Effet gyroscopique sur les pâles d'un hélicoptère

[invite00c17237]

Bonjour,

J'ai du mal à saisir l'effet gyroscopique qui se produit sur les pales d'un hélicoptère en vol de translation.

Tout d'abord, petit rappel de ce que je sais concernant l'effet gyroscopique dans le cas général. Dans le cas général, l'effet gyroscopique se manifeste lorsqu'on est en présence d'un solide en rotation autour d'un axe non fixe et que l'on fait bouger. C'est le cas par exemple d'une roue de moto. Prenons le cas de la roue avant d'une moto. La roue constitue un solide en rotation autour d'un axe. Si on applique un couple sur le guidon de la moto, alors il y a un rotation de la moto qui se produit autour d'un axe à 90° de l'axe par rapport auquel on applique le couple. Pour arriver à cerner le mouvement résultant du à un effet gyroscopique, je réalise le trièdre suivant:

(Vitesse de rotation, Moment appliqué à l'axe, Mouvement résultant).

Revenons maintenant à nos moutons. Dans un hélicoptère, les pales tournent autour du rotor. En vol de translation, on a une dissymétrie des vitesses relatives au niveau des pales car la vitesse relative se compose de la vitesse circonférentiel des pales qui tournent + la vitesse d'avance de l'hélicoptère.

********** pas d'image personnelles sur serveur externe ****


Les pâles avançantes ont une vitesse relative supérieure aux pâles reculantes. De ce fait, on a tendance à avoir une dissymétrie aux niveaux de la portance car la portance varie comme

1/2 * la masse volumique * la vitesse relative²*S*C

Par contre, grace à une articulation de battement, cette dissymétrie de portance prend effet que 90° après la répartition dissymétrique des des portances. Ainsi, grâce à l'articulation de battement des pales, on a une dissymétrique de portance dans un axe de tangage et non de roulis ce qui permet de pouvoir piloter l'hélico.

Ce décalage entre la portance dissymétrique (la cause) et le battement des pâles (l'effet) décalé de 90° vient d'un effet gyroscopique. Par contre, je n'arrive pas à cerner quel solide en rotation on considère et autour de quel axe pour bien analyser l'effet gyroscopique.

Je vous remercie d'avance pour votre aide.

Ben
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[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je pense que la façon la plus simple de le voir comme si le rotor était un solide rigide: les pales sont rigides et reliées rigidement entre elles.
L'asymétrie de la portance produit un couple sur le rotor. Si le rotor était libre dans l'espace l'effet gyroscopique ferait que le rotor aurait tendance à cabrer (tangage). Alors que sans effet gyroscopique le rotor "roulerait".

Si on revient aux pales "libres", la situation ne change pas beaucoup. Une pale, même "libre", est un objet tournant avec son moment angulaire et son effet gyroscopique "personnel" qui à le même sens que celui du rotor considéré rigide.
Au revoir.

[invite0324077b]

si le pas etait constant il y aurait plus de portance d'un coté que de l'autre et l'helicoptere se mettrait a pencher

mais il y a un pilote et un manche a balais qui commande le plateau cyclique !

pour garder la bonne assiete le pilote penche le manche pour diminuer le pas du coté qui porterait trop et l'augmenter du coté qui ne porte pas assez

l'effet gyroscopique est une autre question si la portance augmente d'un coté dans quel sens ca fait pencher l'helico ?

si c'est un rotor articulé , le rotor penchera rapidement avec 1/4 de tour de decalage , et l'ensemble de l'helico suivra un peu plus tard

si c'est un rotor rigide c'est plus compliqué : le decalage n'est pas 1/4 de tour entier , mais en general les helico a rotor rigide on un balancier stabilisateur ( helicoptere bell )

[invite00c17237]

Bonjour,

Merci pour votre réponse

Si je comprends bien votre phrase

Bonjour.
L'asymétrie de la portance produit un couple sur le rotor. Si le rotor était libre dans l'espace l'effet gyroscopique ferait que le rotor aurait tendance à cabrer (tangage). Alors que sans effet gyroscopique le rotor "roulerait".

avec l'effet gyroscopique, l'hélicoptère a tendance à avoir un mouvement de tangage. Pour le voir, j'ai justement représenté le trièdre :

(Rotation du rotor autour de son axe, moment autour de l'axe défini par l'avancement de l'hélico provoqué par la dissymetrie de la portance, mouvement résultant)

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

Par contre, dans le livre que j'utilise, l'auteur dit que "la dissymétrie latérale de portance crée un mouvement de roulis qui rend impossible le pilotage d'un hélicoptère équipé d'un rotor articulé".

Il y a donc un endroit où l'on doit aller un peu vite...

Benjamin

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite00c17237]

Merci à vous mais pour l'instant, je ne vois toujours pas comment je peux arriver à expliquer l'effet gyroscopique qui se produit aux niveaux des pâles pour arriver aux résultats suivants :

1) pour un rotor "rigide", la dissymétrie des portances crée un couple qui a tendance à faire un mouvement de roulis qui rend difficile le pilotage de l'hélicoptère.

2) pour un rotor "articulé", la dissymétrie des portances crée un couple qui a tendance à faire un mouvement de tangage (le mouvement se répercute 90° après dans le sens de déplacements des pâles) et rend le pilotage de l'hélicoptère plus facile.

Merci d'avance pour votre aide

Benjamin

[invite6dffde4c]

Re.
Je pense que la bonne réponse est celle donnée par Chatelot16: l'angle d'attaque des pales varie durant la rotation pour maintenir la portance bien distribuée.

Mais si ce n'était pas le cas et que l'angle d'attaque était contant, l'effet gyroscopique est bien celui que j'ai donnée. Et c'est lui qui fait revenir les boomerangs.
Ce serait bien du tangage et non de roulis.

Votre dessin n'est pas très clair. Si le mouvement est dans le sens direct (vu d'en haut) le moment cinétique est un vecteur vertical vers le haut. Le couple dû à l'asymétrie est un vecteur ver l'arrière. La variation de moment cinétique dû à ce couple est vers l'arrière. C'est à dire que le moment cinétique du rotor à tendance à s'incliner vers l'arrière. Et non sur un côté.
A+

[invitee6bc9a02]

Bonjours, j'aurai voulu juste savoir une chose. Dite moi si c'est vrai ou faux.

1)Un hélico pour passer du vol stationnaire au vol de translation doit avoir une portance plus élever sur sa pale arrière que sur celle de devant afin de pivoter son disque rotor vers l'avant? VRAI ou FAUX.

2) Une fois l'hélico en vol de translation rectiligne constant(MRU) càd durant la translation, les pales ont la même portance quel que soit leur azimut? Ou la pale arrière a toujours une portance plus élever que celle de devant? Merci

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Pou la 1 c'est oui.
Pour la 2 aussi, mais moins, car c'est uniquement pour compenser la résistance de l'air et non pour accélérer le l'hélicoptère.
Au revoir.

[invitee6bc9a02]

Merci bcp.Encore une chose:

L'articulation de trainée a-t-elle une raison d'être en vol vertical par vent nul?

En vol vertical et par vent nul, les pales forment un cône ayant un certain angle de conicité(articulation de battement). Dans ce cas peut-on dire qu'il y a un angle de battement?(vu que le cône reste inchangée dans le cas d'un position du pas collectif et donc que la pale ne bat pas) ?

[invite6dffde4c]

Re.
Là, sa dépasse de beaucoup mes connaissances.
Mais il y a d'autres foristes qui connaissent bien les hélicoptères.
A+

[harmoniciste]

1)Un hélico pour passer du vol stationnaire au vol de translation doit avoir une portance plus élever sur sa pale arrière que sur celle de devant afin de pivoter son disque rotor vers l'avant? VRAI ou FAUX.

Bonjour, Je prends le train en marche car je n'avais pas vu cette discussion.
Pour passer au vol en translation en avant, il faut avoir incliner le disque rotor en avant et, pour cela, augmenter momentanément la portance de la pale "reculante" (compenser le retard gyroscopique)

2) Une fois l'hélico en vol de translation rectiligne constant(MRU) càd durant la translation, les pales ont la même portance quel que soit leur azimut? Ou la pale arrière a toujours une portance plus élever que celle de devant? Merci

en vol de translation uniforme, il s'agit de maintenir le disque dans la même position. Pour cela la portance des pales (plus exactement le moment de charnière autour de l'axe de battement) doit rester constant quelque soit l'azimut. Mais cela ne peut se faire qu'avec des angles d'attaque variables puisque la vitesse "Air" de la pale change constamment. C'est le rôle du plateau cyclique.

L'articulation de trainée est inutile en stationnaire ou en vol vertical, et on ne parle plus de battement, malgré l'existence de la conicité.

[obi76]

Bonjour bendesarts,

merci à l'avenir de mettre vos images en pièce jointe.

Pour la modération,