AVIATIONHélicoptères

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Technique et construction

Principe aérodynamique

Toute poussée aérodynamique est égale à la quantité de mouvement communiquée à l'air par unité de temps : F = q. ΔV (F est la poussée, q le débit d'air intéressé par le rotor, ΔV la variation de vitesse verticale qu'il subit). On en déduit que, au rendement près, la puissance nécessaire est : P = F. ΔV/2. Pour économiser la puissance, il faut donc associer faible variation de vitesse et gros débit d'air, d'où le grand diamètre des rotors.

En vol d'avancement, le débit q augmente avec la vitesse, ce qui réduit la puissance nécessaire à la sustentation. Inversement, les résistances de traînée aérodynamique croissent ; la puissance nécessaire passe par un minimum vers 90-140 km/h, puis augmente rapidement (fig. 1). Le rotor étant une aile médiocre, la finesse de l'hélicoptère est nettement inférieure à celle de l'avion.

Bilan de puissance

Dessin : Bilan de puissance

Dessin

Bilan de puissance d'un hélicoptère. Pn = Pi + Pp doit être inférieur à Pd. Pd - Pn/Pn est l'excédent relatif de puissance. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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En translation, le rotor souffre, en outre, de la dissymétrie propre à une voilure tournante. En chaque point de la pale avançante, la vitesse de vol s'ajoute à celle qui est due à sa rotation ; pour la pale reculante, elle se retranche.

Rotor

Dessin : Rotor

Dessin

Équilibre d'un rotor d'hélicoptère. La vitesse w1 = ωr1 + V sur la pale avançante est plus grande que celle w2 = ωr2 – V sur la pale reculante. Les pales d'un rotor articulé tournent dans un plan tel que l'équilibre des moments soit réalisé (Sf1r1 = Sf2r2). L'incidence se... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Pour équilibrer les efforts, la pale avançante doit donc travailler à incidence réduite, la pale reculante à incidence accrue. Une première limitation de vitesse intervient ainsi, quand les incidences atteignent les valeurs de décrochage. Le décrochage de pale reculante s'accompagne de vibrations, de pertes de puissance et de contrôle. Une autre limitation provient des effets de compressibilité apparaissant en zone pale avançante aux valeurs critiques Mach-incidence du profil, c'est-à-dire au voisinage de la vitesse du son.

On améliore la vitesse des hélicoptères en affinant leurs fuselages et en créant des profils spéciaux qui reculent les limites du rotor. Les modèles rapides croisent aux environs de 290 km/h, ont des vitesses maximales de l'ordre de 320 km/h, et le record de vitesse est supérieur à 400 km/h.

Typologie

Les hélicoptères modernes ont une transmission mécanique qui relie par [...]

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Hélicoptères

Hélicoptères
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Hélicoptère EH-101 Merlin

Hélicoptère EH-101 Merlin
Crédits : AgustaWestland

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Hélicoptère Eurocopter Tigre

Hélicoptère Eurocopter Tigre
Crédits : Eurocopter

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Hélicoptère Super Stallion

Hélicoptère Super Stallion
Crédits : Ross Harrison Koty/ Getty Images

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Écrit par :

  • : ingénieur général de l'armement, ancien directeur de la division hélicoptères de la société Aérospatiale
  • : ingénieur de l'École centrale de Lyon, docteur-ingénieur, chargé de cours à l'École nationale supérieure d'ingénieurs de construction aéronautique

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Pour citer l’article

Louis François LEGRAND, Pierre ROUGIER, « AVIATION - Hélicoptères », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 27 mai 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/aviation-helicopteres/