Hélicoptère
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2008-07-13T03:01:23Z
Ptyx
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/* La mise en œuvre opérationnelle */
{{Autre|le fruit en forme d'aile tombant en spirale|Samare}}
Un '''hélicoptère''' est un [[aéronef]] à [[voilure (aéronautique)|voilure]] tournante dont le ou les rotors procurent à eux seuls la propulsion et la sustentation pendant toutes les phases du vol.
Le [[rotor]] dit de sustentation, dont l'axe est sensiblement vertical, est une sorte de grande hélice à pas variable, et comporte de deux à huit surfaces aérodynamiques appelées pales, qui servent à déplacer l'appareil à la fois dans les plans vertical et horizontal.
Comparé aux aéronefs classiques à [[voilure (aéronautique)|aile]]s fixes, l'hélicoptère est d'une conception plus complexe, il est plus onéreux à l'achat et à l'usage, reste relativement lent, possède un rayon d'action réduit et ne peut pas emporter de très lourdes charges.
[[Image:Bell.206b.jetranger.III.g-mfmf.arp.jpg|thumb|Bell 206B Jet Ranger III au décollage]]
== Comparaison avec l'avion ==
L'hélicoptère possède un avantage considérable sur l'[[avion]] : son aptitude à effectuer un [[Vol (aviation)|vol]] stationnaire (maintenir une position fixe en vol -ou sustentation-) qui lui permet d'atteindre des endroits inaccessibles à son homologue à voilure fixe qui doit presque toujours utiliser une piste. En contrepartie, l'hélicoptère a besoin d'un moteur bien plus puissant afin de se soulever du sol, limitant en cela sa capacité d'emport.
Les particularités qui font l'intérêt de l'hélicoptère sont sa capacité à décoller et atterrir verticalement, son accès possible aux lieux étroits et la possibilité de se déplacer lentement et dans tous les axes (en particulier latéralement et à reculons).
== Utilisations ==
L'hélicoptère est donc doué d'une [[manœuvrabilité]] adaptée à un certain nombre de situations spécifiques comme :
* le combat [[militaire]] : reconnaissance, lutte anti-[[char d'assaut|chars]], lutte anti-[[aéronef]]s, appui-protection aux troupes au sol ou aux autres hélicoptères, transport de troupes ou de matériel, etc. ;
* la lutte contre les [[incendie]]s ;
* le transport civil (vol touristique) ;
* l'évacuation de personnes en détresse, que ce soit sur terre, en mer ou en montagne (voir [[Recherche et sauvetage]], [[treuil]]) ;
* l'assistance de personnels pour la réalisation de travaux (sur des lignes à hautes tension ou en montagne) ;
* le relevé de données servant à calibrer des stations pour l'émissions d'ondes hautes fréquences ;
* la surveillance des services de [[police (institution)|police]] et douanier, ainsi que l'observation ;
* le transport de marchandises (ou levage de matériel de construction et de travaux) ;
* l'[[épandage]] agricole ;
* l'utilisation pour des prises de vue spécifiques au [[cinéma]], à la [[télévision]] ou encore en [[photographie]].
== Étymologie ==
Le mot hélicoptère a été inventé<ref>{{fr}} Thierry Le Roy, « L'hélicoptère : une invention prometteuse au XIX{{e}} siècle. », dans ''Pour la Science'' {{ISSN|0153-4092}}, Les génies de la science, n°31, mai-juillet 2007.</ref> par [[Gustave Ponton d'Amécourt]], à partir du [[grec ancien|grec]] ''helikos'' (hélice) et ''pteron'' (aile). Ce terme est apparu pour la première fois le 3 août [[1861 ]] dans une demande de brevet déposée en Angleterre, puis le 16 juillet [[1862]] dans le certificat d'addition au brevet 49.077 initialement déposé le 3 avril 1861 en France. Cet inventeur construisit avec [[Guillaume Joseph Gabriel de La Landelle|Gabriel de La Landelle]] un petit prototype d'hélicoptère à moteur à vapeur, dont la chaudière fut une des premières utilisations de l'aluminium.
==Histoire==
[[Image:Leonardo da Vinci helicopter.jpg|thumb|Dessin de [[Vis aérienne]] de [[Léonard de Vinci]] (machine volante à voilure tournante)]]
Depuis le {{IVe siècle av. J.-C.}}, les [[Civilisation chinoise|Chinois]] faisaient voler de petits jouets sur le principe de l'hélicoptère pour fasciner les enfants. Par l'intermédiaire du commerce, on sait que ce jouet est arrivé jusqu'en [[Europe]]. En effet, ce type d’hélicoptère est représenté dans une peinture du {{s-|IV|e}} de l'ouvrage intitulé ''Pao Phu Tau'' (抱朴子). Le livre ''Pao Phu Tau'' du {{IVe siècle}} trace également l'ébauche d'un aéronef à ailes rotatives.
En Europe, le premier à s'intéresser au concept d'hélicoptère fut le savant et ingénieur [[italie]]n [[Léonard de Vinci]]. Un de ses dessins, daté de [[1486]], montre une machine volante à aile tournante ([[vis aérienne]]) basée sur le principe de la [[vis d'Archimède]]. Cependant, en l'absence de connaissances en [[aérodynamique]] et sans [[moteur|motorisation]] adéquate, il restera à l'état de projet.
Il faudra attendre la fin du {{XVIIIe siècle}} pour qu'une véritable avancée se produise : en [[1754]] le [[Russie|Russe]] [[Lomonossov]] essaie devant un aréopage scientifique un modèle complexe à deux rotors [[Kamov|coaxiaux contrarotatifs]], mûs par un mécanisme d'horlogerie, et démontre l'existence d'une force de sustentation. Le [[26 avril]] [[1784]], les [[France|Français]] [[Launoy]] et [[Bienvenu]] font voler devant l'[[Académie des sciences (France)|Académie royale des sciences]] un petit modèle très simple mû par un mécanisme de ressort à arc. En [[1877]], un autre Italien, [[Enrico Forlanini]] parvient à faire voler un petit hélicoptère à vapeur. Dix ans plus tard le Français [[Trouve]] fait décoller un modèle doté d'un moteur [[Électricité|électrique]], dont l'alimentation est obtenue depuis le sol par de fins fils de [[cuivre]]. En 1905 les frères Henri et Armand Dufaux font décoller verticalement un appareil à moteur à explosion emportant sa propre énergie ainsi qu'une charge de 6 kg.
La grande avancée significative se produisit en [[1907]], année du premier vrai décollage au monde. Il aurait réussi, en Normandie à [[Coquainvilliers]], près de [[Lisieux]]. Cet engin de 203 kilos est inventé et piloté par [[Paul Cornu]]. Pour la première fois, une machine s'est affranchie du sol sans élan avec un homme à bord. Cette date du 13 novembre 1907 est citée dans toutes les histoires de l'aviation, comme étant celle du premier vol libre d'un hélicoptère avec son pilote.
D'autres essais significatifs d'hélicoptères emportant un homme sont réalisés la même année, par [[Louis Charles Breguet|Louis Breguet]] et [[Charles Richet]] à [[Douai]]. C'est également l'époque des essais de [[Maurice Léger]].
C'est la bascule historique entre des modèles de petite taille et des machines faites pour emporter leur pilote. Puis le [[Danemark|Danois]] [[Jens Christian Ellehammer]] en [[1912]], l'[[Argentine|Argentin]] [[Raul Pateras Pescara|Raoul Pateras Pescara de Castelluccio]], marquis Pateras-Pescara (1890 - 1966), et le Français [[Étienne Oehmichen]] à partir de [[1920]], réussissent à voler de mieux en mieux. Le marquis Raoul Pateras Pescara en particulier, est passionné par l'aviation. Tous ses appareils sont de véritables hélicoptères, pour être équipés de deux rotors coaxiaux contrarotatifs ( le ''Larousse'' de 1922 illustre le mot hélicoptère avec la photo du Pescara de 1919 à Barcelone accompagnée du texte : Système Pescara). Pour assurer les déplacements, le pilote dispose d'un manche à balai qu'il peut incliner dans la direction qu'il veut suivre. Il en résulte une variation cyclique du pas de chaque pale à chaque rotation. Son hélicoptère 2F boucle le kilomètre le [[16 janvier]] [[1924]] en 10 minutes 33 secondes fortement secoué par des rafales. Une rafale plus forte fit qu'à 850 m, la béquille arrière toucha le sol ; il obtint le record du monde de distance en hélicoptère le [[18 avril]] [[1924]]<ref>Voir les documents d'enregistrement à la FAI.</ref>.
Dans les années trente, une machine nommée « gyroplane de laboratoire » réussit à voler à 100 km/h pendant une heure. L’hélicoptère reste une machine encore expérimentale jusqu’en 1940.
[[Image:Le Marquis Raul PATERAS PESCARA et ses 2 Hélicoptères 2R et 2F.JPG|thumb|Les Hélicoptères du Marquis de Pescara des années 1921 à 1925]]
Le n° 142 du 18 mai 1922 de ''[[Sciences et voyages]]'', dans un article de 4 pages de P. James intitulé : « L'Hélicoptère supplantera-t-il l'avion ? » démontre qu'il n'y a aucune ambiguïté pour caractériser les différents modèles d'appareils. Il situe dans la même catégorie : Pateras-pescara, Crocker-Hewitt, Petrozy et Karman, Douhéret etc. et « il peut y avoir intérêt, surtout lorsque l'hélicoptère est combiné avec un aéroplane, à employer des hélices à axe séparés, solution adoptée par Cornu, Bréguet, Lacoin, etc. » Il nous informe sur ce qu'est un hélicoptère par rapport à un avion et son historique commence par les jouets de Delannoy et Bienvenu, en 1784, Philip en 1842, Coson en 1854, Bright en 1859, Landelle en 1861, etc. Pour entrer dans la période des essais d'hélicoptères en grandeur réelle, il faut s'intéresser en 1906 aux premiers essais du Léger (hélices de 6,25 m de diamètre commandées par un moteur électrique qui restait au sol, voir schéma) dans les hautes salles du [[Musée océanographique de Monaco]]. Il poursuit l'histoire par des photos du Cornu (1906), Lamé, l'appareil de M. Oemichen « une sorte d'hélicoptère, suspendu sous un ballon dirigeable », l'appareil d'étude construit à [[Douai]] en 1908 par Bréguet-Richet, l'avion-hélicoptère de Decazes et Besançon de 1910. Le Pescara 2R comportant 4 photos de détail et une complète de l'appareil en vol dans le hangar. En 1924, l'''Aérophile'' publie pour le Pescara 2F, les performances suivantes : le 16 janvier 1924, vol de 1160 m, en 8 mn 13 sec et le 29 janvier 1924, vol en circuit fermé de 750 m, en 10 mn 10 sec. Tous les appareils Pescara répondent à la définition de l'hélicoptère. Ses appareils sont équipés de deux [[Rotor contrarotatif|rotors coaxiaux contrarotatifs]]. Pour assurer les déplacements, le pilote dispose d'un manche à balai qu'il peut incliner dans la direction qu'il veut suivre. Il en résulte une variation cyclique du pas de chaque pale à chaque rotation. Les rotors produisent une poussée aérodynamique dissymétrique qui incline l'appareil dans la direction choisie. Une manette commande la variation globale du pas des rotors, permettant à l'hélicoptère de monter ou descendre verticalement. Cette innovation des commandes se retrouvent dans les appareils actuels sous les noms respectifs de commande de pas cyclique et de pas collectif. Un volant situé sur le manche à balai fait varier différemment le gauchissement des pales de chaque rotor, ce qui engendre un couple de rotation permettent le virage sur place. Le 4S qui évolue en 1931 pesant 400 kg muni d'un moteur de 40 CV dispose à l'avant d'une hélice débrayable. Le 4S peut donc fonctionner en hélicoptère ou en Autogire<ref>Voir un article « Pionnier de l'aviation » par l'Ingénieur [[Christian de Pescara]] le n° 88 du ''Petit Cantonal de Navarrenx''- Siret : 429 162 639 000 18</ref>.
Les revues de l' ''Aérophile'' et l' ''Aéronautique'' des années 1919 à 1931 permettent de suivre les essais des appareils à voilure tournante. La description du 4S se trouve dans l' ''Aéronautique'' n° 143 d'avril 1931. Un schéma ayant son échelle démontre que l'appareil bien que plus léger a les mêmes dimensions que les précédents.
Il y aura un 3F en 1925 dont la puissance fut portée à 280 CV. Le ''Larousse'' de 1922 mit à l'honneur le « système Pescara » en incluant la photo de l'appareil de Barcelone dans la définition du mot « hélicoptère ».
Son appareil, provenant de Barcelone, transformé en 2R va être remis en état afin d'être exposé en 2007 au Musée de l'air et de l'espace du Bourget. L'hélicoptère Pescara type 2R comprend 2 hélices de 6,4 m de diamètre, à 6 paires de pales de 0,4 m de large, tournant en sens inverse sur axes verticaux. La longueur de la nacelle est de 5 m et la hauteur est d'environ 3,2 m. Le moteur est un [[Gnome et Rhône|Rhône]] de 160 ch.
[[Image:Gyroplane-Laboratoire1.jpg|thumb|Le Gyroplane-laboratoire, à deux rotors superposés.]]
Finalement, Étienne Oehmichen couvre un kilomètre en circuit fermé le [[4 mai]] [[1924]] à [[Arbouans]] (près de [[Montbéliard]]). Son appareil est le n° 2 qui se présente avec quatre hélices sustentatrices, quatre hélices d'évolution, une hélice tractive. Un article de 4 pages avec photos « L'hélicoptère supplantera-t-il l'avion » de P. James dans le n° 142 du 18 mai 1922 de ''[[Sciences et voyages]]''. L'appareil d'Oehmichen est décrit comme une sorte d'hélicoptère car il n'a pu être classé par l'auteur dans les deux catégories de véritables hélicoptères.
En 1927, est publié une étude expérimentale des voilures tournantes par l'Ingénieur de l'Aéronautique M. Lapresle. En effet le Laboratoire [[Eiffel]] est chargé par le Service Technique et Industriel de l'Aéronautique pendant les années 1924, 1925 et 1926 d'étudier par l'essai de maquettes de voilures d'autogires, de gyroptères et d'hélicoptères leurs comportements. Le recueil des essais a été publié en avril 1927. Il est rappelé qu'ils entendent un fonctionnement en hélicoptère celui relatif au cas où la voilure doit assurer à elle seule la sustentation et la translation.
[[Image:Sikorsky vs-300.jpg|thumb|Le [[VS-300]] de [[Igor Sikorsky]], le premier appareil de configuration moderne (1939), avec son hélice verticale contra-rotative de queue.]]
La période 1919 à 1924 voit donc les réussites d'Étienne Oehmichen et Raul Pateras Pescara. En effet, en 1924 la France, détenait avec ce dernier, le 18 avril le record de distance en véritable hélicoptère enregistré par la [[Fédération aéronautique internationale]] (FAI) et avec Oehmichen, ceux de distance en circuit fermé et d'altitude avec un combiné.
Louis Breguet et René Dorand réussirent à faire voler durant les années trente un appareil très réussi, le « Gyroplane Laboratoire », qui atteignit 100 km/h et vola plus d'une heure. Cependant, l'hélicoptère restera un véhicule expérimental jusqu'aux [[années 1940]].
Entre temps, de nombreux pionniers se sont lancés à leur tour dans l'aventure, dont les Allemands [[Heinrich Focke]] en [[1937]], [[Anton Flettner]] en [[1939]] et l'américain d'origine russe [[Igor Sikorsky]] en [[1939]] avec son [[VS-300]].
==La mise en œuvre opérationnelle==
===Double rotors ou simple rotor===
[[Image:CH-47 2.jpg|thumb|Un CH-47 Chinook à double mat, et double rotor contra-rotatif.]]
[[Image:Flettner 282 Modell 02.jpg|thumb|Une maquette du Kolibri allemand de la seconde guerre mondiale, avec ses deux rotors côte à côte se croisant lors de la rotation des pales.]]
Dès le début, les hélicoptères ont été handicapés par la question du couple : si un seul rotor soutient l'appareil, celui-ci tournera dans le sens inverse de la rotation du rotor, rendant l'appareil incontrôlable.
Des années 1900 aux années 1940, la seule solution retenue a été celle de l'utilisation de 2 rotors de sustentation, l'un tournant de gauche à droite, et l'autre de droite à gauche, ces rotations inversées neutralisant l'effet de couple.
Trois configurations ont été mises en œuvre pour ces doubles rotors :
* deux rotors séparés, montés sur deux mâts distant l'un de l'autre.
* deux rotors montés l'un au dessus de l'autre sur un même mât.
* deux rotors « engrenants » montés à quelques centimètres l'un de l'autre, côte à côte, mais légèrement inclinés et se croisant en sens inverse (un système qu'on trouve sur le [[Flettner Fl 282 Kolibri|kolibri]] allemand).
Ces configurations à double rotor restaient complexes et coûteuses, et jusqu'aux années 1940, l'hélicoptère n'est resté qu'au stade des projets ou des prototypes, sans jamais connaître de production de série.
La percée est venue d'un ingénieur américain d'origine russe, [[Igor Sikorsky]]. Le 14 septembre 1939, il réalisa le premier vol (au bout d'un câble) de son [[VS-300]] (Vought-Sikorsky 300), un appareil équipé d’un seul rotor principal tripale entraîné par un moteur de 75 cv (56 kW). Afin de permettre l'existence d'une seule hélice, l'effet rotatif du couple était compensé par une petite hélice anti-couple placée au bout d'un queue. Cette innovation permit de simplifier les structures et d'alléger les coûts, et c'est cette configuration qui s’imposa par la suite chez la plupart des constructeurs, même si dans les années 40, les premiers hélicoptères à connaître une (petite) production en série, les hélicoptères allemands [[Flettner Fl 282 Kolibri]] et [[Focke-Achgelis FA 223 Drache]] auront encore la configuration bi-rotors (côte à côte).
=== Utilisations militaires ===
Durant la [[Seconde Guerre mondiale]], les [[Allemagne|Allemands]] s'intéressèrent à ce type d'appareils. Ils mirent notamment au point un hélicoptère léger de reconnaissance, le [[Flettner Fl 282 Kolibri]], ainsi qu'un hélicoptère de transport, le [[Focke-Achgelis FA 223 Drache]]. Ces appareils étaient tous deux équipés de deux rotors contra-rotatifs, empêchant l'appareil de tourner sur lui-même. Ces appareils furent très peu utilisés durant le conflit.
Le premier véritable engagement opérationnel d'hélicoptères eut lieu durant la [[guerre de Corée]]. Il servait alors essentiellement à évacuer rapidement des blessés de positions difficilement accessibles. Ce fut également le cas durant la [[guerre d'Indochine]]. Durant la [[guerre d'Algérie]], il sera massivement utilisé par l'armée [[France|française]] pour déplacer rapidement de petits contingents sur les lieux des combats, leur procurant ainsi une mobilité incomparable ; procéder également à de nombreuses évacuations sanitaires ; certains seront armés de canon, de mitrailleuses et même de lance roquettes ([[Sikorsky H-34]]) et missiles ([[Alouette II|Sud-Aviation Alouette II]]).
[[Image:Mil Mi-24 vr.jpg|thumb|Un hélicoptère d'attaque [[Mil Mi-24]] d'origine soviétique]]
De même, durant la [[guerre du Viêt Nam]], les [[États-Unis]] en feront un emploi systématique au point que l'on surnommera cette guerre «''la guerre de l'hélicoptère''». C'est au cours de cette guerre que naîtra le concept d'hélicoptère de combat avec le [[Bell Helicopter Textron|Bell]] [[AH-1 Cobra]]. Désormais, l'hélicoptère ne sert plus seulement au transport : équipé de [[mitrailleuse]]s, de canons, et de [[missile]]s, il apporte un appui appréciable aux troupes au sol et s'avère également redoutable dans la lutte anti-[[char d'assaut|char]].
De fait, jusqu'au milieu des années [[1950]], les hélicoptères étaient propulsés par des [[moteur à explosion|moteurs à explosion]] (même principe que ceux équipant les automobiles) en [[moteur en étoile|étoile]] ou en [[moteur en ligne|ligne]]. Il faut attendre [[1955]] et la mise en service de l'[[Alouette II]] de [[Sud-Aviation]] pour voir apparaître le premier hélicoptère de série propulsé par une [[turbine]]. Bénéficiant d'une grande souplesse et d'une forte puissance, ce type de moteur est particulièrement bien adapté aux hélicoptères.
=== Utilisations civiles ===
On appelle '''activités civiles''' tout ce qui n'est pas expressément militaire. Elles comprennent donc, en plus des hélicoptères privés et des sociétés de transport de passagers ou de travail aérien.
Les activités dites « parapublic » comme les services :
*de [[Police nationale en France|police]] et de [[Gendarmerie nationale (France)|gendarmerie]],
*du SAMU ou aide médicale d'urgence par hélicoptère,
*de [[Pompier|lutte contre les incendies]] (voir aussi [[avions bombardiers d'eau]]),
*la sécurité civile.
Mais aussi, les activités de l'aviation civile :
*du transport de passagers sur des lignes régulières (comme Nice-Monaco),
*du transport à la demande, et/ou VIP (dont le baptême de l'air),
*du transport off shore (activité spécifique bien différente du transport à la demande),
*du levage et du transport de charge,
*de l'épandage agricole,
*dépose de pilote de port (généralement sur des navire pour l'accostage de ces derniers au port),
*de l'école (pour former des pilotes privées et professionnels),
*des vols techniques (relevé topographiques, relevé électrique (l'appareil doit être alors spécialement équipé pour ces relevés),
*des vols de prises de vues (photos, vidéos...).
==Aspects techniques de la construction==
[[Image:Kamov KA-50 (juin 2003).jpg|thumb|Un [[Kamov Ka-50]] utilisant deux rotors de sustentation coaxiaux]]
[[Image:Belvedere.arp.750pix.jpg|thumb|Un Bristol Type 192 Belvedere utilisant des rotors de sustentation dits "''en tandem''"]]
Il existe plusieurs formules de construction d'hélicoptères. Le premier à breveter un projet qui l'utilisait a été l'[[Allemagne|allemand]] [[Heinrich Focke]] est composé de deux parties essentielles :
* le [[rotor principal]], dont l'axe est vertical, assure la sustentation (la [[portance]] venant de la vitesse de rotation et de l'incidence des [[pale]]s), le vol en translation dans toutes les directions : verticale, longitudinale (avant, arrière) et latérale. Il assure également le contrôle d'attitude en [[tangage]] et en [[roulis]] de l'hélicoptère
* le [[rotor de queue]] ou [[rotor anti-couple]], appelé habituellement RAC par les pilotes d'hélicoptère, dont l'axe est sensiblement horizontal. Il empêche l'hélicoptère de tourner sur lui même lorsque le rotor principal tourne et permet d'assurer le contrôle en [[lacet (navigation)|lacet]].
Voici quelques autres formules de construction d'hélicoptères :
* avec deux rotors de sustentation en tandem (l'un derrière l'autre, leur principal promoteur a été l'[[États-Unis|Américain]] [[Frank Piasecki]]. Ce système dans lequel les rotors tournent en sens inverse permet d'annuler le couple de réaction du rotor sur la cellule
* avec deux rotors de sustentation coaxiaux (tournant autour du même axe) comme les appareils du constructeur [[Russie|russe]] [[Kamov]]
* avec des rotors de sustentation dits "''engrenants''", dont la rotation est synchronisée de manière que leurs pales se croisent sans se toucher pendant la rotation, comme les machines du constructeur allemand [[Anton Flettner]] reprises par l'Américain [[Kaman]] réalisateur du [[K-Max]] qui de par leur conception font également l'économie d'un [[rotor anti-couple]].
==Principe de fonctionnement==
Les pales du [[rotor|rotor principal]] sont généralement entraînées par le moteur au moyen d'une boîte de transmission, appelée par son acronyme BTP (Boite de Transmission Principale). Cette boîte de transmission, élément primordial de l'hélicoptère, permet la transmission de la puissance des moteurs vers le rotor principal, ainsi que vers le Rotor Anti Couple. Elle est composée généralement de plusieurs engrenages permettant de réduire les vitesses de rotations de sortie moteur (plusieurs milliers de tours par minute pour les moteurs à turbine ) et de transmettre la puissance au rotor principal (généralement aux alentours de 200 à 400 tr/mn selon le diamètre rotor). La BTP comporte également une ou plusieurs roues libres, pour désolidariser le rotor du moteur en cas de panne et de permettre l'autorotation.
Cependant on a aussi essayé d'utiliser la force de réaction des gaz d'échappement en extrémité des pales comme sur le [[Djinn (hélicoptère)|Djinn]].
[[Image:helico stationnaire.jpg|thumb|Vol stationnaire]]
Elles ont un profil asymétrique ou symétrique et agissent en rotation suivant le même principe que les [[Voilure (aéronautique)|aile]]s d'un [[avion]]. Le rotor tournant ''toujours'' à vitesse angulaire constante, c'est la variation de l'angle d'[[incidence]] des pales (angle formé entre la [[Voilure (aéronautique)|corde]] de la pale et le [[vent relatif]]) qui provoque une modification du comportement du rotor, et par conséquent de la position de l'[[aéronef]]. Pour cabrer par exemple, il faut que le rotor ait un moment à cabrer. On modifie donc l'[[incidence]] de la pale de sorte que la portance de celle-ci soit maximale au passage à l'avant de l'appareil, et minimale à l'arrière de l'appareil. L'incidence de la pale varie donc de manière sinusoïdale en effectuant un tour rotor. Cette variation d'incidence est réalisable dans n'importe quelle direction. Elle est contrôlée par le pilote à l'aide du manche cyclique (l'équivalent du "manche à balai" sur avion. L'autre manière de contrôler l'incidence des pales est réalisée au moyen de la '''commande de pas général''' (aussi appelée ''pas collectif'') tenue par la main gauche du pilote. Cette variation d'incidence est identique sur chacune des pales (modification générale de l'incidence - appelé ou encore le ''[[pas]]'' - des pales) et permet de contrôler la portance générale générée par le rotor (pour prendre de l'altitude ou descendre).
== Le rotor de queue ==
Toute rotation du [[rotor principal]] entraîne un couple de réaction qui a tendance à faire tourner la cellule autour de lui et en sens inverse ([[Lois du mouvement de Newton#Troisième loi de Newton ou principe des actions réciproques|3{{e}} loi de Newton]]). Pour contrer cet effet indésirable, on place (pour les hélicoptères à un seul rotor principal), à l'extrémité de la poutre de queue un rotor secondaire plus petit et tournant dans un plan sensiblement vertical appelé '''[[rotor anti-couple]]''' (la presence de ce RAC est inutile sur helicoptère à principe contrarotatif c'est à dire constitué de deux rotor principaux l'un au dessus de l'autre tournant en sens opposé, annulant ainsi l'effet de '''couple'''. Ces appareils sont toutefois rares.). Le couple de réaction variant en fonction de l'incidence des pales du rotor principal (la résistance au vent est d'autant plus grande que l'angle que forme celui-ci avec la corde des pales augmente), la force à appliquer doit elle aussi pouvoir être réglée par l'intermédiaire du rotor anti-couple qui est commandé par deux pédales (le ''[[palonnier]]'') situées aux pieds du [[Aviateur|pilote]]. Selon le sens dans lequel le pilote agit sur le palonnier (enfoncement de la pédale gauche ou de la pédale droite) il augmente l'[[Aérodynamique|incidence]] des pales du RAC, ce qui va davantage contrer le couple du rotor principal (« tirer » la queue), ou il diminue cette incidence et qui aura pour effet de laisser « filer » celle-ci. Le mouvement de [[giration]] en [[vol stationnaire]] est commandé à l'aide du palonnier. Selon que le rotor principal tourne dans le sens horaire comme sur les hélicoptères de conception française ou en sens anti-horaire (hélicoptères de conception américaine ou allemande avant la fusion avec Aérospatiale pour créer [[Eurocopter]]), le rotor anti-couple sera situé d'un côté ou de l'autre de la poutre de queue ou bien son souffle sera dirigé dans un sens ou dans l'autre, s'il est encastré dans un ''[[fenestron]]''.
[[Image:Notar helicopter.png|thumb|Schéma du système [[NOTAR]]]]
Le rotor anti-couple conventionnel peut être remplacé pour des questions de sécurité par le système [[NOTAR]] (pour ''NO TAil Rotor'') qui effectue la même action au travers d'une [[turbine]] entraînée par le [[moteur à réaction|moteur soufflant]] de l'air dans la queue éjecté par des fentes([[McDonnell Douglas]] [[MD-520N]]). Cette solution possède néanmoins l'inconvénient de ne pas atteindre l'efficacité d'un RAC de conception plus classique. Une autre solution, afin d'éviter l'emploi d'un rotor anti-couple, consiste à placer un deuxième rotor principal à l'arrière tournant à l'inverse du premier et qui contre le couple de celui-ci ([[Boeing]] [[CH-47 Chinook]]). Une troisième possibilité consiste à utiliser deux rotors l'un au-dessus de l'autre et tournant aussi en sens inverse, appelé rotor contra rotatif, chacun annulant le couple de réaction de l'autre ([[Kamov Ka-50]]) ou encore deux rotor contrarotatifs engrenants situés côte-à-côte sur des mâts rotor en "V" comme sur le [[Flettner Fl 282 Kolibri]] ou le [[K-Max]] de [[Kaman]].
Pour déplacer l'hélicoptère dans une direction ou une autre, on bascule légèrement la composante de portance du rotor principal dans la direction souhaitée. La force de [[sustentation]], perpendiculaire au plan formé par le rotor en rotation vu de côté et auparavant verticale, va donc être inclinée et « tirer » l'hélicoptère dans le sens désiré. Ceci est obtenu en augmentant de façon sélective l'incidence des pales : celle qui aura une incidence plus grande aura aussi une [[portance]] plus importante et aura tendance à se soulever par rapport aux autres, provoquant par là l'inclinaison du rotor.
[[Image:helico avance.jpg|thumb|Vol en translation]]
Pour une pale donnée, au cours de sa rotation, son incidence va donc varier d'un angle donné au départ pour augmenter puis revenir à cette même valeur quand la pale aura terminé un tour complet. Puisqu'à chaque tour les pales connaîtront une modification de leur incidence de façon récurrente, on nomme ces changements d'état la variation cyclique et c'est pour cette raison que la commande qui provoque ces modifications est appelée '''commande de pas cyclique''' et tenue par la main droite du pilote (voir [[plateau cyclique]]). En complément, la force de sustentation ainsi inclinée garde la même valeur et voit sa composante verticale, servant effectivement à la sustentation de l'aéronef, diminuer ce qui provoque un enfoncement de celui-ci. Ceci est compensé en augmentant légèrement l'incidence générale des pales (main gauche), action qui demandera aussi une correction au niveau du [[palonnier]].
Les pales sont de plus animées de deux types de mouvements au cours d'une rotation complète du rotor : le [[battement]] ( "flapping" en anglais dans le sens vertical) et la [[traînée]] (''lead/lag'' en anglais) dans le sens horizontal. Il s'agit de déplacements angulaires de la partie courante de la pale par rapport au pied de pale qui est fixé au niveau du moyeu rotor. Ces mouvements sont dûs aux forces aérodynamiques s'exerçant pendant le vol d'avancement :''' la dissymétrie de portance''' est la différence de portance qui existe entre la moitié avançante du disque rotor et la moitié reculante. Elle provient du fait que dans la direction du vol, le vent relatif s’ajoute au vent relatif rotatoire de la pale avançante et se soustrait de la pale reculante. La pale qui passe la queue et qui avance du côté droit de l’hélicoptère possède une vitesse air qui atteint son maximum sur la position 3 de l’horloge. Lorsque la pale continue, la vitesse air est essentiellement réduite à la vitesse rotatoire de l’air sur le nez de l’appareil. En quittant le nez, la vitesse air décroît progressivement pour atteindre son minimum à 9 heures. La vitesse air ensuite augmente progressivement et atteint de nouveau la vitesse rotatoire en passant sur la queue.(voir photos de l'[[amortisseur]] entre les pales dans l'article [[plateau cyclique]]). Pour éviter une rupture de la pale aux points sollicités en flexion, celle-ci est équipée d'articulations et de butées ou amortisseurs spéciaux. Les pales modernes en matériau composite s'affranchissent de ces articulations. Le premier hélicoptère sans articulations fut le [[Bo 105]] de [[Ludwig Bölkow]].
Il est utile de préciser qu'il est possible d'identifier l'origine des hélicoptères en vol. Vu de dessus, le rotor d'un hélicoptère de conception française ou russe (ainsi que soviétique) tourne dans le sens des aiguilles d'une montre (ou horaire), tandis qu'un hélicoptère construit en Italie, au Royaume-Uni, en Allemagne ou aux États-Unis tourne dans le sens contraire des aiguilles d'une montre.
== Principe du vol de l'hélicoptère==
===Aspects physiques===
Comme pour l'avion, la vitesse relative de l'air et de la [[Voilure (aéronautique)|voilure]] génère une action mécanique qui permet à l'engin de voler. On distingue deux composantes de cette action aérodynamique:
* la [[traînée]] qui est la résistance à l'avancement. De son action sur le rotor de l'hélicoptère, il résulte un [[moment (mécanique)#Couple de forces|couple]] tendant à faire tourner l'appareil autour de son axe, d'où la nécessité d'un dispositif anti-couple.
* la [[portance]] qui soulève l'appareil.
[http://www.helicentre.org/R22fly.swf Animation]
Le contrôle d'un appareil repose alors sur la gestion de cette portance.
Alors que sur les avions, des volets permettent de modifier la portance des ailes pour virer monter... sur l'hélicoptère, comme sur les [[éolienne]]s, on modifie le pas et l'inclinaison des pales.
Cependant, il existe une différence. Si sur l'avion on agit individuellement sur chaque [[gouverne]], sur l'hélicoptère on contrôle la portance d'une pale suivant sa position par rapport à l'appareil. C'est le rôle du [[plateau cyclique]], pièce principale du dispositif de commande de vol.
'''Vol stationnaire.'''
Le rotor de l'hélicoptère étant entraîné à vitesse constante, les déplacements verticaux de l'hélicoptère sont obtenus par la seule modification du pas des pales. À ce stade du vol, la portance des pales reste identique sur un tour du rotor.
Il existe une position où la portance globale s'oppose exactement au poids de l'appareil : l'hélicoptère peut rester immobile. Si elle lui est inférieure, l'appareil descend. Si elle est supérieure, il monte.
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Image:helico_stationnaire.jpg|Equilibre en vol stationnaire
Image:helico_basculement.jpg|Déséquilibre
Image:helico_avance.jpg|Déplacement stabilisé
</gallery>
</center>
'''Vol en translation.'''
Pour que l'hélicoptère avance il faut une force à composante horizontale. Si on augmente la portance des pales lorsqu'elles passent derrière le rotor, leur plan de rotation s'incline vers l'avant, grâce à une articulation en battement reliant chaque pale à l'axe de rotation, et l'inclinaison de la portance produit la composante horizontale nécessaire. Il reste toutefois une composante verticale principale qui s'oppose au poids permettant le maintien en l'air, et la composante horizontale motrice engendre le mouvement d'avancement, donc accélération jusqu'à une vitesse où la traînée globale (résistance à l'avancement de l'hélicoptère) s'équilibrera avec la composante motrice.
Le principe est le même quelle que soit la direction de déplacement souhaitée.
=== Un cas de vol particulier et spécifique, la panne moteur===
En cas de panne du/des moteur(s), le pilote d'hélicoptère doit se poser en [[autorotation]], c'est un cas de vol spécifique à l'hélicoptère mais aussi à l'autogyre.
Cette manœuvre peut s'apparenter au vol plané en avion.
Il s'agit pour le pilote d'effectuer les actions suivantes :
'''Mise en autorotation '''
Il s'agit pour le pilote de baisser rapidement le pas général (jusqu'à la butée de plein petit pas si nécessaire), puis ensuite de maintenir un régime rotor dans la plage autorisée (indiqué sur l'instrument tachymétrique correspondant) d'après le manuel de vol du constructeur de l'appareil.
'''Descente'''
Il faudra ensuite conserver une vitesse horizontale de l'ordre de 50 à 70 kt pendant la descente (vitesse, appelée Vy, variant selon les machines). Le pilote peut prendre la vitesse qu'il souhaite, mais c'est à Vy que la puissance nécessaire au vol en palier est la plus faible et que donc, en autorotation, le taux de chute sera le plus faible (le taux de chute sera tout de même de l'ordre de 1500 à 2000 ft/min). Le pilote devra alors choisir un secteur d'atterrissage adapté pour se poser avec une composante de vent de face (c’est-à-dire avec un vent de secteur avant de plus ou moins 30°).
'''Atterrissage'''
À une hauteur sol dépendant de plusieurs facteurs (le type d'hélicoptère, le taux de descente, de la vitesse propre et aussi de la vitesse sol finale recherchée), il faut ensuite réaliser un flare en cabrant plus ou moins la machine. Le flare va permettre de diminuer la vitesse horizontale et la vitesse verticale afin de pouvoir réaliser un atterrissage, soit glissé en sécurité, soit posé à plat si le sol ou l'environnement ne permet pas un posé glissé.
Enfin à une hauteur comprise entre 3 ft et 10 ft (soit entre 1 m et 3 m) reprendre une assiette nulle ou très légèrement positive et soutenir la machine au pas général pour amortir le contact avec le sol en convertissant l'énergie cinétique du rotor en force de sustentation. L'art de l'autorotation réside dans le dosage de cette mise de pas : effectuée trop haut, l'appareil se retrouve sans tours rotor et tombe comme une pierre, effectuée trop tard ou pas bien dosée et l'appareil heurte le sol avec une vitesse verticale importante et peut être endommagé.
=== Les commandes de vol===
[[Image:Alouette-III-EPFL-01.jpg|thumb|Commandes d'une ''Alouette III'']]
Le pilote possède 3 systèmes principaux de commandes : le levier de pas cyclique (manche), le pas général (ou collectif) et les palonniers (pédales).
Le cyclique contrôle l’inclinaison du rotor principal en créant une modification de l'angle d'incidence des pales.
Le collectif contrôle l’angle de pas de toutes les pales, ce qui a pour conséquence de modifier la portance générée par le rotor.
Le palonnier augmente ou diminue l'incidence des pales du rotor de queue , et donc la force de poussée générée par celui-ci. Il faut bien avoir à l'esprit que la poussée du RAC doit permettre de compenser le couple généré par le rotor principal. Ainsi, toute variation de la puissance mise en jeu sur le rotor principal, donc de la position du collectif, nécessite une action au palonnier.
Tout ceci fait que l’hélicoptère est une machine incroyablement complexe du point de vue aérodynamique comme nous l'avons vu plus haut mais c'est aussi et de très loin la plus manœuvrable.
=== Aspect technologique ===
* le [[rotor anti-couple|dispositif anti-couple]]
* le [[plateau cyclique]]
* le [[rotor principal]]
==Principaux constructeurs==
* [[:Catégorie:Constructeur d'hélicoptères]]
<!--=== De nos jours ===
Le constructeur européen [[Eurocopter]], filiale à 100 % du [[European aeronautic defence and space company|groupe EADS]], est aujourd'hui leader mondial sur le marché des hélicoptères. L'Europe possède à elle seule 5000 hélicoptères. Les hélicoptères se spécialisent (caméra de détection, etc.) et de nouveaux concepts/prototypes sont testés. PUBLICITÉ INDÉSIRABLE, CHIFFRE SANS RÉFÉRENCES -->
<!-- Suggestion de présentation des annexes. Aide : http://fr.wikipedia.org/wiki/Aide:Notes et références -->
== Notes et références de l'article ==
<references/>
== Voir aussi ==
{{Autres projets|wikt=hélicoptère|commons=Category:Helicopters}}
=== Articles connexes ===
* [[Liste des hélicoptères civils et militaires]]
* [[Avion]]
* [[Instruments de vol]]
* [[Autorotation]]
* [[Hélicoptère radiocommandé]]
* [[Raul Pateras Pescara]]
* [[Eurocopter]]
* [[V-22 Osprey]]
* [[Voilure tournante]]
* [[Gyroplane]]
* [[Autogire]]
* [[Picoo Z]] : un autre principe de fonctionnement et pourtant, il vole !
=== Bibliographie ===
* René Mouille, « Des capots aux moyeux [[rotor]]s : des [[hélicoptère]]s presque en plastique », dans ''[[Revue aerospatiale]]'', N° hors série 20 ans d'Aerospatiale, janvier 1990
* {{fr}} Henri-James Marze ([[Eurocopter]] France), Jean-Jacques Philippe ([[ONERA]]), « L'[[hélicoptère]] silencieux, un programme de recherches en cours, une réalité de demain », dans ''[[Nouvelle revue Aéronautique et Astronautique]]'', N° 2, juin 1994, {{ISSN|1247-5793}}.
* Bernard Bombeau, « Hélicoptères : La genèse de [[Léonard de Vinci]] à [[Louis Charles Breguet|Louis Breguet]] », 364 pages, {{ISBN|12708992058}}. Le livre contient des erreurs sur Raoul Pateras-Pescara (1890 1966) et ses hélicoptères.
* [[Christian de Pescara]] (AAMA), « Les inventions du marquis de Pescara », dans ''Pégase'', n°126, octobre 2007, {{ISBN|0399-9939}}.
* J. Gordon Leishman, « Principles of Helicopter Aerodynamics », {{ISBN|9780521858601}}.
* {{ouvrage|éditeur=Editions Mission Spéciale Productions|titre=La fabuleuse histoire de l'hélicoptère : un siècle de voilures tournantes|auteurs=Philippe Poulet, Frédéric Ogeret|année=2007| lieu=Paris 312 pages - 40 dessins techniques et des centaines de photographies - [http://www.helicopassion.com voir détails www.helicopassion.com]| langue=français}}
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