Grand oral hélicoptère

« Principe de fonctionnement de l‘hélicoptère L’hélicoptère vole en remplaçant les ailes fixes d’un aéroplane “normal“ par une voilure tournante : les pales.

Lors de son déplacement dans l’air, le rotor génère une portance, de la même façon que le fait une voilure fixe.

La portance générée peut être contrôlée et manipulée par le pilote afin de produire un déplacement dans pratiquement toutes les directions. Le rotor est entrainé en rotation par un groupe moto-propulseur, constitué d’un moteur (à pistons ou turbine), d’un embrayage et d’un réducteur aussi appelé BTP (boitier de transmission principal). Comme pour l’hélice, le rotor exerce sur l’air un couple dû à son mouvement. L’air en retour (principe action = réaction) exerce un autre couple d’intensité égale mais de sens opposé.

Imaginez que vous perciez un mûr avec une perceuse de 1000 Cv.

Vous tournerez avec la perceuse.

C’est ce qui se passe avec le rotor principal.

Pour permettre le vol on dispose généralement à l’arrière un rotor anti-couple (ou rotor de queue).

Si ce système est le plus courant, on utilise parfois d’autre moyen comme le fenestron (Gazelle) ou un puissant jet d’air (Hughes 500 notar) ou bien 2 rotors contra rotatif sur 2 axes séparés (banane volante Piasecki) ou sur le même axe (Kamov). Le rotor anti couple consomme en viron 10% de la puissance moteur.

Il est bruyant, il est dangereux, il est sensible au vent de travers, il est couteux, il est fragile.

Toutes ces raisons font que les constructeurs cherchent à l’optimiser et/ou si possible l’éviter. Pour évoluer dans toutes les directions, le pilote incline le disque rotor dans la direction choisie. Le pilote dispose de trois commandes : 1.

Le palonnier manipulé par les pieds qui contrôle l’axe de lacet c’est à dire le pas du rotor anti-couple 2.

.

Le manche à balais ou cyclique qui contrôle les axes de tangage et de roulis 3.

3.

Enfin le pas général ou collectif situé à gauche du pilote qui contrôle le moteur et le pas des pales. Vous l’avez compris, tout le principe du vol de l’hélicoptère est basé sur cette ’aile en hélice’.

Tout le problème consiste à assurer la portance nécessaire au vol, mais aussi les la possibilité de diriger précisément l’hélico.

Il ne faut pas oublier qu’une pale même légère (quelques kilos), est soumise à des efforts très importants durant le vol (l’équivalent de plusieurs ’tonnes’), et qu’elle doit donc être solide mais en même temps rester souple ! La principale difficulté est de ’transmettre’ au rotor les ’ordres’ mécaniques donnés par le pilote.

Or si le rotor tourne, pas les commandes ! On utilise pour ce faire un système de plateaux tournants, le plateau inférieur est incliné ou déplacé suivant l’axe du rotor par les commandes, il transmet ces mouvements au plateau supérieur auquel il est lié.

Seulement, le plateau supérieur est lié aux biellettes qui commandent le mouvement des pales ! Maintenant que l’on sait commander le rotor, on s’aperçoit en vol que pour des raisons de phénomène mécaniques (précession gyroscopique notamment), il faut assurer au niveau du pied de pale des articulations sans quoi le rotor est sa tête sont complètement rigides et cassent à la première sollicitation ! Elles sont au nombre de trois : articulation de : pas, traînée, et battement .

Sur les rotors de technologie ancienne, on assure ces articulation à l’aide de pièces métalliques reliées entre-elles par des roulement à billes.

Cette technologie tend à disparaître, elle est lourde, chère, et nécessite une maintenance importante (lubrifications...).

On tend à la remplacer par une technologie faisant appel aux matériaux composites qui assurent les articulations grâceà leur flexibilité naturelle ! Une relation très importante dans l'aéronautique, la relation de Bernoulli qui dit que lorsque la vitesse d'un fluide augmente, sa pression diminue.

L'air se comporte comme un fluide lorsqu'il s'écoule autour d'un profil.

Puisque la surface supérieure d'un profil (extrados) est plus longue que la surface inférieure (intrados), l'air doit parcourir une plus grande distance sur la surface supérieure. Etant donné que les deux surfaces se déplacent dans l'air à la même vitesse, l'air doit circuler plus rapidement sur la surface supérieure pour couvrir cette distance plus importante.

D'après le théorème de Bernoulli, cette différence de vitesse donne lieu à une pression plus importante en dessous du profil et à une pression plus faible sur le dessus de celui-ci.

Etant donné qu'il y a plus de pression sur les dessous de la voilure, celle-ci subit une poussée orientée vers le haut.

Cette force est appelée portance. Pour un hélicoptère on fait « tourner les ailes » sur elle même afin de créer cette vitesse sans avoir à déplacer tout l’appareil contrairement à un avion. La force de portance d'un hélicoptère est générée en accélérant un flux d'air vers le bas.

Elle vaut théoriquement F=3√ 2ρSP**2 où F est la force axiale générée, ρ la densité de l’air, S la surface balayée par l’hélice et P la puissance des moteurs.

Mais une partie de cette puissance est utilisée par.... »