Les hélicoptères sont très différents des avions, que ce soit au niveau de la forme ou au niveau du pilotage. Le pilotage d'un hélicoptère est beaucoup plus complexe et difficile que le pilotage d'un avion.
Les hélicoptères sont très instables par nature.
Les notions de base
Sur un avion, l'hélice (ou le réacteur) permet d'acquérir de la vitesse. Lorsque la vitesse est suffisante, l'aile, grâce à ses propriétés
aérodynamiques, génère une force orientée vers le haut et qui permet à l'avion de voler : c'est la portance.
Sur un hélicoptère, les pales du rotor se comportent comme de petites ailes. Lorsqu'elles tournent suffisamment vite, elles créent une
portance. Le rotor de l'hélicoptère est à la fois l'aile et l'hélice. Il assure la traction et la portance.
Les forces en présence :
Le principe du vol
Le rotor est entraîné en rotation par le moteur (à piston ou à turbine), par l'intermédiaire d'un embrayage et d'un réducteur aussi appelé BTP (boîtier de transmission principal).
Imaginez que vous perciez un mur avec une perceuse de 1000 Cv : vous tournerez avec la perceuse !
C’est ce qui se passe sur les hélicoptères dotés d'un seul rotor principal. Pour empêcher le fuselage de l'hélicoptère de tourner en permanence, on dispose généralement à l’arrière un rotor anti-couple (ou "rotor de queue"). C'est le système le plus courant mais il en existe d'autres, comme le fenestron (rotor anti-couple caréné) ou un puissant jet d’air.
Le rotor anti-couple consomme environ 10% à 15% de la puissance moteur. Il est bruyant, dangereux, fragile et sensible au vent de travers.
Pour évoluer dans toutes les directions, le pilote incline le disque rotor dans la direction choisie.
Les commandes de vol
Les hélicoptères sont pilotés grâce à trois commandes différentes qui agissent toutes sur l'angle des pales (le "pas" des pales), soit celles du rotor principal soit celle du rotor de queue. Il y a :
- La commande de pas cyclique.
- La commande de pas général.
- Le palonnier.
1) La commande de pas cyclique
C'est le manche à balai. Elle est tenue avec la main droite.
La commande de pas cyclique permet de modifier le pas des pales du rotor principal individuellement, et de façon cyclique, en fonction de la position de la pale au cours de sa révolution de 360°.
In fine, cela permet de modifier l'inclinaison de tout le disque rotor et de modifier la direction de la poussée du rotor, pour contrôler l'hélicoptère en tangage (avant/arrière) et en roulis (droite/gauche).
2) La commande de pas général
La commande de pas général est le manche qui se situe sur le côté gauche du pilote.
Elle permet de modifier le pas de toutes les pales du rotor "collectivement". Cela signifie que toutes les pales sont affectées en même temps de la même façon. Cela modifie la portance générales du rotor. Si on augmente le pas des pales, leur portance augmente et l'hélicoptère monte ; et inversement.
Au bout de la commande de pas collectif se trouve la commande des gaz.
NB : Grâce à un système appelé combinateur, les ordres du pilote sur la commande de pas cyclique et sur la commande de pas général s'ajoutent.
3) Le palonnier
Le palonnier se compose de deux pédales, gauche et droite. Ces pédales agissent sur le pas des pales du rotor anti-couple et permettent de modifier la direction dans laquelle est pointé le nez de l'appareil.
En appliquant plus de pression sur la pédale de droite, le pilote fait pivoter le nez de l'hélicoptère vers la droite. Et inversement pour la pédale de gauche.
Le palonnier sert également à conserver un vol symétrique dans la masse d'air, afin d'offrir le moins de résistance possible.
La tête de rotor
La principale difficulté est de ’transmettre’ les ordres des commandes de vols - non en rotation - au rotor principal en rotation !! On utilise pour ce faire un système de 2 plateaux tournants superposés et séparés par un roulement à billes qui limite les frottements : le plateau inférieur, non en rotation, est incliné ou déplacé vers le haut et le bas par les commandes de vol. Le plateau inférieur transmet ses mouvements au plateau supérieur, relié au rotor en rotation. Par un jeu de biellettes, le plateau supérieur modifie le pas des pales.
Les pieds de pales subissent des efforts colossaux et doivent être articulés, sans quoi le rotor et sa tête casseraient à la première sollicitation ! Les articulations des pales sont au nombre de 3 : articulation de pas, de traînée et de battement.
Cette technologie tend à disparaître car 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 grâce à leur flexibilité naturelle !
Les instruments
Pour piloter et contrôler les organes mécaniques de sa machine, le pilote dispose d'instruments disposés sur une console. Ils indiquent notamment la vitesse, l'altitude, le cap, le régime du moteur et du rotor, la pression et la température d'huile moteur.
Vidéo de l'émission "C'est pas sorcier" sur les hélicoptères : https://www.youtube.com/watch?v=ULeMFoy-aq4 (25 minutes 46 secondes).
Pour aller plus loin : livret "SPECIFICITES HELICOPTERES" sur les différences entre les avions et les hélicoptères.