14
Fonctionnement de l'hélicoptère TIPE Blangonet Ronan Bourge Florentin Grosbois Pierre P1A 29/05/2009

Fonctionnement de l'hélicoptère TIPE · PDF fileFonctionnement de l'hélicoptère TIPE Blangonet Ronan Bourge Florentin Grosbois Pierre P1A 29/05/2009

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Fonctionnement de l'hélicoptère TIPE · PDF fileFonctionnement de l'hélicoptère TIPE Blangonet Ronan Bourge Florentin Grosbois Pierre P1A 29/05/2009

Fonctionnement de l'hélicoptère  TIPEBlangonet Ronan Bourge Florentin Grosbois Pierre P1A 

29/05/2009 

Page 2: Fonctionnement de l'hélicoptère TIPE · PDF fileFonctionnement de l'hélicoptère TIPE Blangonet Ronan Bourge Florentin Grosbois Pierre P1A 29/05/2009

2

I. Introduction 1) Historique

- Origine - Les premiers hélicoptères. - Echecs, abandons, réussites.

2) Pourquoi les hélicoptères ont-ils du succès ? - Maniabilité, rapidité, adaptabilité, prix, efficacité…

II. Principes physiques et aérodynamiques. 1) Phénomènes d’aspiration et portance

- Pression statique et dynamique - Théorème de Bernoulli

2) La voilure et ses propriétés (l’avion) - Equations de la portance et de la traînée - Schéma du profil aérodynamique d’un voilure

3) Les pales - Schémas en coupe de profil de pales avec flux d’air - Angle d’incidence

a) Mise en œuvre de la portance b) Contraintes de flexion c) Contrainte de vitesse en vol rectiligne uniforme (dissymétries)

III. La mécanique du rotor et déplacements. 1) Le plateau cyclique

- Schémas et description du fonctionnement général 2) Les commandes de vol

- Le manche à balais - Le levier de pas - Manette des gaz - Palonnier - Tangage et roulis - assiette, inclinaison, cadence

3) Technique du vol - L’effet de sol - Décollage - La montée - Descente et atterrissage - Déplacements sur l'axe de Lacet - Le rotor anti-couple

4) La puissance 5) La puissance du rotor anti-couple :

IV. Bibliographie. 

Page 3: Fonctionnement de l'hélicoptère TIPE · PDF fileFonctionnement de l'hélicoptère TIPE Blangonet Ronan Bourge Florentin Grosbois Pierre P1A 29/05/2009

3

I. Introduction 

1) Historique

L'hélicoptère fut inventé comme on le connait aujourd'hui par de nombreux hommes car beaucoup on tentés sans réussir mais il est difficile de savoir qui a vraiment eu l'idée le premier. Une chose est sure, au IV siècle, l'idée naissait parmi les chinois, enfin, Léonard de Vinci en eu l'idée. Ce n'est qu'au XVIII siècle qu'une avancée réelle se produit, le russe Lomonossov essai un modèle à eux rotors coaxiaux contrarotatifs.

Depuis cet événement, l'hélicoptère ne cesse d'évoluer vers ce qu'il est aujourd'hui avec le premier vraie vol le 13 novembre 1907, piloté et inventé par Paul cornu.

2) Pourquoi les hélicoptères ont-ils du succès ?

Les hélicoptère ont du succès. C'est un fait et c'est non discutable, une machine aussi complexe et chère est aujourd'hui mise en œuvre alors que depuis longtemps les échecs étaient présents. Une telle détermination provient sans doute du rêve que la machine fournit mais certainement aussi de tous les avantages que l'on peu en tirer.

Des avantages tels que le côté pratique. Là où il faut au moins une ou deux machine spécialisées pour le transport, l'hélicoptère est adapté pour n'avoir besoin d'aucun support. Aller sur un île ne pose pas de problème pour l'hélicoptère là ou il faut bateau et voiture. Secourir en montagne est rapide alors qu'envoyer une équipe de secours ne l'ai pas et se trouve être dangereux. De plus, c'est un moyen d'intervention rapide car il peu dépasser les 300 Km/h et à cette vitesse, sans besoin de route, il est plus rapide que tous, sauf l'avion. Mais alors quel est l'avantage sur l'avion ?

Le vol stationnaire sans aucun doute et le fait de pouvoir de poser là où l'avion ne peut pas. Un malade peut être hélitreuillé jusqu'à l'hôpital le plus proche en des temps record grâce à l'hélicoptère.

3) Aucuns défauts alors ?

L'hélicoptère a ses défauts. Il coûte cher, les premiers prix se trouvant aux alentours de 30 000 euros. Les plus chers pouvant aller jusqu'à plusieurs millions d'euros. De plus, on rencontre vite des limites à l'hélicoptère, il est intéressant de les comprendre, elles seront expliquées dans le TIPE. Elles sont des limites de vitesse (vitesse maxi) que l'hélicoptère tel qu'on le connait ne pourra jamais franchir, des limites d'altitudes qui dépendent beaucoup de la masse de l'hélicoptère et de sa portance maximale, donc du modèle. Bien que très maniable, il existe de nombreuses limites de maniabilités à cause de l'aérodynamisme ou bien encore dues tout simplement à des problèmes de résistances des matériaux.

On ne parle pas ici du pilotage en lui même mais il se trouve aussi que piloté un hélicoptère n'est pas une chose aisée.

Page 4: Fonctionnement de l'hélicoptère TIPE · PDF fileFonctionnement de l'hélicoptère TIPE Blangonet Ronan Bourge Florentin Grosbois Pierre P1A 29/05/2009

4

II. Principes physiques et aérodynamiques  

1) Phénomènes d’aspiration et de portance Pression statique et pression dynamique 1) Définition :

- La pression statique est celle du sens commun, c’est celle qui nous entoure à tout moment et qui s’exerce en tous points dans tous les sens.

- La pression dynamique est celle qui apparait avec une vitesse. Cette pression est la conséquence de la vitesse de déplacement du fluide, elle ne s’exerce que dans la direction et le sens de déplacement du fluide. (c’est par exemple la force du vent)

2) Théorème de Bernoulli : - Voici l’énoncé physique à la base de toutes les machines volantes :

Pour un écoulement : D’un fluide incompressible (on peut considérer que la masse volumique reste constante) d'un fluide parfait (les effets visqueux sont négligeables et pas de pertes de charges) Alors, en régime permanent, le long d'une ligne de courant (une ligne de courant est une courbe de

l'espace décrivant un fluide en mouvement.), et si l'on néglige les transferts de chaleur, on vérifie: Equation de Bernoulli Equation simplifiée

12

pression statique + pression dynamique = pression totale

est la pression en un point (en Pa ou N/m²)

est la masse volumique en un point (en kg/m³)

est la vitesse du fluide en un point (en m/s) est l'accélération de la pesanteur (en N/kg

ou m/s²) est l'altitude (en m)

Chaque point dans un fluide en mouvement, indépendamment de la vitesse du fluide en ce point, a sa propre pression statique et dynamique. La somme de ces deux pressions est définie comme la pression totale

. Le principe de Bernoulli est de considérer cette pression totale constante.

Conséquence: Comme la somme des deux pressions est une constante, lorsque l’une augmente l’autre diminue, et c’est sur cette propriété du principe qu’apparaissent tous les phénomènes d’aspiration qui soulèvent les voilures et qui sustentent les hélicoptères. En effet lorsque le courant d’air passe sur la face bombée de la voilure il est accéléré. Alors, la pression dynamique augmente et la pression statique diminue et en plus grande proportion que sur la face plane de la voilure car la pression dynamique est proportionnelle à . Ainsi la pression statique est plus faible en dessus qu’en dessous, cela provoque une force « d’aspiration » verticale dirigée de bas en haut, c’est la portance. Schéma du profil d’une voilure avec un flux d’air:

Portance

Dépression

Surpression

é  (vent relatif)

é

Page 5: Fonctionnement de l'hélicoptère TIPE · PDF fileFonctionnement de l'hélicoptère TIPE Blangonet Ronan Bourge Florentin Grosbois Pierre P1A 29/05/2009

5

2) La voilure et ses propriétés (l’avion) :

Les paramètres géométriques d’une voilure, qui déterminent ses qualités aérodynamiques, sont de deux ordres, on trouve d’abord ceux qui sont relatifs à sa forme en plan : l’allongement, la flèche de l’effilement, et ensuite ceux qui concernent la section ou le profil : l’épaisseur relative, la cambrure et le vrillage. Tous ces paramètres doivent être attentivement choisis afin d’obtenir les performances requises pour toutes les phases du vol. Les lois de l’aérodynamique disent qu’une voilure d’allongement , ù              se déplaçant à la vitesse subit un effort que l’on peut décomposer en une portance

dans la direction perpendiculaire à  , et en une résistance ou traînée dans la direction de .

. •     • et sont les coefficients dont les ordres de grandeur, en fluide

incompressible sont : o  

      é    ⁄   é              

o  

 : somme des coefficients de traînée de pression et de traînée de frottement.

   : est la traînée induite.

On constate, avec les expressions de et que l’allongement prend toute son importance :

• Si ∞ : .

. • Si :

∞ ∞

Plus l’allongement est important et plus la portance est grande et la trainée petite.

.

3) Les pales : La pale réutilise les mêmes équations de portance et de traînée qu’une voilure d’avion, sa principale différence est d’avoir un profil biconvexe souvent symétrique. Ainsi le contrôle de la portance d’une pale s’effectue en lui donnant un angle d’incidence. Schéma du profil d’une pale:

x

z

G

La Poussée

.

.

La Trainée

La Portance

Le Poids

:    

:  

é

é

 

:

:   

   

   

Page 6: Fonctionnement de l'hélicoptère TIPE · PDF fileFonctionnement de l'hélicoptère TIPE Blangonet Ronan Bourge Florentin Grosbois Pierre P1A 29/05/2009

6

Le rapport entre la vitesse linéaire et la vitesse angulaire est donné par l’équation :

•  : vitesse angulaire (rad. s   •  : vitesse linéaire  m. s •  : rayon en mètres

Rappel de l’équation de la portance :

    .

.

Sur un hélicoptère, la portance se contrôle avec l’angle d’incidence des pales et non pas avec la vitesse de rotation qui est reste constante lors d’un vol. C’est l’autre différence avec la voilure d’avion, ici l’essentiel de la portance est créé par les pressions dynamique et statique contre l’intrados suivant un certain angle appelé angle d’incidence. Plus l’incidence est importante et plus la portance va être grande jusqu’à une limite d’angle au delà duquel la pression du vent relatif sur la pale n’aura plus de résultante verticale, c’est le décrochage. Ce procédé va permettre à l’hélicoptère de se déplacer dans les trois dimensions de l’espace avec une grande facilité (voir les paragraphes sur les autres déplacements de l’hélicoptère dans l’espace).

a) Mise en œuvre de la portance

Pour parvenir à soulever un hélicoptère il faut parvenir à créer une portance résultante (force de sustentation totale et moyenne du rotor) supérieur au poids total de l’appareil. Ainsi, en vol stationnaire, quand la résultante de l’ensemble des forces s’exerçant sur l’appareil est nulle, la portance est égale au poids en valeur en norme et en direction mais de sens opposé.

b) Contrainte de flexion Une caractéristique importante de l’hélicoptère est que la vitesse linéaire (perpendiculaire à la pale dans le plan de rotation) augmente en chaque point de l’axe de la pale dans le sens allant du centre vers l’extérieur. Sachant que la portance en un point d’une pale, longitudinalement uniforme, est proportionnelle à car l’air exerce une force de pression dans la direction de la vitesse linéaire, alors la portance augmente du centre du rotor vers l’extérieur (voir schéma 1). Par conséquent la portance totale se situe plutôt à l’extrémité des pales, les pales ne sont pas assez rigide pour ne pas se tordre. Cet effort peu conduire à la rupture des pales.

Portance nulle Incidence 0° Incidence de pas =

 

Incidence 45° Incidence 75°

 

La portance résultante

Le poids

Vitesse linéaire Vitesse relative du vent

Page 7: Fonctionnement de l'hélicoptère TIPE · PDF fileFonctionnement de l'hélicoptère TIPE Blangonet Ronan Bourge Florentin Grosbois Pierre P1A 29/05/2009

7

Les nouveaux matériaux sont assez flexibles et résistants pour pouvoir subir une vrille (schéma 2) qui va augmenter la surface de pression avec l’air au milieu et diminuer la surface de pression à l’extrémité. Ainsi la résultante totale de la portance d’une pale va être recentrée ce qui va permettre de meilleures performances.

c) Contraintes de vitesse en vol rectiligne uniforme Dissymétrie des efforts (Pale avançante et pale reculante)

Portance totale

Pale uniforme fléchieSchéma 1

Portance recentrée sur une pale vrillée

Portance totale

Schéma 2

Poids total

Poids total

Vol stationnaire (cas 1): Ici, l’hélicoptère est fixe, l’ensemble des forces qui s’y exercent se compensent. Le vent relatif reçu par chaque pale est en moyenne de même intensité. La portance totale est dirigée vers le haut et colinéaire à l’axe de rotation du rotor.

Vol en translation rectiligne uniforme (cas 2): Maintenant que l’hélicoptère avance, il se créer sont propre vent de face, ce vent va s’ajouter à la vitesse linéaire de rotation de la pale avançante et se retrancher à la vitesse linéaire de rotation de la pale reculante. Comme, la portance dépend de la vitesse linéaire, la portance va être augmentée sur la pale avançante et diminuer sur la pale reculante. Dans cette configuration la portance totale et décentrée de l’axe de rotation alors l’hélicoptère bascule et se retourne violement.

é  é è

Cas 1 Cas 2

Page 8: Fonctionnement de l'hélicoptère TIPE · PDF fileFonctionnement de l'hélicoptère TIPE Blangonet Ronan Bourge Florentin Grosbois Pierre P1A 29/05/2009

8

Incidence égale pour chaque pale Incidences équilibrées Pour recentrer la résultante de la portance, la solution la plus courante est de rééquilibrer les portances de chaque pale. Pour cela, on va modifier l’angle d’incidence de chaque pale en fonction de leur position par rapport au vent à l’aide du plateau cyclique. Par ce procédé, dans sa phase avançante, la pale va diminuer progressivement son angle d’incidence au fur et à mesure qu’elle tourne vers sa position de portance maximale (perpendiculaire au vent relatif) puis elle va diminuer au fur et à mesure que la pale tourne vers sa position de portance minimale (phase pale reculante).Ainsi la portance maximale de la pale avançante va être diminuée vers une valeur moyenne de portance égale à la valeur de portance vers laquelle la valeur de la portance de la pale reculante va être augmentée. Ainsi la portance totale est recentrée sur l’axe de rotation du rotor. C’est aussi la première cause de limitation de vitesse, en effet l’adaptation de l’incidence des pales pourra remédier au problème de dissymétrie jusqu’à une certaine vitesse limite. Au dessus de celle-ci, la pale avançante recommencera à avoir un excédant de portance et la pale reculante un déficit, l’hélicoptère partira donc en décrochage. Vont aussi apparaitre, des limites dues à la résistance des matériaux des pales et du rotor. Et la dernière limite la plus difficile à solutionner est causée par des effets de compressibilité apparaissant dans les zones avançante des pales aux valeurs critiques Mach-incidence du profil. Les appareils actuels ont une vitesse de croisière autour de 250  . , les hautes vitesses se situent à 320  . et les records tendent vers 400  . .

  é

Déplacement Déplacement

é

é é  

Cas 2 Cas 3

Page 9: Fonctionnement de l'hélicoptère TIPE · PDF fileFonctionnement de l'hélicoptère TIPE Blangonet Ronan Bourge Florentin Grosbois Pierre P1A 29/05/2009

9

III. La mécanique du rotor et déplacements 

1) Le plateau cyclique L'importance de cette partie de l'hélicoptère est telle qu'elle lie la partie immobile (cellule de l'hélicoptère) et le rotor en mouvement. Le plateau est principalement composé de deux demi-plateaux superposés:

• la couronne fixe qui coulisse autour de l'axe du mât du rotor; • la couronne mobile qui est solidaire du rotor; Des biellettes de pas fixées sur le demi-plateau supérieur sont reliées chacune à une pale pour faire varier leur angle d'incidence, selon l'action du pilote sur les commandes cycliques et des compas mobiles fixés sur le moyeu rotor entraînant le plateau en rotation. Un compas fixe est fixé sur le plateau inférieur dans le but d'empêcher la rotation autour de l'axe rotor. L'effet gyroscopique est un problème qui s'applique aux pales de l'hélicoptère, c'est-à-dire que ces dernières résistent aux changements de leur orientation. On doit donc appliquer l'incidence requise sur la pale 90° avant le point d'application de l'incidence souhaitée pour que celle-ci prenne la position désirée.

2. Couronne fixe 3. Biellettes de contrôle 4. Couronne mobile

2) Commandes de vol, pas cyclique

On trouve 4 commandes de vol sur un hélicoptère:

1. Le manche à balais : Contrôle l'assiette de l'appareil (inclinaison) en agissant sur l'inclinaison du plateau cyclique. (main droite)

2. Le levier de pas : Permet de contrôler le pas des pâles. (main gauche)

Page 10: Fonctionnement de l'hélicoptère TIPE · PDF fileFonctionnement de l'hélicoptère TIPE Blangonet Ronan Bourge Florentin Grosbois Pierre P1A 29/05/2009

10

3. Manette des gaz : Sert à ouvrir ou fermer la sortie puissance du moteur, autrement dis, faire tourner plus ou moins vite. Mais elle est reliée de façon automatique au levier de pas de façon à envoyer plus de puissance lorsque le pas augmente la portance et demande donc plus de puissance pour garder une vitesse de rotation équivalente. (Sur le côté, aucune main de posé dessus en permanence).

4. Palonnier : Sert soit au contrôle en lacet (rotation de l'hélico sur lui même) grâce à une variation du pas du rotor anti couple. Soit au contrôle du lacet (comme précédemment) et en plus du rotor principale (le levier de pas) et donc agit comme une composante des deux ce qui fait une rotation plus une translation verticale. (Avec les pieds).

5. Tangage et roulis On étudie ici les déplacements selon les axes de tangage et de roulis. Ils sont actionnés par le levier de pas cyclique (manche). Ces commandes font varier l'angle de pas de chaque pale par l'intermédiaire du plateau cyclique. Lorsqu'un hélicoptère est en vol stationnaire, le rotor doit rester horizontal et le manche reste vertical. Pour effectuer un déplacement vers l'avant, le pilote actionne le manche vers l'avant. Le plateau cyclique s'incline alors vers l'avant et fait varier l'angle de pas de chaque pale selon sa position (pale avançante/reculante) de telle manière que la résultante aérodynamique est inclinée vers l'avant. L'inclinaison du plateau cyclique dépend de l'inclinaison du manche (d'avant en arrière, de gauche à droite) de telle sorte qu'ils soient toujours perpendiculaires l'un par rapport à l'autre. La composante horizontale de la résultante crée une traction qui fait avancer l'hélicoptère.

6. assiette, inclinaison, cadence Le pilote évalue les variations angulaires autour des différents axes de rotation grâce à différents instruments:

• l'assiette autour de l'axe de tangage • l'inclinaison concerne l'axe de roulis • la cadence autour de l'axe de lacet

3) Technique du vol a) L’effet de sol

Avant d'expliquer toute manœuvre de pilotage d'un hélicoptère, il est important de définir le phénomène d'effet de sol. Ce phénomène existe lorsque l'hélicoptère est en vol stationnaire très près du sol. Les filets d'air passant dans le rotor sont accélérés vers le bas et la masse volumique de cet air est augmentée en raison de la compression soudaine d'un grand volume d'air. De plus la portance est fonction de la masse volumique, donc la portance augmente dans l'effet de sol. Ce phénomène est limité à une hauteur égale au diamètre du rotor, et peut varier selon la nature du sol.

Page 11: Fonctionnement de l'hélicoptère TIPE · PDF fileFonctionnement de l'hélicoptère TIPE Blangonet Ronan Bourge Florentin Grosbois Pierre P1A 29/05/2009

11

b) Décollage Il existe différents types de décollages en raison des obstacles qui peuvent se présenter dans l'axe de décollage.

1. Décollage classique Ce type de décollage ne peut se pratiquer que sur une aire plane et vide de tout obstacle dans l'axe de décollage (trouée d'envol). L'appareil décolle par l'actionnement du levier de pas collectif qui provoque le déplacement vertical du plateau cyclique, augmentant ainsi l'angle d'incidence de toutes les pales en même temps, et de la même valeur. Il est en vol stationnaire dans l'effet de sol. Le pilote applique une légère assiette, c'est-à-dire une légère inclinaison du manche vers l'avant, afin d'orienter la résultante aérodynamique vers l'avant et d'obtenir une vitesse horizontale. Le souffle du rotor touche alors le sol vers l'arrière de l'hélicoptère qui atteint la vitesse d'accrochage qui symbolise la disparition de l'effet de sol. L'hélicoptère accélère ensuite en palier au ras du sol pour atteindre la vitesse de montée (préconisée par le constructeur). Cette vitesse est maintenue en montée.

2. Décollage oblique Le décollage oblique est utilisé lorsqu'il y a un obstacle situé dans l'axe de décollage. Le pilote incline le rotor vers l'avant en appliquant la puissance maximale. Durant la montée, l'extrémité du disque rotor doit toujours être en vue et située au-dessus de l'obstacle à franchir. Si ce n'est pas le cas, le décollage doit être interrompu. Il existe aussi le décollage vertical, utile lorsqu'aucun des décollages précédemment décrits n'est possible. Le principe est de pouvoir disposer d'une réserve de puissance importante que le pilote transforme en translation verticale. Une fois les obstacles franchis, l'appareil est mis en translation.

c) La montée Il existe une vitesse optimale de montée préconisée, et différente selon le modèle d'hélicoptère. Dès le début de la montée, le pilote applique une assiette à cabrer telle que la vitesse de l'appareil corresponde à la vitesse optimale de montée. Si le pilote affiche une assiette plus faible, la composante horizontale de la vitesse est plus grande et la composante verticale de cette même vitesse est plus faible. Si l'assiette est plus grande, c'est la composante verticale qui augmente et la composante horizontale qui diminue.

d) Descente et atterrissage

1. La descente L'hélicoptère descend lorsque le poids est inférieur à la portance. Le pilote doit gérer sa descente et ne pas appliquer une assiette trop courbée vers l'avant. La descente s'effectue donc en palier, car, comme en plongée sous-marine, il faut garder un équilibre de pressions entre l'oreille interne et externe. La mise en palier permet de rattraper un plan de descente idéal en vue d'un point d'atterrissage.

2. L'atterrissage L'atterrissage s'effectue généralement face au vent. Le but du pilote est de:

• déterminer un point d'approche; • déterminer un plan de descente vers ce point; • arrêter l'appareil en stationnaire dans l'effet de sol sur ce point; Le pilote en phase de descente vise un point d'atterrissage. Cette phase se passe à une quinzaine de mètres du sol. Il doit alors diminuer sa vitesse horizontale en cabrant l'appareil. Cette manœuvre se nomme un flare. Il met ensuite l'appareil en position stationnaire dans l'effet de sol.

Page 12: Fonctionnement de l'hélicoptère TIPE · PDF fileFonctionnement de l'hélicoptère TIPE Blangonet Ronan Bourge Florentin Grosbois Pierre P1A 29/05/2009

12

e) Déplacements sur l'axe de Lacet

Les déplacements sur l'axe de lacet sont les déplacements pour une position "normale" de l'hélicoptère qui se trouvent dans le plan horizontale. Donc, ce sont les déplacements autour de l'axe de rotation de l'hélicoptère. Les uniques déplacements en Lacet possibles sont les déplacements provoqués par le rotor anti couple.

Pour être plus précis, c'est le rotor principale qui provoque une couple de renversement en faisant tourner les pâles. Etant donné que l'hélicoptère ne peut s'appuyer sur l'air comme sur le sol (pas de réaction de l'air comme du sol suffisante), lorsque le rotor principale exerce une force sur les pâles, c'est aussi les pâles qui exercent une force sur le rotor et donc sur l'hélicoptère qui est solidaire de la base. Cette seconde force est la force de sens contraire à la force exercée par le rotor sur les pâles et de même direction.

C'est cette force que le rotor anti couple contre. Lorsqu'il y a équilibre, la force Pâle sur le rotor est égale à la force exercée par le rotor anti couple sur l'air. C'est une portance. Si la force exercée par le rotor anti couple est inférieur alors le rotor principale est la force prédominante, la résultante des forces fait tourner l'hélicoptère dans le sens de rotation des pâles (différent entre Europe et Etats-Unis et Russie), si le rotor anti couple exerce une force prédominante sur celle du rotor principale alors l'hélicoptère tourne sur lui même dans le sens contraire de rotation des pâles du rotor principal.

Le palonnier est une commande située dans le cockpit et est composée de deux pédales, celle de droite va, par convention, faire tourner l'hélicoptère vers la droite (donc la queue vers la gauche) et réciproquement pour la pédale de gauche). Il agit sur l'inclinaison des pâle (le pas) et ainsi directement sur la portance. La vitesse de rotation des pâles du rotor anti couple est constante.

Cette commande est utilisée afin de dirigé le nez de l'appareil. En vol, elle permet d'éviter le vol dissymétrique qui est un vol dans une direction avec l'axe de l'hélicoptère (queue-nez) dans une autre direction.

Page 13: Fonctionnement de l'hélicoptère TIPE · PDF fileFonctionnement de l'hélicoptère TIPE Blangonet Ronan Bourge Florentin Grosbois Pierre P1A 29/05/2009

13

f) Le rotor anti-couple

Le rotor anti-couple est primordial pour qu'un hélicoptère puisse voler sans encombre. Il est composé soit avec des pâles soit avec un rotor multipâle caréné type fenestron (de plus petites pâles contenues dans la queue). Si c'est de pâles alors on a de 2 à 5 pâle. Pour la carène fenestron on en a de 8 à 13.

4) La puissance

Toute poussée aérodynamique est égale à la quantité de mouvement communiquée à l’air par unité de temps :

. ∆ o est la poussée, le débit d’air brassé par le rotor, . ∆ la

variation de vitesse verticale qu’il subit. On en déduit que la puissance nécessaire est :

. ∆ ⁄ . 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 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   . n, puis augmente rapidement. Le rotor étant une aile médiocre, la finesse de l’hélicoptère est nettement inférieure à celle de l’avion.

En vol stationnaire :

Pn=Puissance induite du stationnaire + Puissance passive due à la trainée + Puissance de l'anti couple Il nous reste donc à appliquer P = Pio + Ppo + Pao La courbe montre la non linéarité, et met en évidence la variation de puissance à grande vitesse. L'augmentation de la vitesse n'est pas linéaire sur la puissance. L'augmentation de la masse augmente la puissance nécessaire au rotor de façon non linéaire. La masse volumique de l'air diminue si la température augmente, il est donc intéressant de noter que la puissance induite nécessaire au rotor sera donc plus importante lors des chaudes journées, tandis que la puissance passive (couple résistant) sera moins élevée. ρ0 = 1,225 à 0°C ou 273,15 Kelvin ρ = ρ0 * T0/(T0 + T ambiante) T0 = 273 K si T ambiante = 25° ρ = 1,225 * 273/(273 +25) = 1,122 kg/m³ En revanche si le modèle est lourd, la puissance utile nécessaire sera plus importante à 25° qu'à 0°C.

Page 14: Fonctionnement de l'hélicoptère TIPE · PDF fileFonctionnement de l'hélicoptère TIPE Blangonet Ronan Bourge Florentin Grosbois Pierre P1A 29/05/2009

14

5) La puissance du rotor anti-couple :

Principe : Le rotor anti couple exerce une force opposée au couple du moteur.

Eléments à prendre en compte :

Le couple du rotor principal est Cr=(P rotor)/(W rotor), (W rotor) = 2*P induite*v/60; v est la vitesse de rotation en t/m.

Ce rotor est situé à une distance Lac définie par la distance entre les deux axes des rotors, principal et anti couple.

Le rotor anti couple est composé de pales disposant d'un diamètre Dac.

La force que doit émettre l'anti couple est donnée par la relation C=F.d ou (F anti couple)=Cr/Lac

La puissance à fournir au rotor anti couple est donnée par la relation :

P ac = (1,1 à 1,2) * Fac*√Fac / (Dac * √ρ)

1.1 à 1.2 = coef due aux pertes.

IV. Bibliographie 

• Sites internet: Wikipédia hélicoptère www.hélicoptère.net http://accrodavion.jexiste.be/Accrodavions/index.html http://fr.wikipedia.org/wiki/Plateau_cyclique

• Livre: Technique d'utilisation de l'hélicoptère (Cépadès éditions) L’HELICOPTERE, théorie et pratique (édition CHIRON : le monde de l’air)