gouvernail, car ces deux commandes utilisent le même mouvement de la main (à savoir, déplacer votre main à gauche et à droite). Ceci est moins important dans les airs, où les grandes entrées d'ailerons sont relativement rares, mais lorsque vous roulez avec un vent de travers, vous voulez souvent donner une grande entrée d'aileron et une entrée de gouvernail en même temps, et souvent dans des directions opposées.

La deuxième conception (incliner le joug pour yaw) rendrait le joug presque impossible à utiliser d'une seule main dans toutes circonstances. Il serait très difficile de donner une entrée de profondeur sans commande de gouvernail, ou une entrée de gouvernail sans entrée de profondeur.

De plus, que vais-je faire d'autre avec mes pieds? :)

"Mais si vous avez le joug tourné à 90 degrés, il est maintenant presque impossible de contrôler à la fois les ailerons et le gouvernail, parce que ces deux commandes utilisent le même mouvement de la main (à savoir, déplacer votre main à gauche et à droite)." Non, ils ne le font pas; les ailerons impliquent la rotation de la main et du bras inférieur, tandis que le gouvernail implique le déplacement de la main et du bras inférieur sans les faire tourner.
@Sean Mais en fonction des forces et des bras de levier impliqués, cela vous obligerait à exercer un couple énorme sur le joug à l'aide de votre main.
MikeY
2019-04-22 22:32:51 UTC
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Il existe un tas de configurations pour les pilotes handicapés où tout est sur le joug, y compris le tangage, le roulis, le lacet et les gaz. Le Sky Arrow LSA a une configuration mains uniquement comme option d'achat (fonctions réparties entre les mains).

L'essentiel pour un non- pilote handicapé, c'est dommage de perdre les pieds en ne les laissant pas contrôler quelque chose.

Dylan Smith
2019-04-22 21:12:51 UTC
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Je pense que la combinaison des commandes dans le joug pourrait conduire à plus de problèmes que l'ajustement du pilote, en particulier en dehors des systèmes fly-by-wire. Le joug devient fondamentalement un point de défaillance unique complet pour toutes vos commandes en cas d'incident catastrophique de rupture de joug. Je ne m'attends pas à ce que quiconque approuve une réduction de la redondance, en particulier dans les composants critiques pour le vol.



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 4.0 sous laquelle il est distribué.
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