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L'hélicoptère parfait: comprendre la conception des rotors coaxiaux

L'hélicoptère parfait: comprendre la conception des rotors coaxiaux


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Un rotor coaxial élimine le besoin d'un rotor de queue et crée une machine plus sûre et plus stable.

Afin de comprendre comment une conception avec deux rotors coaxiaux surpasse de loin les autres hélicoptères, nous devons examiner la physique en jeu.

La physique des hélicoptères

Pour les hélicoptères monorotor, le décollage est généré par la rotation du rotor principal. Cette rotation génère un couple autour de l'hélicoptère principal, ce qui fait tourner le fuselage principal dans la direction opposée. Les premiers ingénieurs ont conçu le rotor de queue pour contrer ce couple et maintenir la stabilité des hélicoptères. Les rotors de queue sont généralement des rotors beaucoup plus petits montés sur un axe perpendiculaire au rotor principal. En contrôlant la vitesse du rotor de queue, le pilote peut stabiliser l'engin et contrôler la direction de l'hélicoptère.

Le ralentissement du rotor de queue ferait tourner le corps de l'hélicoptère dans la direction opposée du rotor principal en raison d'un couple excessif dans cette direction. Accélérer le rotor de queue ferait le contraire. En plus de la direction, les pilotes d'hélicoptère peuvent contrôler le lacet de l'engin en ajustant l'angle du rotor de queue. En inclinant légèrement le rotor de queue vers le haut ou vers le bas, le pilote crée un bras de moment à travers l'hélicoptère, qui à son tour ajuste le lacet de l'engin.

Pourquoi une conception coaxiale est tellement meilleure

Maintenant que nous comprenons la mécanique de base des hélicoptères monorotor, nous pouvons commencer à voir pourquoi les rotors coaxiaux pourraient présenter certains avantages. En plaçant deux rotors sur un seul axe et en les faisant tourner dans des directions opposées, un couple net nul autour du corps principal de l'hélicoptère est créé, le maintenant très stable. Grâce à la fois à des moyens mécaniques et à des moyens électroniques, chaque rotor est parfaitement synchronisé et contrôlé pour annuler le couple net de l'autre rotor en temps réel. Cela permet à l'engin coaxial d'atteindre des capacités de vol stationnaire assez importantes par rapport à leurs frères monorotor.

Quand vous pensez aux hélicoptères, vous pensez au décollage vertical et à la capacité de planer. Supprimez ces aspects, et l'hélicoptère fonctionne de la même manière qu'un avion. En remarque, le décollage vertical n'est pas exclusif aux giravions. Cependant, les avions qui exploitent la capacité sans rotors - principalement le harrier jet - accomplissent la tâche avec beaucoup moins d'efficacité et de stabilité.

La capacité d'un hélicoptère à planer et à être stable est synonyme de sa qualité d'hélicoptère. Dans les conceptions coaxiales, la capacité améliorée de planer et de maintenir un vol stable permet finalement de meilleurs hélicoptères. De meilleurs hélicoptères signifient qu'ils sont plus faciles à contrôler et beaucoup plus sûrs pour les occupants. Théoriquement, si un rotor se cassait dans un système coaxial, l'engin pourrait encore être débarqué en toute sécurité.

Enfin, l'application de rotors coaxiaux signifie qu'il n'y a pas besoin inhérent pour l'engin d'avoir un gyroscope pour assurer la stabilité. Les effets de rotation des deux rotors fournissent un gyroscope presque parfait, améliorant une fois de plus la stabilité de l'engin.

Alors pourquoi ne voyons-nous pas plus d'hélicoptères coaxiaux? Ils ne sont pas sans défauts.

Problèmes avec les hélicoptères coaxiaux

Le premier défaut principal est que la synchronisation des deux pales de rotor doit être presque parfaite. Les changements de vitesse et de direction doivent être réalisés ensemble. Même le moindre défaut d'étalonnage rend l'avion instable et impossible à voler. Un défaut d'étalonnage est pire que vous ne le pensez probablement pour la capacité de l'engin à voler. Si le timing est suffisamment décalé, les hélicoptères coaxiaux ne produiront pas assez de portance pour même quitter le sol et finir par tourner sur le tarmac.

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En plus du besoin de précision dans le réglage des rotors, ces rotors ont tendance à ne pas être aussi réactifs qu'un seul giravion. Lorsque vous rendez un avion plus stable, vous rendez généralement des mouvements précis plus difficiles à réaliser - c'est un compromis constant en ingénierie aérospatiale. Bien que les hélicoptères coaxiaux soient sûrs et efficaces, ils ne sont pas bien adaptés aux applications où les pilotes ont besoin d'une maniabilité fine. Ils sont cependant parfaits pour les applications où un survol précis est nécessaire.

La conception du rotor coaxial est l'une des conceptions d'hélicoptère les plus importantes à ce jour. Bien qu'il ait ses inefficacités; il ne disparaîtra pas de sitôt. La stabilité de la conception est populaire au sein de la communauté des amateurs et même de nombreux hélicoptères militaires et de sauvetage à ce jour. Si vous conceviez un hélicoptère, quel design choisiriez-vous?


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