Hélicoptère - Définition

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 qui est la résistance à l'avancement. De son action sur le rotor de l'hélicoptère, il résulte un couple tendant à faire tourner l'appareil autour de son axe, d'où la nécessité d'un dispositif anti-couple.
• la portance qui soulève l'appareil.

Le contrôle 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 des pales. Cependant, il existe une différence. Si sur l'avion on agit individuellement sur chaque gouverne, sur l'hélicoptère on contrôle la portance d'une pale suivant sa position par rapport à l'appareil. C'est le rôle du plateau cyclique, pièce principale du dispositif de commande de vol.

Vol stationnaire.

Le rotor de l'hélicoptère étant entraîné à vitesse constante, les déplacements verticaux de l'hélicoptère sont obtenus par la seule modification du pas des pales. À ce stade 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 de l'appareil : l'hélicoptère peut rester immobile. Si elle lui est inférieure, l'appareil descend. Si elle est supérieure, il monte.

Équilibre en vol stationnaire

Déséquilibre

Déplacement stabilisé

Vol en translation.

Pour que l'hélicoptère avance il faut une force 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 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 principale qui s'oppose au poids permettant le maintien en l'air, et la composante horizontale motrice engendre le mouvement d'avancement, donc accélération 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

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. 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, et au vent relatif qui souffle à travers le rotor principal (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 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 taux de chute pouvant tout de même aller jusqu'à 1500 - 2000 ft/min). Le pilote devra alors choisir un secteur d'atterrissage 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 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 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 du rotor en force de sustentation. L'art de l'autorotation réside dans le dosage 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 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 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 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 de vue aérodynamique 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