Tout au long de l'histoire des hélicoptères, diverses conceptions du système porteur ont été régulièrement proposées, mais une seule d'entre elles est devenue classique et a par la suite connu un développement important. D'autres solutions, offrant différentes options pour l'entraînement de l'hélice, la conception des pales, les fonctions, etc., ne pouvaient pas rivaliser avec elle. Souvent, un tel résultat d'un projet audacieux était dû à des lacunes et à des problèmes objectifs.
Classiques techniques
Le schéma classique de l'hélicoptère prévoit plusieurs solutions assez simples. Dans le fuselage de la machine est placée une centrale électrique avec une boîte de vitesses qui fournit un couple au rotor principal et au rotor de queue. Le rotor principal de grand diamètre est basé sur un plateau cyclique, qui permet un changement de portance et/ou de manoeuvre, et possède également plusieurs pales à allongement élevé.
Cette conception est relativement simple, elle est bien développée et se prête à une reconstruction et une mise à l'échelle faciles pour répondre aux exigences existantes. De plus, il est dépourvu de certains inconvénients, tels que la nécessité de sceller les joints dans les canalisations ou le risque de chevauchement des lames.
Cependant, il y a aussi des inconvénients. L'hélicoptère du schéma classique a des limitations sur la vitesse de vol horizontale liées aux spécificités de l'écoulement autour des pales du rotor. Dans certains modes, d'autres phénomènes négatifs peuvent se produire, comme un anneau de vortex. Avec un seul rotor principal, vous devez concevoir une poutre de queue longue et solide pour accueillir le rotor de queue.
Le développement du schéma classique a conduit à l'émergence d'hélicoptères multi-rotors avec placement longitudinal, transversal ou autre de plusieurs systèmes de roulements. Un schéma coaxial s'est généralisé, dans lequel deux vis d'aspect traditionnel sont assemblées sur une seule douille. En outre, le système de support classique et un certain nombre de ses unités sont devenus la base de plusieurs conceptions alternatives.
Hélice à réaction
L'hélicoptère monorotor est confronté au problème du couple réactif, et diverses solutions ont été proposées pour y faire face. Dans les années trente, l'idée d'un rotor avec un entraînement à réaction est apparue presque simultanément dans plusieurs pays. Une telle hélice n'est pas reliée au moteur à l'intérieur du fuselage et, par conséquent, ne l'oblige pas à tourner en sens inverse.
Le rotor à réaction se distingue par la présence de ses propres moteurs à l'extrémité des pales. L'hélice peut être entraînée par un turbopropulseur compact ou un statoréacteur. On connaît également des conceptions avec alimentation en gaz comprimés d'un moteur à turbine à gaz dans le fuselage vers les tuyères ou vers la chambre de combustion dans l'aube.
L'idée du rotor à réaction a reçu beaucoup d'attention dans les années cinquante et soixante; un certain nombre de projets pilotes ont été développés dans différents pays. Ils étaient proposés comme véhicules légers de type Dornier Do 32 ou B-7 ML. Hélicoptère de transport lourd Mile et Hughes XH-17. Cependant, aucun de ces échantillons n'a progressé au-delà de la production à petite échelle.
Le principal problème avec l'hélice du jet est la complexité du moyeu. Par son intermédiaire, du gaz comprimé et/ou du carburant doit être fourni à l'aube mobile, ce qui nécessite des moyens de transmission et d'étanchéité. Sur la pale elle-même, il est nécessaire de placer un moteur d'un type ou d'un autre, ce qui impose de nouvelles exigences à sa conception. Construire une conception robuste avec ces capacités s'est avérée trop difficile, et les avantages attendus ne pouvaient pas justifier l'effort.
Lames croisées
Dans les années trente, un soi-disant régime a été proposé. synchrocoptère. Ce concept propose l'utilisation de deux rotors bipales dont les moyeux sont placés à une distance minimale avec le carrossage de l'essieu vers l'extérieur. Les hélices doivent tourner l'une vers l'autre et la conception spéciale de la boîte de vitesses exclut le chevauchement des pales.
Le système de support synchrocoptère est capable de créer la portance requise et de fournir un vol dans les mêmes modes que le schéma classique. Il a l'avantage de pouvoir augmenter la poussée globale et la capacité de levage, et l'expansion des vecteurs de poussée augmente la stabilité en vol stationnaire et dans d'autres modes. Dans ce cas, les moments réactifs des deux hélices se compensent et éliminent le besoin d'un système de direction.
Cependant, les synchrocopters ne sont pas largement utilisés. Dans les années trente, de tels équipements étaient produits par la société allemande Flettner et, depuis 1945, ce sujet est traité dans d'autres pays. Les hélicoptères de la société américaine Kaman Aerosystems sont les plus connus. Jusqu'à un certain temps, les synchrocoptères étaient en demande, mais la direction s'est ensuite estompée - il n'y a maintenant qu'un seul échantillon dans la série. Depuis toujours, pas plus de 400 à 500 machines en série de cette classe ont été construites.
Le principal inconvénient d'un synchrocoptère est la complexité de la boîte de vitesses, qui fournit un couple à deux hélices rapprochées. Un seul entraînement de rotor avec les mêmes caractéristiques s'avère beaucoup plus facile. De plus, une paire d'hélices bipales a un potentiel de poussée limité. Ainsi, le synchrocoptère "lourd" moderne Kaman K-Max ne soulève pas plus de 2700 kg et perd à cet égard par rapport à de nombreux hélicoptères du schéma classique.
Tourner et arrêter
L'idée de combiner une hélice tournante et une voilure fixe est connue. Dans ce cas, la rotation du rotor principal est utilisée pour le décollage et l'accélération. À une certaine vitesse, l'hélice doit s'arrêter et ses pales doivent se transformer en aile fixe. Cela permet de développer une vitesse de vol élevée, mais nécessite le développement et la mise en œuvre de nouvelles solutions.
À titre d'exemple, considérons le projet Sikorsky X-Wing, qui a été développé depuis le milieu des années 70 pour compléter l'hélicoptère S-72. Ce dernier était un hélicoptère avec un rotor principal et un rotor de queue, équipé d'une aile développée d'un petit balayage. Sur les côtés du fuselage, il y avait une paire de moteurs à turbine à gaz qui alimentaient l'arbre (pour les hélices) et créaient une poussée de jet (pour le vol à grande vitesse).
Le système de support X-Wing a reçu un moyeu de carénage à disque équipé d'un plateau cyclique uniquement avec un pas commun. Nous avons utilisé des lames rectangulaires avec un profil verticalement symétrique. Sur le bord d'attaque et le bord de fuite de la pale, il y avait des ouvertures pour la sortie d'air comprimé du compresseur vers l'extérieur. L'air, en raison de l'effet Coanda, était censé « allonger » le profil de la pale, l'aidant à créer de la portance. Selon la manière dont l'air est fourni, la lame peut fonctionner aussi efficacement en rotation qu'en position stationnaire.
Le système X-Wing a été testé avec succès dans une soufflerie et a même été installé sur un S-72 expérimenté. Cependant, peu de temps avant les vols prévus, en 1988, la NASA et la DARPA ont ordonné l'arrêt des travaux. Avec tous les avantages attendus, le système de transporteur inhabituel était trop complexe. De plus, le projet s'est étalé sur plus de 10 ans et son coût a dépassé la limite autorisée. Pour cette raison, le concept X-Wing n'a pas été développé davantage.
Objectif en vol
En ce moment, la société française Conseil & Technique travaille sur le concept d'un hélicoptère léger taxi aérien avec un système porteur inhabituel. La conception proposée de l'hélice perd par rapport à la conception traditionnelle en termes de portance créée aux modes de décollage et d'atterrissage, mais diffère par une plus grande simplicité et la capacité de créer une poussée accrue en vol horizontal. La capacité à réduire le bruit est également indiquée.
L'hélice d'origine est construite sur la base d'un disque lenticulaire qui occupe 70% de la surface balayée. Il est proposé de monter des pales courtes du profil aérodynamique le long de ses bords. La possibilité de placer le plateau cyclique n'est pas signalée; Le contrôle de traction peut être effectué en modifiant la vitesse.
Des tests ont montré que pendant le vol horizontal, la partie disque crée une portance importante, grâce à laquelle la structure dans son ensemble contourne l'hélice de conception traditionnelle en termes de caractéristiques. De plus, il était possible d'amener l'incidence à 25° sans caler le flux. L'avion en cours de développement, selon les calculs, pourra atteindre des vitesses allant jusqu'à 200 km/h.
Le projet de la société Conseil & Technique est encore au stade de la recherche et de la conception. Probablement, dans un proche avenir, il sera soumis à des tests sur des maquettes, après quoi un hélicoptère multi-rotor expérimental à part entière pourrait apparaître. On ne sait pas si cette conception alternative sera en mesure de résoudre toutes les tâches et de trouver une place dans l'industrie aéronautique.
À la recherche d'alternatives
De longues décennies d'existence et d'exploitation active des hélicoptères ont montré tous les avantages de la conception classique du système porteur. Les tentatives pour créer des schémas alternatifs qui ont une similitude minimale avec lui n'ont pas encore été couronnées d'un succès particulier. Cependant, les scientifiques et les ingénieurs n'arrêtent pas de travailler et continuent de chercher des idées prometteuses.
Un autre projet de ce genre est en cours de création et ses résultats seront clairs dans un futur proche. Dans le même temps, il est clair qu'aucun des nouveaux systèmes de roulements ne pourra avoir d'effet notable sur l'état général des choses, et le schéma classique et diverses variantes de son développement conserveront leur place dans la technologie aéronautique. Cependant, les nouveaux développements - soumis à une perfection suffisante - peuvent trouver leur niche, là où leurs avantages seront les plus appropriés et les plus rentables.
