pourquoi un hélicoptère ne peut-il pas voler plus vite qu’il ne le fait ?

dans les paragraphes suivants, les raisons de cela seront discutées en détail. Pour faciliter l’explication, toutes les descriptions seront basées sur un simple système de rotor à deux pales , qui tourne dans le sens inverse des aiguilles d’une montre lorsqu’il est vu d’en haut. Cela fait que la pale qui avance sur le côté droit de l’avion se balance vers l’avant de l’hélicoptère.
Les explications seront délibérément gardées assez basiques., Pour les plus avancés, veuillez ne pas envoyer d’e-mail en disant qu’il y a plus que ce qui a été déclaré. Cependant, faites un commentaire si vous considérez que l’une des explications est fondamentalement fausse.
Il y a un certain nombre de facteurs qui régissent la vitesse maximale d’un hélicoptère :
la traînée en aérodynamique, la traînée est la force opposée à la poussée. La traînée est présente dans les hélicoptères en deux types principaux:
A. traînée Parasite la traînée Parasite est la force de traînée créée par les composants qui font saillie dans le flux d’air autour de l’hélicoptère., Parce que cette traînée s’oppose à la poussée, elle réduit la quantité de poussée disponible pour rendre l’hélicoptère plus rapide. Parasite glisser comprend le train d’atterrissage, les antennes, les capots, portes, etc. La forme du fuselage produira également une traînée parasite. Sur les hélicoptères ultérieurs où le constructeur a tenté d’augmenter la vitesse de l’hélicoptère, le train d’atterrissage est rétractable pour réduire la quantité de traînée parasite produite., Généralement, pour une structure donnée, la quantité de traînée parasite est proportionnelle à la vitesse de passage de la structure dans l’air et, par conséquent, la traînée parasite est un facteur limitant à la vitesse.
B. dragage du Profilla traînée du profilé est la traînée produite par l’action des pales du rotor dans le flux d’air venant en sens inverse. Si une pale de rotor a été coupée en deux de l’avant de la pale (bord d’attaque) à l’arrière de la pale (bord de fuite), la forme résultante en regardant la section transversale est considérée comme le « profil »de la pale., Pour qu’une pale de rotor produise une portance, elle doit avoir une épaisseur allant de la peau supérieure à la peau inférieure, appelée « cambrure » de la pale. En termes généraux, plus le carrossage est grand, plus la traînée du profil est grande. En effet, le flux d’air venant en sens inverse doit se séparer davantage pour passer sur les surfaces de la pale du rotor. Le profil de pale pour un hélicoptère donné a été conçu comme un compromis entre produire une portance suffisante pour que l’hélicoptère remplisse tous ses rôles et minimiser la traînée du profil., Pour modifier la portance produite par le système de rotor, l’angle d’attaque doit être modifié. À mesure que l’angle d’attaque augmente, la traînée du profil augmente également. Ceci est généralement appelé « traînée induite », car la traînée est induite en augmentant l’angle d’attaque.
avez – vous déjà coincé votre main par la fenêtre en voyageant dans une voiture? Si oui, avez-vous remarqué que si vous avez gardé votre main à plat avec votre pouce en tête, vous pouvez garder votre main dans cette position assez facilement avec un certain effort. Que se passe – t-il si vous tournez votre main pour que votre paume soit tournée vers le vent?, Ce n’est pas aussi facile maintenant de garder la main immobile et cela nécessite beaucoup plus d’efforts pour la garder là. Cela peut être lié à la traînée de profil et à la traînée induite.
décrochage de la lame en retrait pour comprendre le décrochage de la lame en retrait, il faut d’abord comprendre une condition appelée »dissymétrie de portance ». Considérez un hélicoptère en vol stationnaire dans les airs et à une vitesse au sol nulle. Le pilote maintient un angle de tangage constant de la pale avec le levier de commande de tangage collectif et l’avion est à une hauteur constante du sol., La vitesse du flux d’air au-dessus de la lame qui avance et de la lame qui recule est égale.
Si la pointe de la lame qui avance se déplace à 300 mph, la pointe de la lame qui recule doit également se déplacer à 300 mph. La vitesse du flux d’air sur la pale est progressivement réduite à mesure que nous regardons de plus près vers l’extrémité racine de la pale (vers le moyeu du rotor) à mesure que la distance que le point observé doit parcourir autour du cercle est réduite.,
Dans cette condition, la quantité de portance générée par chaque pale est la même car la quantité de portance produite est fonction de la vitesse et de l’angle d’attaque. Cependant, si l’hélicoptère commençait à avancer, la vitesse du flux d’air au-dessus de la pale qui avance serait augmentée de la vitesse avant lorsque la pale se déplace dans la direction opposée au vol.,avant à 100 mph, alors le flux d’air à la pointe de la lame avancée serait:

vitesse induite par la rotation des pales:	300 mph
Plus la vitesse du vol avant:	100 mph
vitesse effective totale à la pointe:	400 mph

au niveau de la pale en retrait, la vitesse est réduite de la quantité de vitesse vers l’avant car la pale se déplace dans la même direction que le flux d’air créé par le vol vers l’avant., Ainsi, la pointe se déplace maintenant efficacement à 200 mph, soit la moitié de la vitesse de la lame qui avance. D’après la formule de portance, on sait que la quantité de portance produite varie en tant que carré de vitesse. D’après l’exemple ci-dessus, cela signifie que la lame qui avance produira quatre fois plus de portance que la lame qui recule. Si cette situation n’était pas corrigée, l’hélicoptère ne pouvait pas avancer en ligne droite lors d’une tentative de vol vers l’avant. (Il serait en fait cabrer, mais c’est une autre histoire!,)
pour corriger cela, le système de rotor est autorisé à » battre  » de sorte qu’une pointe de pale peut s’élever au-dessus de l’autre par rapport au plan de rotation du rotor. Cela a pour effet de réduire la portance sur la lame qui avance et d’augmenter la portance sur la lame qui recule. La portance sur les deux pales est alors égalisée.
maintenant que nous comprenons la « dissymétrie de portance », nous pouvons regarder le décrochage de la lame en retrait.Vous vous souviendrez que la lame qui recule a une vitesse de flux d’air plus faible que la lame qui avance en vol avant., Si nous devions accélérer notre hélicoptère de l’exemple ci-dessus à 300 mph, alors la pale qui avance aurait une vitesse de flux d’air de 600 mph et la pale qui recule serait nulle. Pour que la lame produise de l’ascenseur, elle doit avoir un peu de flux d’air dessus, donc dans ce cas, la lame « décrocherait ». Le décrochage est une condition où il y a une rupture du flux d’air laminaire lisse sur les surfaces d’un profil aérodynamique (pale de rotor).
chaque pale entrant dans un État de décrochage alors qu’elle passait sur le côté gauche de l’hélicoptère, le vol vers l’avant n’a pas pu être maintenu à cette vitesse., Avant que la lame ne cale réellement, elle produirait une série de vibrations dures connues sous le nom de « buffeting ». Lorsqu’un constructeur produit un nouvel hélicoptère, la vitesse à laquelle ce choc se produira est établie pendant les essais en vol et un chiffre inférieur est publié par la suite, communément appelé VNE ou Velocity – Never Exceed .Cela établit une marge de sécurité inférieure à la vitesse où le décrochage de la lame peut se produire.

inversion du flux D’Air l’inversion du flux d’air se produit normalement avant le décrochage de la lame., Vous vous souviendrez que la vitesse du flux d’air est progressivement réduite le long d’une lame d’être le plus élevé à la pointe, au plus bas à l’extrémité de la racine.
Si la vitesse est 300mph à la pointe, il est possible pour la vitesse aussi faible que 100 mph à la racine. Par conséquent, lorsque les vitesses en avant aussi bas que 100 mph (env. 87 Kts) sont rencontrés, l’extrémité racine de la lame est effectivement calée. Lorsque des vitesses plus élevées sont tentées, le flux d’air à travers l’extrémité racine de la lame peut en fait s’inverser et se déplacer du bord de fuite au bord d’attaque., En effet, la vitesse du flux d’air produite par la vitesse avant est supérieure à celle produite par la rotation des pales du rotor. L’inversion du flux d’air est contre-productive pour produire une poussée de levage et de rotor.
pour réduire les effets des variations de portance de la racine à la pointe d’une lame, le fabricant tordra la lame sur sa longueur ou appliquera un cône à la lame.Twist est la réduction de l’angle d’attaque de la racine à la pointe. Rappelez-vous que la portance augmente avec la vitesse et l’angle d’attaque?, Parce que la pointe se déplace plus vite que la racine, l’angle d’attaque doit être réduit vers la pointe pour maintenir la même quantité de portance à la pointe et aux extrémités de la racine. La conicité est la réduction progressive de la largeur d’une lame du bord d’attaque au bord de fuite. Une ligne droite tracée du centre du bord d’attaque au centre du bord de fuite est appelée « ligne D’accord ». En réduisant la ligne de corde de la racine à la pointe, moins de surface est disponible pour que le flux d’air agisse pour produire de la portance.,
sur les hélicoptères à grande vitesse (Westland Lynx), l’extrémité racine de la lame est un longeron de lame et une zone de fixation uniquement. La forme de l’aérofoil ne démarre qu’à plusieurs pieds du centre du système de rotor. Ceci est fait pour réduire les effets de l’inversion du flux d’air en plaçant la surface de production de portance plus loin là où la vitesse de rotation est plus élevée.
compressibilité de l’Air L’Air est un gaz et est donc conforme aux propriétés d’un gaz, à savoir la capacité à être comprimé., Lorsque l’on étudie l’aérodynamique cependant, l’air doit également être considérée comme ayant certaines propriétés d’un fluide. Un fluide a beaucoup moins de compressibilité qu’un gaz.

lorsque le flux d’air au-dessus d’une pale de rotor frappe le bord d’attaque, il est divisé en deux flux, qui passent ensuite au-dessus et au-dessous de la pale. À des vitesses plus basses, cette action de fractionnement se produit relativement facilement nécessitant peu d’énergie. À mesure que les vitesses augmentent, l’air frappant le bord d’attaque a tendance à être comprimé avant de se séparer en deux flux. Pensez à cela comme gifler votre main sur une surface d’eau., Si vous coupez votre main dans l’eau, comme un point de karaté, vous pouvez séparer l’eau assez facilement. Si vous frappez votre main ouverte sur l’eau cependant, il faut beaucoup plus de force pour submerger votre main. Le flux d’air au bord d’attaque est très similaire. Comme l’air au bord d’attaque est progressivement comprimé, il faut beaucoup plus de poussée du rotor pour que la pale sépare le flux d’air en deux flux.
conception de bâton de commande cyclique les concepteurs D’hélicoptères essaient toujours d’adapter plus d’équipement dans le cockpit d’un hélicoptère pour satisfaire les demandes du marché., En même temps, ils essaient de minimiser le poids de l’avion afin qu’il puisse transporter et soulever plus. Lors de la conception des postes de travail pilot et copilots, les concepteurs tentent de placer les commandes dans une position où l’équipage peut facilement et confortablement actionner toutes les commandes sans atteindre ou étirer excessivement. Cela limite la quantité de mouvement disponible au niveau du manche cyclique.,
Les concepteurs pourraient facilement organiser les commandes de telle sorte que de très petites quantités de mouvement de bâton étaient nécessaires pour le vol normal, mais cela rendrait le contrôle en vol stationnaire très difficile car les commandes seraient super sensibles aux petites entrées. Pour cette raison, les commandes sont disposées de sorte qu’un mouvement de commande raisonnable est disponible, généralement 6-8 pouces de mouvement de bâton selon le modèle d’avion particulier.
Puissance Moteur Disponible le système moteur d’un hélicoptère est nécessaire pour fournir de l’énergie pour une gamme de demandes, pas seulement le système de rotor., Dans le système de rotor, la poussée est nécessaire pour surmonter la traînée. À mesure que la vitesse augmente, il en va de même pour la traînée. Si plus de puissance est disponible pour surmonter la traînée, l’hélicoptère peut potentiellement voler plus rapidement.
résumé on peut voir qu’à partir de ces facteurs, il est très difficile pour les concepteurs d’hélicoptères d’augmenter la vitesse maximale d’un hélicoptère car de nombreux facteurs échappent à leur contrôle. De nombreuses recherches et développements ont eu lieu dans des domaines tels que la réduction de la traînée, de meilleures conceptions de pales de rotor et l’augmentation de la puissance disponible du moteur.