HÉLICOPTÈRE

MÉCANIQUE DU VOL



- Forces agissant sur un hélicoptère

- Vol stationnaire

- Effet de coriolis

- Précession Gyroscopique

- Effet de sol

- Vol en translation

- Vol en virage

Notions de base

Un corps au repos reste au repos, et un corps en mouvement reste en mouvement à la même vitesse et dans la même direction à moins qu'une force extérieure n'agisse sur lui. Si toutes les forces externes s'annulent, alors l'objet en mouvement maintient une vitesse constante. Mais si cette vitesse est nulle, l'objet reste au repos. Par contre si une force externe supplémentaire est appliquée, la vitesse change en raison de cette force supplémentaire. Un hélicoptère en vol est un typique exemple de ce principe.

Forces agissant sur un hélicoptère

Une fois qu'un hélicoptère quitte le sol, il est soumis à quatre forces principales : poussée, traînée, portance et poids. Comprendre le fonctionnement de ces forces et savoir comment les contrôler à l'aide de la puissance et des commandes de vol sont essentiels au vol.
La traction Tu c'est la force d'avancement produite par l'installation motrice, l'hélice ou le rotor. Elle s'oppose ou surmonte la force de la traînée Rx causée par les perturbations de l'écoulement de l'air par le rotor, le fuselage et d'autres objets en saillie. La traînée s'oppose à la poussée et agit vers l'arrière parallèlement au vent relatif.
La masse mg charge combinée de l'hélicoptère lui-même, de l'équipage, du carburant et de la cargaison ou des bagages. La masse tire l'hélicoptère vers le bas à cause de la force de gravité. Elle s'oppose à la portance et agit verticalement vers le bas en passant par le centre de gravité CG (centre de gravité) de l'hélicoptère.
La portance Rz s'oppose à la force descendante du poids. Elle est produite par l'effet dynamique de l'air agissant sur le ou les rotors, et agit perpendiculairement à la trajectoire de vol.

GazelleQuatreForces

La traction, comme la portance, est générée par la rotation du rotor principal. Dans un hélicoptère, la traction peut être avant, arrière, latérale ou verticale. La portance et la traction qui en résultent déterminent la direction du mouvement de l'hélicoptère.
Le rotor de queue produit également de la traction. La traction est variable grâce à l'utilisation du palonnier qui sert à contrôler le mouvement de lacet de l'hélicoptère.

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Vol stationnaire

On suppose un vol stationnaire sans vent.
Pendant le décollage, l'hélicoptère maintient une position constante au-dessus d'un point choisi, habituellement à quelques mètres au-dessus du sol. Pour qu'un hélicoptère soit en vol stationnaire à une altitude constante, la portance et la traction produites par le rotor doivent être égales à la masse et à la traînée. Les forces aérodynamiques sont équilibrées. Le vol stationnaire est la partie la plus difficile du vol en hélicoptère. En effet, en vol stationnaire un hélicoptère génère son propre vent relatif, qui agit contre le fuselage et les gouvernes de vol. Il faut donc un contrôle et des corrections constantes par le pilote pour garder l'hélicoptère dans la position voulue.
Pour cela le pilote utilise les commandes :
- le pas cyclique est utilisé pour éliminer la dérive dans le plan horizontal, en contrôlant le mouvement avant, arrière, droit et gauche ou la trajectoire ;
- la manette des gaz, si elle n'est pas commandée par le régulateur, est utilisée pour contrôler le nombre de tours par minute (tr/min) ;
- le pas collectif sert à maintenir l'altitude en faisant varier l'incidence (angle d'attaque) des pales ;
- le palionnier sert à contrôler la direction ou le cap.
C'est l'interaction de ces commandes qui rend le vol stationnaire difficile, puisqu'un ajustement d'une commande nécessite un ajustement des deux autres, créant un cycle de corrections constantes. La capacité du vol stationnaire provient à la fois de la composante de portance, qui est la force développée par le(s) rotor(s) principal(aux) pour surmonter la gravité et la masse de l'avion, et de la composante de traction, qui agit horizontalement pour accélérer ou décélérer l'hélicoptère dans la direction souhaitée.
Pendant le vol stationnaire, la traction du rotor principal peut être ajustée pour maintenir la hauteur du vol stationnaire désirée. Pour ce faire, on modifie l'incidence des pales du rotor donc leur angle d'attaque en déplaçant le pas collectif. Le changement de l'angle d'attaque modifie la traînée des pales du rotor, et la puissance fournie par le moteur doit également changer pour maintenir la vitesse du rotor constante.

Gazelle vol stationnaire

La masse à supporter est la masse totale de l'hélicoptère et de ses occupants. Si la portance est supérieure à la masse réelle, l'hélicoptère prend de l'altitude ; si la portance est inférieure à la masse, l'hélicoptère perd de l'altitude.
La traînée d'un hélicoptère en vol stationnaire est principalement dûe à la traînée induite pendant que les pales produisent de la portance. Cependant, il y a une certaine traînée de profil sur les pales lorsqu'elles tournent dans l'air,   Voir Les pales   et une petite traînée parasite provenant des surfaces de l'hélicoptère qui ne produisent pas de portance, comme le moyeu du rotor, les capots etc...
Dans ce chapitre, le terme "traînée" inclut à la fois la traînée induite, la traînée de profil et la traînée parasiste.
Une conséquence importante de la production de traction est le couple. Comme nous l'avons vu dans Notions de base pour chaque action, il y a une réaction égale et opposée. Pour contrer cette tendance induite par le couple, un rotor de queue ou RAC est incorporé sur la plupart des hélicoptères. Il est possible de faire varier la traction produite par le rotor de queue en fonction du couple produit par le rotor principal (moteur). Si le rotor principal fournit plus de puissance, le rotor de queue devra produire plus de traction. Cela se fait à l'aide du palonnier. Voir Commandes de vol.

Tendance à la translation latérale ou dérive

En vol stationnaire, un hélicoptère à rotor principal unique a tendance à dériver dans la même direction que la poussée du rotor de queue. Ce mouvement latéral est appelé tendance de translation ou dérive.

Gazelle vol derive

Pour contrer cette tendance, une ou plusieurs des solutions suivantes peuvent être utilisées. Tous les exemples concernent un rotor principal tournant dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.
- la transmission principale est montée légèrement inclinée vers la gauche (vue de l'arrière), de sorte que le mât du rotor a une inclinaison intégrée pour s'opposer à la traction du rotor de queue.
- les commandes de vol peuvent être réglées de façon à ce que le disque du rotor soit légèrement incliné vers la gauche lorsque le cyclique est centré. Quelle que soit la méthode utilisée, le plan de la trajectoire est légèrement incliné vers la gauche dans le survol.
- la transmission est montée de façon à ce que l'arbre du rotor soit vertical par rapport au fuselage, l'hélicoptère "pend" et le patin gauche est plus bas que le droit en vol stationnaire. (L'inverse est vrai pour les rotors qui tournent dans le sens des aiguilles d'une montre lorsqu'on les regarde du dessus.)
- le fuselage de l'hélicoptère sera également incliné lorsque le rotor de queue sera en dessous du disque du rotor principal et fournira une traction antitorque. L'inclinaison du fuselage est causée par l'équilibre imparfait de la traction du rotor de queue par rapport au couple du rotor principal dans le même plan.

Action pendulaire

Comme le fuselage de l'hélicoptère, avec un seul rotor principal, est suspendu à un seul point (tête du mât rotor) et a une masse importante, il est libre d'osciller longitudinalement ou latéralement de la même façon qu'un pendule. Cette action pendulaire peut être exagérée par un surcontrôle ; les mouvements des commandes doivent être donc doux et non exagérés.

Gazelle vol pendulaire

Il est important de noter qu'il y a une différence de l'action pendulaire entre un système semi-rigide et un système entièrement articulé. En raison de la liaison rigide (décalage) de ce dernier, la force centrifuge qui s'exerce sur les pales est transférée au fuselage, et le fuselage a tendance à suivre l'assiette du rotor. Le système semi-rigide est un véritable pendule, avec une poussée nécessaire pour créer un moment autour du CG (centre de gravité) du fuselage pour permettre le contrôle du fuselage.

Trajectoire conique des pales

Pour qu'un hélicoptère génère de la portance, les pales du rotor doivent être en rotation. Cela crée un vent relatif qui est opposé au sens de rotation du rotor. La rotation du rotor crée une force centrifuge (inertie) qui a tendance à tirer les pales directement vers l'extérieur du moyeu du rotor principal. Plus la rotation est rapide, plus la force centrifuge est grande. Cette force confère aux pales du rotor leur rigidité et, par conséquent, la force nécessaire pour supporter le poids de l'hélicoptère. La force centrifuge maximale générée est déterminée par le nombre maximal de tours/minute (tr/min) du rotor en raison des limites structurales du système du rotor principal.

Pale Effet Conique

Lors d'un décollage vertical, deux grandes forces agissent en même temps : la force centrifuge qui agit vers l'extérieur et perpendiculairement au mât rotor, et la portance qui agit vers le haut et parallèlement au mât. Le résultat de ces deux forces est que les pales prennent une trajectoire conique au lieu de rester dans le plan perpendiculaire au mât (dessin ci-dessus).
Mais les conditions de vol qui exigent une grande portance peuvent entraîner un cône excessif du rotor. Lorsque la force de portance augmente sur le rotor, elle surmonte la rigidité produite par la force centrifuge. Les pales du rotor commencent alors à fléchir vers le haut, ce qui peut entraîner un angle de conicité excessif.

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Effet de coriolis

L'effet de Coriolis est également appelé loi de conservation du moment angulaire. Elle stipule que la valeur du moment angulaire d'un corps en rotation ne change pas à moins qu'une force externe ne soit appliquée. En d'autres termes, un corps en rotation continue de tourner à la même vitesse de rotation jusqu'à ce qu'une force externe soit appliquée pour modifier cette vitesse de rotation. Le moment angulaire est le moment d'inertie (masse multipliée par la distance du centre de rotation au carré) multiplié par la vitesse de rotation. Ces changements de vitesse angulaire, connus sous le nom d'accélération et de décélération angulaires, se produisent lorsque la masse d'un corps en rotation se rapproche ou s'éloigne de l'axe de rotation. La vitesse de la masse en rotation varie proportionnellement au carré du rayon.
Un excellent exemple de ce principe en action est un patineur artistique qui exécute une pirouette sur des patins à glace. Le patineur commence la rotation sur un pied, avec l'autre jambe et les deux bras tendus. La rotation du corps du patineur est relativement lente. Lorsque le patineur raméne les deux bras et la jambe vers lui, le moment d'inertie (masse multipliée par le rayon au carré) devient beaucoup plus petit et le corps tourne presque plus vite que l'œil ne peut suivre. Comme le moment d'inertie doit, selon la loi de la nature, demeurer le même (aucune force externe appliquée), la vitesse angulaire augmente.
La pale qui tourne autour du moyeu du rotor possède un moment angulaire. Lorsqu'une pale de rotor bat vers le haut ( Voir Les Pales), le centre de la masse de cette pale se rapproche de l'axe de rotation et l'accélération de la pale a lieu afin de conserver le moment cinétique. Cette action entraîne une augmentation du régime du rotor qui provoque une légère augmentation de la portance. Cette augmentation de portance des pales est quelque peu annulée par la surface légèrement plus petite du disque lorsque les pales se déplacent vers le haut.
Inversement, lorsque cette pale bat en bas, son centre de masse s'éloigne de l'axe de rotation et la pale décélère. A noter qu'en raison de la conicité, une pale de rotor ne battra pas au-dessous d'un plan passant par le moyeu du rotor et perpendiculaire à l'axe de rotation. Les actions d'accélération et de décélération des pales du rotor sont absorbées par les amortisseurs ou par la structure des pales elle-même, selon la conception du système rotor.

Pale Effet Coriolis


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Précession Gyroscopique

Le rotor principal en rotation d'un hélicoptère agit comme un gyroscope. En tant que tel, il possède les propriétés de l'action gyroscopique, dont l'une est la précession. La précession gyroscopique est la résultante de l'action ou de la déviation d'un objet en rotation lorsqu'une force est appliquée à cet objet. Cette action se produit à environ 90° dans le sens de la rotation à partir du point où la force est appliquée,(ou 90° plus tard dans le sens de rotation).

PrecessionGyro

Examinons un système de rotor bipale pour voir comment la précession gyroscopique affecte le mouvement du plan de la trajectoire de la pale. Le déplacement de la commande de pas cyclique augmente l'angle d'attaque d'une des pales du rotor, ce qui a pour conséquence d'engendrer une force de portance plus importante à ce point du plan de rotation. Ce même mouvement de commande diminue simultanément l'angle d'attaque de l'autre pale de la même quantité, diminuant ainsi la portance appliquée à ce point dans le plan de rotation. La pale dont l'angle d'attaque est le plus élevé a tendance à "battre" vers le haut ; la pale dont l'angle d'attaque est le moins élevé a tendance à "battre" vers le bas. Comme le disque du rotor agit comme un gyroscope, les pales atteignent leur déflexion maximale en un point situé environ 90° plus loin dans le plan de rotation. Comme le montre le dessin ci-dessous, l'angle d'attaque de la pale qui recule augmente et l'angle d'attaque de la pale qui avance diminue, ce qui entraîne un basculement vers l'avant du plan de la trajectoire du bout de pale, puisque la déflexion maximale se produit 90° plus tard lorsque les pales sont à l'arrière et à l'avant, respectivement. Dans un système de rotor utilisant trois pales ou plus, le déplacement de la commande de pas cyclique modifie l'angle d'attaque de chaque pale d'une quantité appropriée de sorte que le résultat final reste le même.

BattementPales

Avec une rotation des pales du rotor principal dans le sens antihoraire, lorsque chaque pale passe la position 90° à gauche, l'augmentation vers l'angle d'attaque maximum commence. Lorsque chaque pale passe la position 90° à droite, la diminution vers de l'angle d'attaque minimum commence.
La déflexion maximale a lieu 90° plus tard :
- déflexion maximale vers le haut à l'arrière ;
- déflexion maximale vers le bas à l'avant.

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Effet de sol

Lorsque le vol stationnaire est effectué à une hauteur supérieure à la valeur du diamètre du rotor principal par rapport au sol l'écoulement de l'air n'est pas perturbé par la surface. Dessin ci-dessous

Gazelle Vortex Altitude

Mais si le vol stationnaire est effectué près d'une surface il se produit un phénomène appelé effet de sol. Lorsque le flux d'air induit à travers le disque du rotor est réduit par la friction de surface, le vecteur de portance augmente. Cela permet d'obtenir un angle de pale du rotor plus faible pour la même quantité de portance, ce qui réduit la traînée induite. L'effet de sol limite également la génération de tourbillons à l'extrémité des pales en raison de l'écoulement d'air vers le bas et vers l'extérieur, ce qui fait qu'une plus grande partie de la pale produit de la portance. Lorsque l'hélicoptère prend de l'altitude verticalement sans translation (vol stationnaire), l'écoulement d'air produit n'est plus limité et les tourbillons d'extrémité de pale augmentent avec la diminution de l'écoulement d'air vers l'extérieur.

Gazelle Vortex Pres sol

L'effet de sol est à son maximum en l'absence de vent sur une surface ferme et lisse. L'herbe haute, le terrain accidenté, les revêtements et les surfaces d'eau modifient la configuration de l'écoulement de l'air, ce qui entraîne une augmentation des tourbillons à l'extrémité du rotor.

Vol vertical

Le vol stationnaire est en fait un élément du vol vertical. Augmenter l'angle d'incidence des pales du rotor (pas) tout en maintenant leur vitesse de rotation constante génère une portance supplémentaire et l'hélicoptère monte. En l'absence de vent, lorsque la portance et la traction sont inférieures à la masse et à la traînée, l'hélicoptère descend verticalement. Si la portance et la traction sont supérieures à la masse et à la traînée, l'hélicoptère monte verticalement.

Gazelle vol stationnaire

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Vol en translation

En vol en translation vers l'avant, sans changement de vitesse horizontale ou de vitesse verticale, les quatre forces de portance, de traction, de traînée et de masse (poids) doivent être en équilibre. Une fois que le plan de la trajectoire des pales est incliné vers l'avant, la force résultante de traction-portance est également inclinée vers l'avant.
Cette force résultante de traction-portance peut se décomposer en :
    -  Lettre Force Rz = Portance ( force dirigée vers le haut ) est opposée a la masse  Lettre mg
    -  Lettre T = Traction est opposée à la Traînée  Lettre Rx ( force opposée à l'avancement de l'aéronef )

Translation avant

En vol rectiligne en palier (altitude constante, cap constant) et non accéléré vers l'avant la portance est égale au poids et la traction est égale à la traînée. Si la traction est supérieure à la traînée, l'hélicoptère accélère horizontalement jusqu'à ce que les forces soient en équilibre ; si la traction est inférieure à la traînée, l'hélicoptère ralentit jusqu'à ce que les forces soient en équilibre.
Lorsqu'un hélicoptère amorce un mouvement vers l'avant, il commence à perdre de l'altitude à cause de la portance qui est perdue lorsque la traction est déviée vers l'avant. Toutefois, lorsque l'hélicoptère commence à accélérer à partir d'un vol stationnaire, le système rotor devient plus efficace en raison de l'augmentation de l'écoulement de l'air dû à la translation. Il en résulte une puissance excédentaire par rapport à celle qui était nécessaire pour se mettre en vol stationnaire. L'accélération continue entraîne une augmentation encore plus importante de l'écoulement d'air dans le disque rotor et une puissance excédentaire (jusqu'à un maximum déterminé par la traînée et la limite de puissance du moteur), et un vol plus efficace.
Pour tout vol non accéléré, à chaque changement de puissance ou de mouvement du cyclique, l'hélicoptère commence soit à monter, soit à descendre.

Gazelle Translation portance

La portance en translation

La portance en translation est présente avec tout flux d'air horizontal à travers le rotor. Cet écoulement accru est le plus visible lorsque la vitesse atteint environ 16 à 24 nœuds. Lorsque l'hélicoptère accélère à cette vitesse, le rotor sort de ses tourbillons et se trouve dans de l'air relativement non perturbé. L'écoulement de l'air est maintenant plus horizontal, ce qui réduit l'écoulement et la traînée induits et augmente en conséquence l'angle d'attaque et la portance. La portance supplémentaire disponible à cette vitesse permet au rotor de fonctionner plus efficacement. Cette efficacité accrue se poursuit avec l'augmentation de la vitesse jusqu'à ce que la meilleure vitesse de montée soit atteinte et que la traînée totale soit à son point le plus bas. De plus, le rotor de queue devient plus efficace sur le plan aérodynamique pendant la transition du vol stationnaire au vol de translation vers l'avant.

Gazelle Translation arrière

La portance en translation est également présente en vol stationnaire si la vitesse du vent est d'environ 16 à 24 nœuds.

La traction en translation

La traction en translation se produit lorsque le rotor de queue devient plus efficace sur le plan aérodynamique pendant la transition du vol stationnaire au vol de translation avant. Comme le rotor de queue fonctionne dans de l'air de moins en moins turbulent, cette efficacité accrue produit une plus grande poussée anticouple, ce qui fait que le nez de l'hélicoptère tourne vers la gauche (pour un rotor principal tournant dans le sens contraire des aiguilles d'une montre) et force le pilote à appuyer sur la pédale droite du palonnier ce qui diminue l'angle d'attaque des pales du rotor de queue. De plus, pendant cette période, l'écoulement de l'air affecte le stabilisateur horizontal que l'on retrouve sur la plupart des hélicoptères, ce qui tend à ramener le nez de l'hélicoptère à une assiette plus horizontale.

Débit induit

Lorsque les pales du rotor tournent, elles génèrent un vent relatif rotatif. Ce flux d'air est caractérisé comme s'écoulant parallèlement et à l'opposé du plan de rotation du rotor et frappant perpendiculairement le bord d'attaque de la pale du rotor. Ce vent relatif de rotation est utilisé pour générer de la portance. Lorsque les pales du rotor produisent de la portance, l'air est accéléré au-dessus de la pale et projeté vers le bas. Chaque fois qu'un hélicoptère produit de la portance, il déplace de grandes masses d'air verticalement et vers le bas à travers le disque du rotor. Cet écoulement descendant peut modifier considérablement l'efficacité du disque rotor. Le vent relatif de rotation se combine avec l'écoulement descendant pour former le vent relatif résultant.

Effet de l'écoulement transversal

Lorsque l'hélicoptère accélère en vol vers l'avant, l'écoulement induit tombe presque à zéro dans la zone avant du disque rotor et augmente dans la zone arrière du disque rotor. Cela augmente l'angle d'attaque dans la zone avant, ce qui fait que la pale du rotor se relève, et réduit l'angle d'attaque dans la zone arrière, ce qui fait que la pale du rotor se rabat. Comme le rotor agit comme un gyroscope, le déplacement maximal se produit à 90° dans le sens de la rotation. Il en résulte une tendance de l'hélicoptère à s'incliner légèrement vers la droite lorsqu'il accède à environ 20 nœuds ou si le vent de face est d'environ 20 nœuds.

Dissymétrie de portance

Lorsque l'hélicoptère se déplace dans la masse d'air, le vent relatif à travers le disque du rotor principal est différent du côté de la pale qui avance que du côté de la pale qui recule. Le vent relatif sur la pale qui avance est augmenté par la vitesse de translation de l'hélicoptère, tandis que le vent relatif agissant sur la pale qui recule est réduit par la vitesse de translation de l'hélicoptère. Par conséquent, en raison de cette différence de la valeur du vent relatif, le côté de la pale qui avance du disque rotor produit plus de portance que le côté de la pale qui recule. Cette situation est définie comme une dissymétrie de la portance.

VitessePales

Exemple : on suppose que la vitesse en bout de pale d'un hélicoptère est d'environ 400 nœuds (740 Km/h). Si l'hélicoptère se déplace en translation avant à 100 nœuds (185 km/h), le vent relatif du côté qui avance est de 500 nœuds. Du côté qui recule, il n'est que de 300 nœuds. Cette différence de vitesse entraîne une dissymétrie de portance. Voir Pales-Variation d'incidence
Si cette condition était permise, un hélicoptère dont les pales du rotor principal tourneraient dans le sens contraire des aiguilles d'une montre s'inclinerait vers la gauche à cause de la différence de portance. En réalité, les pales du rotor principal battent et se mettent en drapeau automatiquement pour égaliser la portance en travers du disque rotor. Les systèmes de rotor articulé, habituellement à trois pales ou plus, comportent une charnière horizontale (charnière de battement) pour permettre aux pales individuelles du rotor de se déplacer ou de battre de haut en bas pendant qu'elles tournent. Un système de rotor semi-rigide (deux pales) utilise une charnière basculante, qui permet aux pales de battre en bloc. Lorsqu'une des pales se soulève, l'autre se rabat vers le bas.
Comme le montre le dessin ci-dessous, lorsque la pale du rotor arrive en A , elle atteint sa vitesse de remontée maximale. Lorsque la pale bat vers le haut, l'angle entre la corde et le vent relatif qui en résulte diminue. Ce qui réduit l'angle d'attaque, donc la portance produite par la pale.
En position C la pale du rotor a atteint son battement maximum vers le bas. L' angle entre la corde et le vent relatif qui en résulte augmente. Ceci augmente l'angle d'attaque, donc la portance produite par la pale.

BattementPales

À une vitesse avant élevée, la pale qui recule décroche en raison d'un angle d'attaque élevé et d'un vent relatif lent. Cette situation se manifeste par un cabré, des vibrations et une tendance au roulis, habituellement vers la gauche pour les hélicoptères dont les pales tournent dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. Pour éviter cette situation il ne faut pas dépasser la VNE (vitesse à ne jamais dépasser, marquée d'un trait rouge sur l'anémomètre).

Le battement aérodynamique des pales du rotor, qui compense la dissymétrie de la portance provoque l'inclinaison vers l'arrière du plan de la trajectoire de l'extrémité de la pale appelé "blowback".
Le dessin ci-dessous montre comment le disque rotor était orienté à l'origine avec l'avant vers le bas, suivant l'entrée initiale du cyclique, mais à mesure que la vitesse augmente et que le battement élimine la dissymétrie de la portance, l'avant du disque rotor remonte et l'arrière du disque rotor descend. Cette réorientation du disque rotor modifie la direction dans laquelle la traction totale du rotor agit, de sorte que la vitesse de rotation ralentit, mais peut être corrigée par une sollicitation du cyclique.

Gazelle blowback

Translation arrière

La traction peut se produire dans n'importe quelle direction. Pour le vol vers l'arrière, le plan de la trajectoire des pales est incliné vers l'arrière, ce qui, à son tour, fait basculer la force résultante des vecteurs traction-portance vers l'arrière. La traînée toujours opposée à la traction agit maintenant vers l'avant.

Gazelle Translation arrière

Translation latérale

En vol latéral, le plan de la trajectoire des pales est incliné dans la direction du vol souhaité. Cela fait basculer latéralement la force résultante des vecteurs traction-portance. Dans ce cas, le vecteur de portance est toujours dirigé vers le haut et le vecteur de la masse vers le bas, mais le vecteur de traction agit maintenant latéralement et est toujours opposé au vecteur de traînée.

Gazelle Translation lateral

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Vol en virage

La portance  Lettre Force Rz , qui s'exerce toujours perpendiculairement au rotor, n'est plus verticale et ne compense plus le poids  Lettre mg . Cette portance  Lettre Force Rz peut être décomposée en une force centripète  Lettre Force Fc et une force verticale  Lettre Force verticale opposée au poids  Lettre mg .
Plus l'angle d'inclinaison augmente, plus le vecteur portance est incliné vers l'horizontale, ce qui entraîne l'augmentation du taux de virage et la diminution de  Lettre Force verticale . Pour compenser cette diminution, l'angle d'attaque des pales du rotor doit être augmenté. Plus l'angle d'inclinaison est élevé, plus l'angle d'attaque des pales du rotor doit être important pour maintenir l'altitude.

Gazelle Translation virage

En virage, la résultante des forces n'est pas nulle et l’héliccoptère subit une accélération, l’accélération centripète  Lettre Force Fc , qui est proportionnelle à l'inclinaison.

Calcul du facteur de charge en virage

Le facteur de charge n :    Virage Equation facteur n

Si Tu traction utilisable et TnV traction nécessaire en virage nous aurons :

Equation de sustentation :  Virage Equation Sustentation
Equation de propulsion :  Virage Equation Propulsion
En exprimant le facteur de charge n en fonction de l'inclinaison nous aurons:
Virage n cosDiam
LE FACTEUR DE CHARGE NE DÉPEND QUE DE L'INCLINAISON.


Source de ce chapitre :
Rotorcraft Flying Handbook-FAA
Helicopter Instructor's Handbook- FAA.



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