Hélicoptère : appareil, types, système de contrôle, objectif

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

L'événement du 13 janvier 1942, lorsque l'hélicoptère Sikorsky, destiné à des fins militaires, a été soulevé dans les airs, peut être considéré comme un lancement à part entière du premier hélicoptère au monde, bien que militaire. Le concepteur d'avions a commencé le développement d'hélicoptères dans la Russie pré-révolutionnaire, les poursuivant en exil aux États-Unis. Depuis lors, beaucoup de temps s'est écoulé, la conception des hélicoptères a subi des changements importants, mais les objectifs d'utilisation de la technologie sont restés les mêmes.

Conception d'hélicoptères

Dans tous les schémas d'hélicoptères, on distingue les mêmes pièces principales:

• Rotor principal. Génère la propulsion et la portance et contrôle l'hélicoptère. Structurellement, il se compose de pales et d'une bague qui transmet le couple de l'arbre principal de la boîte de vitesses aux pales.
• Vis arrière. Le contrôle directionnel d'un hélicoptère monorotor compense le couple réactif du rotor principal. Sa conception comprend une bague et des lames fixées à l'arbre du pignon de queue.
• Plateau cyclique. Contrôle le pas cyclique et collectif du rotor principal, transmet les signaux du circuit de commande à la charnière axiale du moyeu, puis àlames.
• Système de contrôle. Les hélicoptères sont équipés de trois systèmes de contrôle indépendants: directionnel, longitudinal-transversal et contrôlant le pas commun de l'hélice. Ces systèmes comprennent des leviers dans la cabine, des mécanismes de gradient de force, des culbuteurs et une traction, un plateau cyclique et des boosters hydrauliques.
• Transmission. Transmet la puissance aux hélices et aux auxiliaires des moteurs. Le nombre et l'emplacement des moteurs, ainsi que la disposition de l'hélicoptère déterminent la conception de la transmission.
• Fuselage. Les principaux composants de l'hélicoptère y sont fixés. Conçu pour accueillir les passagers et le fret, le carburant, l'équipement.
• Aile. Génère une portance supplémentaire, réduisant la charge sur le rotor principal et augmentant la vitesse de l'hélicoptère. Les ailes peuvent également accueillir des équipements, des réservoirs de carburant et des niches pour cacher le châssis. Les rotors des hélicoptères transversaux sont soutenus par l'aile.
• Plumage. Fournit l'équilibre, la stabilité et la contrôlabilité de l'hélicoptère. Il est divisé en deux types - vertical, ou quille, et horizontal, ou stabilisateur.
• Pièces de décollage et d'atterrissage d'hélicoptère. Conçu pour garer un hélicoptère, éteindre l'énergie cinétique lors de l'atterrissage et des mouvements au sol. De nombreux hélicoptères ont un train d'atterrissage rentré en vol.
• Moteur d'hélicoptère. Génère la puissance nécessaire pour alimenter les accessoires, l'entraînement principal et les rotors de queue. La centrale électrique combine plusieurs moteurs avec des systèmes qui assurent leur fonctionnement stable dans différents modes.

Types d'hélicoptères

Les hélicoptères sont divisés en plusieurs types. Chaque type a ses propres caractéristiques, forces et faiblesses.

Hélicoptères à rotor unique

Le type d'hélicoptère le plus courant est une machine à rotor unique avec un rotor de queue. L'avantage de cette conception réside dans la simplicité - une transmission, une vis, une utilisation facile. Environ 8 à 10% de la puissance du moteur est utilisée pour faire fonctionner le rotor de queue en vol stationnaire dans les airs, environ 3 à 4% - pendant le vol en translation. Un poids relativement léger et une conception simple compensent ces pertes de puissance. L'inconvénient d'un tel dispositif pour les hélicoptères est le danger qui menace le personnel au sol depuis le rotor de queue.

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L'axe de l'hélice de ces hélicoptères, compensant le couple, est dirigé le long du vol. Cette conception vous permet de créer une poussée sans recourir à l'utilisation d'un rotor principal. Cela augmente son efficacité, puisqu'il n'est pas nécessaire de l'incliner vers l'avant. La vis de compensation de couple du rotor principal est placée de manière à ne pas former de traînée et à augmenter la puissance fournie à la vis de compensation.

Hélicoptère à réaction

L'appareil de ce modèle est un moyen facile de résoudre le problème de couple. Elle est générée par les moteurs situés en bout de pales, mais n'est pas transmise par l'arbre. Seul le moment de frottement des roulements est transmis au fuselage.

Les moteurs à réaction créent une poussée de jet. Ce type de rotor a une structure simple, ce qui est son avantage;parmi les inconvénients figure la consommation élevée de carburant.

Hélicoptère coaxial

Deux vis d'un hélicoptère coaxial, situées l'une au-dessus de l'autre et tournant dans des sens opposés, amortissent le moment transmis au fuselage. La seule exigence pour les vis est le même couple de serrage.

Les hélicoptères coaxiaux sont de taille inférieure à ceux à rotor unique, mais le couple n'est pas compensé par la puissance, ce qui est possible en raison de la conception des hélicoptères.

Hélicoptères à rotor transversal

L'avantage d'un tel hélicoptère réside dans la réduction de la puissance nécessaire pour avancer. Ceci est particulièrement important dans les hélicoptères multimoteurs, qui doivent continuer à se déplacer dans une direction horizontale avec le moteur arrêté.

L'inconvénient de ces machines est une résistance élevée due à la résistance frontale de la structure sur laquelle reposent les rotors. La rationalisation et la réduction des effectifs de la structure augmentent le poids de l'hélicoptère.

L'hélicoptère à rotor transversal a une transmission plus complexe et des dimensions plus grandes, bien qu'elles soient affectées par le degré de chevauchement des rotors. L'un des hélicoptères les plus gros et les plus lourds de cette conception est le Mi-12.

Hélicoptère à rotor avant

Un fuselage spacieux et la possibilité de déplacer le centre de gravité sont les avantages de cette conception d'hélicoptère. La charge utile est répartie entre les rotors. La transmission compliquée et son poids élevé sont les principaux inconvénients des hélicoptères à transmission transversaleemplacement des vis.

Le deuxième inconvénient est l'efficacité réduite des hélices, car les jets de leur travail se croisent. En vol vers l'avant, la perte de qualité est réduite du fait que l'hélice arrière est située plus haut que l'avant. Combien de pales un hélicoptère de cette conception a-t-il ? Le diamètre de l'hélice et le nombre de pales peuvent varier pour améliorer la maniabilité et la stabilité de la machine.

Hélicoptères multi-rotors

Les projets d'hélicoptères multi-rotors développés par les concepteurs d'avions impliquaient la création de modèles lourds de machines. Grâce à plusieurs rotors principaux, le contrôle est simplifié, puisque l'hélicoptère peut être tourné autour de l'un des trois axes en augmentant la poussée d'une hélice particulière. Le schéma multi-rotor des hélicoptères lourds vous permet de maintenir le diamètre des vis dans certaines limites.