Comment fonctionne un hélicoptère ?

Pour des missions périlleuses telles qu’une intervention militaire ciblée ou le sauvetage de skieurs bloqués par une avalanche, l’hélicoptère n’a pas son pareil. Sa maniabilité, sa capacité d’atteindre des endroits autrement inaccessibles, sa possibilité d’effectuer des vols stationnaires (de rester immobile en l’air) sont incomparables. Cette maniabilité repose sur son principe de vol, très différent de celui des aéronefs à aile fixe comme les avions. Ce sont en effet les pales en rotation du rotor principal de l’hélicoptère qui lui permettent à la fois de se maintenir en l’air et de se déplacer.

Par leur rotation, les pales du rotor principal génèrent une force verticale de portance qui permet à l'hélicoptère de s’élever. Cette portance est d’autant plus grande que le « pas », c’est-à-dire l’angle des pales avec le plan horizontal, est important. Pour maintenir une position stationnaire, par exemple, le pilote agit sur ce pas afin que la portance équilibre exactement le poids de l’appareil.

Les déplacements de l’appareil obéissent au même principe. Le pilote dispose pour cela d’une autre commande lui permettant de n’augmenter le pas des pales que dans une certaine direction. Une pale qui effectue un tour complet changera ainsi de pas selon qu’elle passera à l’avant, à droite, à l’arrière ou à gauche de l’appareil, de façon cyclique. Là où le pas est le plus important, la portance sera plus élevée, l’appareil se soulèvera dans cette direction en inclinant l'axe vertical du rotor, et il avancera dans la direction opposée. C’est ainsi qu’un hélicoptère peut aller vers l’avant, vers l’arrière, à droite ou à gauche.

Il y a toutefois un problème : la 3ème loi de Newton, qui stipule qu’à une action dans une direction correspond une réaction dans la direction opposée. L’action du moteur de l’appareil faisant tourner les pales du rotor principal dans le sens des aiguilles d’une montre provoque ainsi une réaction qui fait tourner le fuselage dans le sens inverse. Pour éviter que l’appareil ne se transforme en toupie volante, un deuxième rotor est donc installé perpendiculairement au premier. Ce rotor de queue est commandé par le pilote au moyen des pédales anticouples. En agissant sur ces pédales, le pilote peut augmenter, réduire ou neutraliser le couple de rotation, et faire par exemple tourner le nez de l’appareil en vol stationnaire.

Les principes ont l’air simples mais leur mise en oeuvre l’est beaucoup moins. Piloter un hélicoptère nécessite de bien coordonner toutes les commandes pour maîtriser à chaque instant les équilibres et déséquilibres de forces auxquelles ce type d’appareil est soumis.

 

Extrait du magazine Comment ça marche – n° 13

 

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