Hélicoptère
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Technique de vol

Aspects physiques

Comme pour l'avion, la vitesse relative de l'air et de la voilure génère une action mécanique qui permet à l'engin de voler. On distingue deux composantes de cette action aérodynamique :

  • la traînée (En mécanique des fluides, la traînée est la force qui s'oppose au mouvement d'un corps dans un liquide ou un gaz. Mathématiquement c'est la composante des efforts exercés sur le corps, dans la direction opposée...) qui est la résistance à l'avancement. De son action sur le rotor de l'hélicoptère (Un hélicoptère est un aéronef à voilure tournante dont le ou les rotors procurent à eux seuls la propulsion et la sustentation pendant toutes les phases du vol.), il résulte un couple tendant à faire tourner l'appareil autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis,...) de son axe, d'où la nécessité d'un dispositif anti-couple.
  • la portance qui soulève l'appareil.

Le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) d'un appareil repose alors sur la gestion de cette portance.

Alors que sur les avions, des volets permettent de modifier la portance des ailes pour virer monter… sur l'hélicoptère, comme sur les éoliennes, on modifie le pas et l'inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un autre. Il décrit l'angle entre le plan de l'orbite et le plan de référence (généralement le plan de l'écliptique,...) des pales. Cependant, il existe une différence. Si sur l'avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air,...) on agit individuellement sur chaque gouverne (Une gouverne est une surface mobile agissant dans l'air ou dans l'eau servant à piloter un mobile selon un de ses trois axes :), sur l'hélicoptère on contrôle la portance d'une pale (Une pale d'hélice (avion) ou de rotor (hélicoptère) est une surface portante en rotation autour d'un axe. C'est un dispositif aérodynamique ou hydrodynamique...) suivant sa position par rapport à l'appareil. C'est le rôle du plateau cyclique (Le plateau cyclique est l'élément essentiel permettant de piloter un hélicoptère.), pièce principale du dispositif de commande (Commande : terme utilisé dans de nombreux domaines, généralement il désigne un ordre ou un souhait impératif.) de vol.

Vol stationnaire.

Le rotor de l'hélicoptère étant entraîné à vitesse (On distingue :) constante, les déplacements verticaux de l'hélicoptère sont obtenus par la seule modification du pas des pales. À ce stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et ferme ») est un...) du vol, la portance des pales reste identique sur un tour du rotor. Il existe une position où la portance globale s'oppose exactement au poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale à...) de l'appareil : l'hélicoptère peut rester immobile. Si elle lui est inférieure, l'appareil descend. Si elle est supérieure, il monte.

Vol en translation.

Pour que l'hélicoptère avance il faut une force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les articles...) à composante horizontale. Si on augmente la portance des pales lorsqu'elles passent derrière le rotor, leur plan de rotation s'incline vers l'avant, grâce à une articulation en battement (En acoustique, le battement est une interférence entre deux sons de fréquences légèrement différentes, laissant percevoir des...) reliant chaque pale à l'axe de rotation, et l'inclinaison de la portance produit la composante horizontale nécessaire. Il reste toutefois une composante verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.) principale qui s'oppose au poids permettant le maintien en l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les cabines des avions et autres...), et la composante horizontale motrice engendre le mouvement d'avancement, donc accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur...) jusqu'à une vitesse où la traînée globale (résistance à l'avancement de l'hélicoptère) s'équilibrera avec la composante motrice.

Le principe est le même quelle que soit la direction de déplacement souhaitée.

Cas particulier : le vol en cas de panne de moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce...)

En cas de panne du/des moteur(s), le pilote d'hélicoptère doit se poser en autorotation, c'est un cas de vol spécifique à l'hélicoptère mais aussi à l'autogire (L'autogire est un aéronef à voilure tournante libre. Inventé en 1923 par l'Espagnol Juan de La Cierva qui l'a nommé autogiro, il est parfois appelé...). Cette manœuvre peut s'apparenter au vol plané en avion.

Si le(s) moteur(s) ne tourne(nt) plus, les rotors ne sont donc plus entrainés. Les rotors peuvent continuer à tourner grâce à une roue libre (Un système mécanique peut fonctionner en roue libre, s'il est capable d’interrompre momentanément l’entraînement en rotation d’un organe entraîné qui peut néanmoins continuer de tourner librement.), et au vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est essentiel à tous les...) relatif qui souffle à travers le rotor principal (Le rotor principal est l'élément composé de plusieurs pales qui par sa rotation permet la sustentation, le pilotage et la propulsion d'un hélicoptère.) (loi de Froude). Puisque les pales continuent à tourner, l'hélicoptère ne va pas tomber comme une pierre, sa chute est ralentie, et même contrôlée, seulement ses vitesses horizontales et verticales sont encore trop grandes, le pilote va effectuer différentes actions permettant d'amener son hélicoptère dans une configuration permettant un posé en douceur.

Lors d'une panne moteur, le pilote d'un hélicoptère doit effectuer les actions suivantes :

Mise en autorotation

Il s'agit pour le pilote de baisser rapidement le pas général (jusqu'à la butée de plein petit pas si nécessaire), puis ensuite de maintenir un régime rotor dans une plage (La géomorphologie définit une plage comme une « accumulation sur le bord de mer de matériaux d'une taille allant des sables fins aux blocs ». La plage ne se limite donc pas aux étendues de sable fin ; on...) autorisée (indiqué sur l'instrument correspondant) d'après le manuel de vol du constructeur de l'appareil. Il s'agit de rester en-dessous du régime rotor principal maximum autorisé.

Descente

Il faudra ensuite conserver une vitesse horizontale de l'ordre de 50 à 70 kt pendant la descente. Le pilote peut prendre la vitesse qu'il souhaite suivant l'aérologie et le relief (Le relief est la différence de hauteur entre deux points. Néanmoins, ce mot est souvent employé pour caractériser la forme de la surface de la Terre.). (Le taux de chute pouvant tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) de même aller jusqu'à 1500 - 2000 ft/min). Le pilote devra alors choisir un secteur d'atterrissage (L’atterrissage désigne, au sens étymologique, le fait de rejoindre la terre ferme. Le terme recouvre cependant des notions différentes suivant qu'il est employé dans le domaine...) adapté pour se poser avec de préférence une composante de vent de face (c’est-à-dire avec un vent de secteur avant plus ou moins).

Atterrissage

À une hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) sol dépendant de plusieurs facteurs (le type d'hélicoptère, le taux de descente, de la vitesse propre et aussi de la vitesse sol finale recherchée), il devra tirer sur la manette de pas général pour augmenter la portance et diminuer la vitesse de descente, il faut ensuite réaliser un flare en cabrant la machine. Le flare va permettre de diminuer (casser) la vitesse horizontale afin de pouvoir réaliser un atterrissage, soit glissé en sécurité, soit posé à plat si le sol ou l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec...) ne permet pas un posé glissé. Enfin à une hauteur comprise entre 3 ft et 10 ft (soit entre 1 m et 3 m) reprendre une assiette nulle ou très légèrement positive et soutenir la machine au pas général pour amortir le contact avec le sol en convertissant l'énergie cinétique (L'énergie cinétique (aussi appelée dans les anciens écrits vis viva, ou force vive) est l’énergie que possède un corps du fait de son mouvement....) du rotor en force de sustentation. L'art de l'autorotation réside dans le dosage (En chimie analytique, le dosage est l'action qui consiste à déterminer la quantité d'une substance précise (l'analyte) présente dans une autre ou dans un mélange (la matrice).) de cette mise de pas : effectuée trop haut, l'appareil se retrouve sans tours rotor, donc sans portance et risque de heurter le sol violemment, effectuée trop tard ou mal dosée et l'appareil heurte le sol avec une vitesse verticale importante et peut être là aussi être gravement endommagé, voire détruit.

Les commandes de vol

Pilote aux commandes d'un AS-350 Écureuil.
Commandes d'une Alouette III

Le pilote possède trois principaux systèmes de commandes : le levier de pas cyclique (manche), le pas général (ou collectif) et les palonniers (pédales). Le cyclique contrôle l’inclinaison du rotor principal en créant une modification de l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) d'incidence des pales.

Le collectif contrôle l’angle de pas de toutes les pales, ce qui a pour conséquence de modifier la portance générée par le rotor.

Le palonnier augmente ou diminue l'incidence des pales du rotor de queue, et donc la force de poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de l'avancement.) générée par celui-ci. Il faut bien avoir à l'esprit que la poussée du RAC doit permettre de compenser le couple généré par le rotor principal. Ainsi, toute variation de la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) mise en jeu sur le rotor principal, donc de la position du collectif, nécessite une action au palonnier.

Tout ceci fait que l’hélicoptère est une machine incroyablement complexe du point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) aérodynamique (L'aérodynamique est une branche de la dynamique des fluides qui porte sur la compréhension et l'analyse des écoulements d'air, ainsi qu'éventuellement sur leurs effets...) comme nous l'avons vu plus haut mais c'est aussi et de très loin la plus manœuvrable.

Aspect technologique

  • le dispositif anti-couple
  • le plateau cyclique
  • le rotor principal
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