Aérogire

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Voilure tournante d'un hélicoptère

Un aérogire est un aérodyne à voilure tournante, c'est-à-dire un aéronef plus lourd que l'air dont la sustentation (portance) 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 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 ».

Types d'aérogires[modifier | modifier le code]

Autogire[modifier | modifier le code]

Un autogire

L'autogire dispose d'une voilure tournante passive, entrainée par le mouvement de translation généré par une hélice. Il a connu un développement significatif depuis les années 1930.

Principaux types d’autogires
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Autogires à :

  • décollage sur piste
  • décollage court
  • 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.

Cierva C.6, Madrid 2.jpg
Autogire Cierva C-6 exposé au Musée de l'air de Madrid, Espagne.

Autogire planeur Sustentation par rotor libre. Décollage assisté par treuil. Non motorisé, les pales sont en autorotation sous l'effet du vent relatif Développé par l'Allemagne pendant la Deuxième guerre mondiale, il a été utilisé pour des missions d'observation. FA-330 Bachstelze2.jpg
Planeur autogire Focke-Achgelis Fa 330 exposé au Musée de l'air de Dayton, Ohio, États-Unis.

Hélicoptère[modifier | modifier le code]

L'aérogire le plus répandu est l'hélicoptère dont la voilure tournante assure à la fois la portance et la translation.

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.

Principaux types d'hélicoptères
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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. Raf puma xw236 arp.jpg
Hélicoptère SA330 Puma construit par Westland, UK, sous licence Aérospatiale, France.
Hélicoptère birotors 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. CH-47D Chinook spanish army (cropped).jpg
Boeing CH-47 Chinook célèbre sous son sobriquet de « banane volante ».
Hélicoptère birotors 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. Aeroflot Mil V-12 (Mi-12) Groningen Airport.jpg
Mil V-12, le plus grand hélicoptère construit.
Hélicoptère birotors 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. Kaman H-22.jpg
Prototype construit par Kaman, USA. On distingue bien les deux rotors engrenants.
Hélicoptère birotors 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. KamowK32A.jpg
Kamov Ka-31. On note la complexité de la tête du rotor.
Hélicoptère monorotor 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. Sud-Ouest SO 1221.jpg
Le SO.1221 Djinn reste le seul modèle du type à avoir été construit en série.

Girodyne[modifier | modifier le code]

Prototype du Fairey Rotodyne.
Combinaison d'hélicoptère, d'autogire et d'avion de ligne à hélice qui n'a jamais atteint la production en série (1959).

Le girodyne dispose d'une voilure tournante assurant la seule portance, la translation étant assurée par des moteurs dédiés.

Girodyne
Catégorie Configuration Particularité(s) Illustration
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. XH-59A helicopter in 1981 (3).JPEG
Le Sikorsky S-697/XH-59A (en), appareil expérimental de Sikorsky équipé de réacteurs (1973-1981).

Convertiplane[modifier | modifier le code]

Le convertiplane est un aérodyne à groupes motopropulseurs basculants assurant la sustentation en vol vertical et la propulsion en croisière — la portance est alors assurée par une voilure fixe.

Catégorie Configuration Particularité(s) Illustration
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. US Navy 080220-N-5180F-015 A Marine Corps MV-22 Osprey prepares to land aboard the amphibious assault ship USS Nassau (LHA 4).jpg
Le V-22 Osprey est le seul convertible en service opérationnel.

Multirotor[modifier | modifier le code]

Le X-UFO, jouet radio-commandé quadrirotor.

Les drones — dont la fonction principale n'est pas le transport — recourent fréquemment à la technique de la voilure tournante multirotor (4, 6 ou 8 rotors de sens de rotation deux à deux opposé).

Toutefois la technologie des drones quadrirotors pourrait être appliquée à d’authentiques aéronefs capables de transporter passagers ou fret.

Catégorie Configuration Particularité(s) Illustration
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. Paris Air Show 2017 CityAirbus.jpg
Maquette du concept CityAirbus.

Cycloptère[modifier | modifier le code]

Un concept de cycloptère.

Le cycloptère se distingue par une voilure disposée non pas radialement mais parallèlement à l'axe de rotation, cette fois horizontal. Le principe est inspiré de la roue à aubes du bateau à vapeur. Quelques prototypes ont été réalisés dans les années 1930 mais n'ont pas donné de résultats satisfaisants.

Le cycloptère ne doit pas être confondu avec le rotor d'Anton Flettner qui utilise l'effet Magnus et n'utilise donc pas de voilure tournante à proprement parler.

Historique[modifier | modifier le code]

Les tableaux ci-dessus rassemblent 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 références[modifier | modifier le code]

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (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 connexes[modifier | modifier le code]