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Voilure tournante d'un hélicoptère

Les aéronefs à « voilure tournante » sont des aérodynes dont la sustentation est assurée par la rotation d'un ou plusieurs rotors. L'hélicoptère équipé d'un rotor principal assurant également sa propulsion et d'un rotor anticouple en queue, est, de loin, le représentant le plus courant de cette catégorie, mais il existe de nombreuses autres configurations, telles que l'autogire.

Les autres aérodynes (avions et planeurs) sont dits à « voilure fixe ».

Classification des aérodynes à voilure tournanteModifier

Le rotor et le système de commande (pas cyclique et pas collectif) des pales est la partie la plus complexe de l'hélicoptère. Les progrès obtenus sur la construction des pales permettent de privilégier la configuration à un seul rotor, même pour les hélicoptères lourds. La simplification du système de commande compense les avantages des configurations bi-rotors sur l'encombrement et l'absence de rotor anticouple d'autant qu'ils nécessitent un système de couplage ou de synchronisation des rotors.

Principales configurations des aéronefs à voilure tournante
Catégorie Configuration Particularité(s) Illustration

Autogires :
à décollage sur piste
à décollage court
à décollage vertical

Sustentation par rotor libre. Propulsion par hélice. L'axe rotor est incliné vers l'arrière par rapport au plan de vol. Absence de couple rotor. Vol stationnaire impossible.

Ces trois types se différencient par le système de lancement du rotor mais sans modification de la silhouette générale.

 
Autogire Cierva C-6 exposé au Musée de l'air de Madrid, Espagne.

Planeur autogire Sustentation par rotor libre. Décollage assisté par treuil. Développé par l'Allemagne pendant la Deuxième guerre mondiale, il a été utilisé pour des missions d'observation.  
Planeur autogire Focke-Achgelis Fa 330 exposé au Musée de l'air de Dayton, Ohio, États-Unis.
Hélicoptère mono-rotor et rotor anticouple Sustentation et propulsion par un seul rotor. Petit rotor anticouple à la queue. Les deux rotors sont entraînés à vitesse constante par le groupe motopropulseur. Configuration la plus courante des hélicoptères en service opérationnel de la fin du XXe et début du XXIe siècle.  
Hélicoptère SA330 Puma construit par Westland, UK, sous licence Aérospatiale, France.
Hélicoptère bi-rotors en tandem Sustentation et propulsion par deux rotors contrarotatifs à l'avant et à l'arrière du fuselage. Synchronisation nécessaire si les rotors sont partiellement superposés. Configuration utilisée sur hélicoptères lourds lorsqu'un seul rotor ne pouvait suffire.  
Boeing CH-47 Chinook célèbre sous son sobriquet de « banane volante ».
Hélicoptère bi-rotors latéraux Sustentation et propulsion par deux rotors contrarotatifs placés aux deux extrémités d'une poutre de part et d'autre du fuselage. La poutre peut participer à la sustentation. Rotors synchronisés. Configuration utilisée sur hélicoptères lourds par des constructeurs soviétiques.  
Mil V-12, le plus grand hélicoptère construit.
Hélicoptère bi-rotors engrenants Sustentation et propulsion par deux rotors contrarotatifs dont les axes forment un V. Configuration intermédiaire entre rotors côte à côte et rotors coaxiaux. Rotors synchronisés avec précision. Configuration principalement utilisée par un constructeur américain.  
Prototype construit par Kaman, USA. On distingue bien les deux rotors engrenants.
Hélicoptère bi-rotors coaxiaux Sustentation et propulsion par deux rotors contrarotatifs. Commande en lacet par différenciation du pas collectif et cyclique entre les deux rotors. Configuration pratiquement abandonnée en raison de la complexité de la tête de rotor.  
Kamov Ka-31. On note la complexité de la tête du rotor.
Girodyne
(combiné hélicoptère)
Sustentation par rotor. Propulsion par hélice ou réacteur. Plan de rotation du rotor sensiblement horizontal en vol de croisière pour diminuer la traînée. Configuration utilisée sur projets pour tenter de combiner les avantages de l'hélicoptère et ceux de l'avion.  
Le XH-59A, appareil expérimental de Sikorsky équipé de réacteurs.
Convertiplane Groupe motopropulseur basculant. Les hélices tournent dans le plan horizontal pendant les phases de décollage et d'atterrissage et assurent la sustentation. Elles tournent dans le plan vertical en croisière et assurent la propulsion. Configuration utilisée sur certains ADAV. La phase transitoire entre le vol stationnaire et le vol horizontal est difficile à gérer.  
Le V-22 Osprey est le seul convertible en service opérationnel
Hélicoptère mono-rotor à éjection de gaz L'absence de couple permet de supprimer le rotor de queue. Configuration dont le Djinn, développé par Aérospatiale reste le seul exemple de production en série. Le Gyroptère de 1910 était une tentative utilisant une pale unique, configuration reprise sur des petits prototypes de drones.  
Le SO.1221 Djinn reste le seul modèle du type à avoir été construit en série.
Quadrirotor Sustentation et propulsion assurée par quatre rotors disposés en croix, le plus souvent sur un même plan. Afin d'éviter à l'appareil de tourner sur lui-même sur son axe de lacet, deux hélices tournent dans un sens et les deux autres dans l'autre sens. C'est la configuration qui fut à l'origine des premiers vols stationnaires stables (Gyroplane Breguet-Richet). Solution retenue aujourd'hui pour des drones (voir Parrot AR.Drone), des jouets, ou des projets d'appareils de type convertiplane.  
Le X-UFO, jouet radio-commandé quadrirotor.

HistoriqueModifier

Le tableau ci-dessus rassemble les configurations relativement récentes et les plus utilisées. Les premiers hélicoptères ont souvent utilisé des configurations à rotors multiples, superposés ou répartis ou des rotors auxiliaires de direction pour des raisons de stabilité et surtout pour obtenir une sustentation suffisante alors que la construction de pales profilées de grande longueur n'était pas encore possible.

Notes et référencesModifier


AnnexesModifier

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BibliographieModifier

  • (en) J. Gordon Leishman, Principles of helicopter aerodynamics, Cambridge New York, Cambridge University Press, coll. « aerospace » (no 18), , 826 p. (ISBN 978-0-521-85860-1, lire en ligne).

Articles connexesModifier