HÉLICOPTÈRE
ROTOR ANTICOUPLE
Introduction
Les hélicoptères équipés d'un seul rotor principal nécessitent un système anticouple séparé. Cela se fait le plus souvent par l'intermédiaire d'un rotor à pas variable appelé rotor anticouple RAC ou rotor de queue. Ce rotor auxiliaire de petite taille situé à l'arrière d'un hélicoptère et dont le pas des pales est actionné par les pédales d'un palonnier servant à commander les mouvements de la machine autour de l'axe de lacet :
- en vol de translation pour contrer le couple induit par le rotor principal qui tend à faire tourner la cellule dans le sens opposé,
- en vol stationnaire pour effectuer un mouvement de giration.
Ci-dessous le rotor principal tourne dans le sens contraire des aiguilles d'une montre (vu de dessus) , comme le Robinson R66.
Sur la plupart des hélicoptères l'arbre du rotor de queue est entraîné par le système à transmission. Voir Système de transmission.
Principe de fonctionnement d'un RAC
Le système du rotor anticouple utilise un rotor semi-rigide, pour contrecarrer le couple du rotor principal. La vitesse de rotation varie d'un type d'hélicoptère à l'autre mais elle est de l'ordre d'environ 1 600 tr/min.
Le RAC se compose de trois sous-ensembles de base :
- le moyeu du rotor de queue ;
- les pales du rotor de queue ;
- le mécanisme de changement de pas du rotor de queue. Les nouveaux mécanismes de changement de pas utilisent des biellettes à pas fixe.
Les pales sont fixées à un étrier qui fait partie du moyeu du RAC. Le mécanisme de changement de pas relie les commandes de vol (palonnier) aux pales du RAC afin d'assurer une variation collective de la poussée.
Un rotor de queue peut être composé de deux pales, quatre pales ou voire plus.
Rotor de queue à deux pales
Rotor de queue à quatre pales
Boîte de transmission arrière
La boîte de transmission arrière BTA supporte le rotor anticouple.
Les différents systémes de rotor anticouple
Sur les hélicoptères légers le rotor de queue est équipé de deux pales.
Ci-dessous le rotor anti-couple du Robinson R44.
Sur le EC-145 d'Airbus Helicopters l'empennage est composé de trois dérives avec le rotor anti-couple installé sur celle du milieu.
Construit par la firme britannique Westland, le rotor anti-couple de l'hélicoptère Lynx est composé de quatre pales.
Le fenestron
Le terme fenestron emprunté à l'occitan et diminutif masculin de fenèstra (petite fenêtre) a été inventé par Paul Fabre sous la direction de l'ingénieur en chef René Mouille au Bureau d'Etudes de Sud Aviation aujourd'hui Airbus Helicopters, dans le milieu des années 1960. À l'origine le but du fenestron était d'améliorer la sécurité du personnel au sol et de diminuer les risques de heurts avec des objets étrangers tels que des cailloux du fait du carénage et du plus grand éloignement du sol. Le fenestron a été intégré pour la première fois sur la Gazelle SA 340 qui effectua son premier vol en avril 1967.
Ce premier fenestron sur la Gazelle avait des lames métalliques et la lame en haut était la lame qui avançait, contrairement à un rotor normal. Mais sur le Dauphin SA360 des problémes sont apparus et le sens de rotation du rotor a dû être inversé.
Un rotor de queue conventionnel a généralement deux ou quatre pales, tandis qu'un fenestron peut avoir de huit pales voire plus. De nos jours, tous les Fenestrons sont équipés de stators et de poids "chinois" (tuning) pour réduire la puissance nécessaire et les charges de contrôle de tangage, avec un nombre pair de pales inégalement espacées conçues pour réduire les niveaux sonores. Le carter permet une vitesse de rotation plus élevée qu'un rotor conventionnel, ce qui lui permet d'avoir des pales plus petites.
Ci-dessous un fenestron avec pales inégalement espacées
L'envers du fenestron du EC-135 Eurocopter
Sans rotor de queue
À noter que les hélicoptères à double rotors en tandem (Chinook à gauche) et les hélicoptères à rotor co-axial
(Ka-52 Alligator à droite) n'ont pas de rotor anti-couple.
Le Djinn
Apparu en 1953, le Djinn de la Société Nationale de Construction Aéronautique du Sud-Ouest possède un fonctionnement original. La rotation du rotor principal n'est pas produite par la force mécanique d'une turbine mais par la réaction de gaz comprimés par la turbine Palouste de Turbomeca. Cela lui permet de ne pas subir l'effet de couple.
Ces gaz passant par le moyeu du rotor, sont canalisés ensuite à l'intérieur des pales puis éjectés en bout de pales (dessin ci-dessous). L'absence de réaction au niveau du couplage moteur-rotor permet de faire l'économie d'un rotor anti-couple. La totalité de la puissance est donc utilisée en portance.
NOTAR
NOTAR pour NO TAil Rotor est le nom d'un système anti-couple d'hélicoptère qui remplace l'utilisation d'un rotor de queue traditionnel. Le NOTAR a été développé par McDonnell Douglas Helicopter Systems (par l'acquisition d'Hughes Helicopters). Le système utilise un ventilateur à pas variable enfermé dans la partie arrière du fuselage immédiatement en avant de la poutre de queue et entraîné par la transmission du rotor principal. Ce ventilateur produit un volume élevé d'air basse pression qui sort par deux fentes du côté droit et crée une couche limite d'air le long de la poutre de queue en utilisant l'effet Coanda. Voir Effet Coanda. La couche limite change la direction du flux d'air autour de la poutre de queue, ce qui crée une poussée opposée au mouvement transmis au fuselage par l'effet de couple du rotor principal. Le contrôle directionnel en lacet est obtenu par un tambour rotatif ventilé à l'extrémité de la poutre de queue, appelé propulseur à jet direct, auquel s'ajoutent des stabilisateurs verticaux.
Les avantages du système NOTAR comprennent une sécurité accrue (le rotor de queue étant vulnérable) et une réduction considérable du bruit externe.
