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La sécurité d'un vol est assurée essentiellement par le commandant de bord, en effet le pilote en charge de son vol doit préparer au mieux celui-ci, en prenant en compte l'ensemble des éléments constitués par : les trajectoires à suivre, les altitudes mini et maxi qu'il pourra tenir ou encore les messages d'aérodromes (NOTAM) qui peuvent fournir des informations essentiels.

La connaissance de la météorologie au moment du départ et l'évolution prévue durant le vol sont également des éléments clés qui garantissent au pilote de pouvoir évoluer durant tout son trajet dans des conditions favorables de visibilité ou encore de vent.

Mais il reste un élément des plus essentiel, le type d'hélicoptère sur lequel volera le pilote et son passager !
 

Robinson 104 ou Audi G2 ?

Jusqu'à ces dernières années, un pilote était formé en grande majorité sur l'hélicoptère Robinson R22, hélicoptère biplace qui à vu des milliers de pilotes être formé sous son rotor bipale!

Cette hélicoptère fête aujourd'hui ses 40 ans, preuve qu'il était bien née, certainement? Mais surtout, pas ou peu de concurrence au fil des années et une proposition minimaliste au point de vu ergonomie, design, performance et sécurité.

Il y a 40 ans la ceinture de sécurité n'était pas obligatoire à bord des automobiles, on ne parlait pas encore d'ABS, AirBag, Système de correction de trajectoires... alors le Robinson R22 avait bien sa place comme premier hélicoptère de formation au monde.

Nous n'imaginerions pas de nos jours apprendre à conduire dans une auto-école, qui proposerait comme véhicule une Peugeot 104... surtout si par la suite il faut se retrouver avec son permis toujours dans cette Peugeot 104 et avec sa famille à bord à parcourir routes et autoroutes.

Non, nous ne choisirions pas cette auto-école ni cette automobile, alors quand on parle apprentissage de l'hélicoptère au 21ème siècle, il faut ni plus ni moins penser la même chose...pourquoi ne pas bénéficier des dernières technologies pour l'aide au pilotage, le confort et surtout la sécurité?

Il y a encore quelques années l'offre n'existait pas, mais aujourd'hui un tournant est pris et il est due à un Français, Monsieur Bruno Guimbal.

Depuis ce début d'année, son entreprise, Guimbal Hélicoptères, est devenue numéro 1 Mondial de la vente d'hélicoptère biplace!

Ce succès est simple, son hélicoptère, le Cabri G2 est tout simplement doté des meilleurs technologies de sécurité et offre au pilote le meilleur pour sa formation puis pour son usage privé.

Vous avez toujours rêvé de piloter un hélicoptère ? Sachez que piloter un hélicoptère ou de manière générale, toute sorte d’aéronefs, exige un ensemble de compétences particulier, différent du pilotage d’avion ou d’engin volant. En effet, les avions ont besoin de se propulser vers l’avant pour que l’air se déplace sur leurs ailes et créer ainsi une force ascendante. Tandis qu’un hélicoptère repose sur une mécanique utilisant des lames rotatives. Piloter un hélicoptère demande l’utilisation des deux mains et les deux pieds. Cet article vous aide à comprendre comment fonctionne un hélico et à connaître les bases du pilotage d’hélicoptère.

Les commandes de vol d’un hélicoptère

Voici quelques-unes des commandes de base que vous devez absolument connaître avant de monter à bord d’un hélicoptère. L’hélicoptère possède quatre systèmes principaux de commandes :

• Le « collectif » (c’est-à-dire la commande de « pas général » ou de « pas collectif » des pales du rotor principal) est le levier situé à gauche du pilote.

• La commande des gaz est une poignée située sur le levier de pas collectif.

• Le  manche cyclique (aussi appelé manche à balai) est situé entre les jambes du pilote.

• Le palonnier est la commande située aux pieds du pilote.

Le pas général (collectif) se commande de la main gauche.

• Le levier du collectif se manœuvre de haut en bas dans un plan vertical. Levez le collectif pour que l’hélicoptère puisse monter et baissez le levier pour le faire descendre. C’est cette commande qui agit sur la trajectoire verticale de l’hélicoptère. Il contrôle l’angle de pas de toutes les pales, ce qui a pour conséquence de modifier la portance générée par le rotor situé en haut de l’hélicoptère.

• La commande des gaz se manœuvre, en fait, comme la poignée de gaz d’une moto. La commande de gaz a pour effet de faire varier la puissance du moteur. Si vous levez le collectif, il faudra en même temps lever cette poignée pour donner plus de puissance. Et vice versa. Si vous abaissez le collectif, il faudra diminuer la vitesse du moteur, donc il faudra baisser la poignée. La poignée des gaz est directement liée à la position du levier de pas collectif, de telle sorte que les tours par minute soient alignés sur le collectif. Il faut donc ajuster ces deux commandes au moment nécessaire, mais rassurez vous la très grande majorité des hélicoptères sont équipés d'un système de régulation automatiques des tours rotors. Ainsi le pilote n'a plus cette contrainte supplémentaire de gestion des tours.

Le manche cyclique est tenu de la main droite.

La poignée ressemble à une manette de jeu, mais elle est beaucoup plus sensible, faites donc des mouvements très doux.

• Faites avancer le manche cyclique pour que l’hélico avance et en arrière, vers vous, pour reculer, vers la droite pour tourner à droite et logiquement vers la gauche pour aller à gauche.

• Le manche cyclique fait basculer l’hélicoptère vers l’avant, vers l’arrière, vers la droite ou vers la gauche, il permet donc d'incliner l'appareil et par exemple d'effectuer les virages lors d'un vol en croisière ou de déplacer en translation latérale votre machine à partir du vol stationnaire.

les deux pédales du palonnier avec vos pieds.

Ces deux pédales (appelées le palonnier) contrôlent la direction dans laquelle se dirige l’hélicoptère.

• Appuyez lentement sur la pédale de gauche pour faire pivoter le nez de l’hélicoptère vers la gauche et appuyez lentement sur la pédale de droite pour faire pivoter le nez vers la droite.

• Les palonniers augmentent ou diminuent l’incidence des pales du rotor de queue. En d’autres termes, les palonniers sont les 2 pédales qui permettent à l’hélicoptère de faire une rotation à gauche ou à droite.

• Si un hélico n’avait pas de rotor de queue, il tournerait sans cesse dans le sens inverse du rotor principal. En effet le rotor principale, lorqu'il tourne, crée un couple de rotation sur la cellule de l'hélicoptère entrainant celle-ci dans le sens opposé de la rotation du rotor. Le rotor secondaire qu'est le rotor de queue permet donc d'empêcher cet effet indésirable.

Le décollage

Pour décoller normalement, suivez bien les instructions suivantes :

• Premièrement, assurez-vous que la manette des gaz permet est automatisée ou que votre régulation des tours permet de placer ceux-ci au régime normal permettant le vol.

• Levez le collectif tout doucement. Quand le pas des pales est suffisant, l'hélico s'allège et il est temps de commencer à appuyer sur la pédale de gauche (ou sur la pédale de droite pour les modèles non américains) pour éviter que l'hélicoptère ne pivote sur lui même (cette action sur la pédale permet de compenser l'effet de couple du rotor principal). Continuez à lever le collectif tout en appuyant sur la pédale de gauche. Appuyez davantage sur la pédale si l’hélico tourne vers la gauche ou vers la droite.

• L’hélicoptère doit décoller lentement. C’est le moment d’utiliser le manche cyclique. Continuez à lever le collectif et à appuyer sur la pédale, réglez le cyclique pour créer un équilibre au décollage. Poussez le manche cyclique légèrement vers l’avant pour aller vers l’avant.

• Comme l’hélicoptère change de direction (de monter, il passe à avancer) il est normal qu’il tremble un peu. Poussez encore un peu le manche à cyclique vers l’avant pour s’assurer que vous allez vers l’avant. Le phénomène qui provoque les tremblements est appelé la « portance translationnelle effective » ou en anglais le ETL, effective translational lift. Cette effet procurera un gain de puissance à l'hélicoptère, et la vitesse d'avancement stabilisera votre hélico. Notons que le vol sans mouvements (stationnaire) à 2 ou 3 mètres du sol est très difficile à réaliser, du moins au début de votre formation.

• Une fois que vous avez décollé, relâchez légèrement la pression sur le manche à balai. L’hélico doit normalement commencer à monter et prendre de la vitesse. À ce moment-là, vous utiliserez les commandes pour équilibrer l’hélico. La plupart des manœuvres en vol de croisière ne sont qu’une maîtrise des 3 commandes en même temps, principalement le manche cyclique et le collectif.

Le vol stationnaire 

indispensable au vol en hélicoptère, il fait partie du décollage ou de l’atterrissage et se situe à 2 ou 3 mètres du sol au niveau du « coussin d’air » généré par le rotor. C’est un équilibre. Pour arriver à faire un vol stationnaire, il faut pouvoir maîtriser cet équilibre à l’aide des 3 commandes : le manche cyclique, le collectif et le palonnier. Un instructeur vous expliquera comment contrôler ces commandes et vous pourrez voir leurs fonctions une par une puis ensemble. Il vous faudra connaître le temps de réaction d’un hélicoptère, c’est-à-dire le temps qui s’écoule entre le moment où vous bougez une commande et le moment où l’hélicoptère réagit, l'inertie.

La montée et la descente

Pour monter et descendre avec les différentes vitesses, consultez votre manuel d’utilisation de pilotage. Cela dépend principalement du terrain. Maintenez une vitesse de 15 à 20 nœuds pour monter rapidement. Poussez doucement le collectif vers l’avant et faites attention de ne pas dépasser la limite jaune du cadran.

L’atterrissage

Atterrissez en visualisant toujours l’endroit où vous voulez atterrir. Pour réussir votre atterrissage il vous faudra contrôler l’équilibre, le vol stationnaire mais vous devrez aussi faire preuve de prudence et de précisions, surtout si vous décidez de vous poser dans une zone de dimensions restreintes.

• Survolez la zone d’atterrissage à environ 200 à 500 pieds d’altitude et à environ 300 mètres de distance de la zone d’atterrissage.

• Vérifiez votre indicateur de vitesse. À une distance d’environ 200 mètres de la zone d’atterrissage, réduisez votre vitesse à 40 nœuds et commencez votre descente. Ne descendez pas trop vite. Il faut que votre vitesse de descente soit inférieure à 300 pieds par minutes.

• Plus vous vous approchez de la zone d’atterrissage, plus vous devez ralentir. Passez de 40 nœuds à 30 nœuds, puis à 20 nœuds. Il est probable que vous ayez à élever le nez de votre appareil pour diminuer de vitesse. Attention : vous aurez à ce moment-là une vue restreinte de la zone d’atterrissage.

• Approchez-vous de la zone d’atterrissage, toujours en avançant. Si vous n’avancez plus, donc si vous restez en vol stationnaire, il vous sera beaucoup plus difficile de contrôler les mouvements de l’appareil et il vous sera donc plus difficile de vous poser. Une fois que vous êtes exactement au-dessus de la zone d’atterrissage, vous devez voir la piste sous le nez de l’appareil, tout en réduisant l’altitude à l’aide du collectif. Juste avant de toucher le sol, réduisez le taux de descente. Un atterrissage est parfait si vous avez mis à zéro en même temps la hauteur, la vitesse et le taux de descente.

• Une fois que vous avez touché le sol, procédez à l'arrêt du moteur et des pâles en suivant votre check-list et vérifiez que le frein de stationnement est bien serré.

Aérodynamique des hélicoptères

Les études d’aérodynamique appliquée sur les voilures tournantes menées dans le département d'Aérodynamique appliquée  concernent l’analyse des écoulements autour de l’hélicoptère complet ou du convertible, de leurs composants isolés (fuselage, rotor, fenestron), ainsi que l’analyse des interactions entre les différents composants par l’intermédiaire des sillages complexes qui se développent autour de l’appareil. A cette fin, des méthodes de calcul performantes et des essais en soufflerie sont mis en œuvre pour la prévision et l’optimisation des performances des hélicoptères, tout en respectant les contraintes acoustiques et structurales imposées. Des essais en vol permettent également une vérification « échelle 1 » des résultats obtenus en soufflerie ou par calculs.

es méthodes de calcul utilisées pour la définition de géométries de pales sont nombreuses en raison de la complexité des phénomènes à prendre en compte dans l’optimisation aérodynamique des performances du rotor tout en diminuant les vibrations et le bruit. Les premiers stades de l’optimisation sont réalisés avec des méthodes simples de ligne portante avec prise en compte de la déformation des pales, complétées par des calculs CFD visqueux (résolution des équations de Navier-Stokes) avec le logiciel elsA pour affiner la solution, et des calculs simulant les interactions avec le sillage de géométrie complexe pour l’étude des phénomènes acoustiques. Des travaux sont en cours pour étendre la capacité des méthodes basées sur la théorie des singularités, en particulier pour coupler ces méthodes lagrangiennes aux méthodes CFD eulériennes.

Pour l’étude fine de l’écoulement autour de l’hélicoptère complet ou de ses composants (fuselage, rotor, fenestron), l’état de l’art actuel est le calcul Navier-Stokes instationnaire permettant de représenter avec une assez bonne fidélité les caractéristiques principales de l’écoulement visqueux qui se développe autour de l’appareil. Cela nécessite de faire appel à des techniques numériques avancées (ALE, Chimère), qui nécessitent des moyens de calcul lourds. Des techniques de couplage entre le calcul de l’aérodynamique du rotor et sa dynamique sont également nécessaires pour représenter correctement la complexité des phénomènes : couplage itératif faible, couplage fort consistant en temps. Pour des études mettant en œuvre des phénomènes turbulents instationnaires complexes (décrochage dynamique par exemple), des méthodes couplées RANS-LES peuvent être mises en œuvre.

De nombreuses maquettes sont utilisées pour réaliser les études expérimentales d’hélicoptères dans les différentes souffleries de l’Onera.

Les différentes géométries de rotors sont préférentiellement essayées à grande échelle (diamètre rotor=4,20m) dans la soufflerie S1MA de Modane jusqu’aux conditions de vol à grande vitesse. Les pales sont en général fortement instrumentées en capteurs de pression instationnaire.

Pour l’étude des interactions aérodynamiques, des maquettes complètes d’hélicoptères sont utilisées dans la soufflerie F1 du Fauga. Les mesures réalisées comprennent les pressions stationnaires et instationnaires, ainsi qu’une exploration du sillage par PIV (Vélocimétrie par imagerie de particules).

Les études concernant le décrochage dynamique des profils sont menées dans la soufflerie F2 du Fauga, qui est équipée de parois en verre permettant une grande accessibilité optique. La vélocimétrie laser 3 composantes installée dans la soufflerie, ainsi qu’un système de PIV permettent une exploration étendue du champ de vitesse et de la turbulence. Des mesures de pressions stationnaires et instationnaires, de frottement (par fils chauds et films chauds) sont également réalisées. Au cours d’études récentes, une technologie de réduction du décrochage dynamique au moyen de générateurs de tourbillons mécaniques amovibles (DVG pour Deployable Vortex Generator) a été testée avec succès dans cette soufflerie.

Les hélicoptères à voilures convertibles

Fort de l’expérience acquise dans la définition du rotor Eurofar en 1988, le département a contribué activement aux études menées en Europe depuis plusieurs années en participant à plusieurs programmes de recherche (Adyn, Dart, Tiltaero), qui s’articulent autour de la configuration ERICA, proposée par Agusta. Actuellement, les activités sur les convertibles sont centralisées dans le projet européen Nicetrip, au cours duquel une maquette motorisée complète du concept ERICA doit être testée à basse vitesse dans la soufflerie du DNW-LLF (2013) et ultérieurement à grande vitesse dans la soufflerie S1MA de l’Onera.

Les activités de l'unité H2T, dans le cadre de ces projets, concernent des études d’optimisation aérodynamique et aéroacoustique (en collaboration avec le département DSNA) du rotor, ainsi que l’analyse des interactions qui existent entre le rotor, la nacelle et les ailes pour différentes phases de vol du convertible. Les méthodes de calcul utilisées sont une application directe de l’acquis existant sur les hélicoptères.