Hélicoptère : Autorotation
L'autorotation est l'état de vol où le disque du rotor principal d'un hélicoptère est tourné par l'action de l'air qui monte à travers le rotor plutôt que par la puissance du moteur entraînant le rotor. En vol propulsé normal, l'air est aspiré dans le disque du rotor principal par le haut et évacué vers le bas, mais pendant l'autorotation, l'air monte dans le disque du rotor par le bas lorsque l'hélicoptère descend. L'autorotation est autorisée mécaniquement par une unité de roue libre, qui est un mécanisme d'embrayage spécial qui permet au rotor principal de continuer à tourner même si le moteur ne tourne pas. Si le moteur tombe en panne, l'unité de roue libre désengage automatiquement le moteur du rotor principal permettant au rotor principal de tourner librement. C'est le moyen par lequel un hélicoptère peut atterrir en toute sécurité en cas de panne moteur ; En conséquence, tous les hélicoptères doivent démontrer cette capacité pour être certifiés. S'il est décidé de tenter un redémarrage moteur en vol (les paramètres de cette procédure d'urgence seront différents pour chaque hélicoptère et doivent être suivis avec précision), le pilote doit réenclencher le démarreur moteur pour démarrer le moteur. Une fois le moteur démarré, l'unité de roue libre réengage le moteur avec le rotor principal.
Autorotation verticale
La plupart des autorotations sont effectuées en marche avant. Pour simplifier, l'explication aérodynamique suivante est basée sur une descente verticale en autorotation (pas de vitesse d'avancement) en air calme. Dans ces conditions, les efforts qui font tourner les pales sont similaires pour toutes les pales quelle que soit leur position dans le plan de rotation. Par conséquent, la dissymétrie de portance résultant de la vitesse anémométrique de l'hélicoptère n'est pas un facteur.
Pendant l'autorotation verticale, le disque rotor est divisé en trois régions (comme illustré sur la figure) : région entraînée, région d'entraînement et région de décrochage. La figure montre trois sections de lame qui illustrent les vecteurs de force. La partie A est la région entraînée, B et D sont les points d'équilibre, la partie C est la région motrice et la partie E est la région de décrochage. Les vecteurs de force sont différents dans chaque région car le vent relatif de rotation est plus lent près du pied de pale et augmente continuellement vers le bout de pale. De plus, la torsion de la lame donne un AOA plus positif dans la région d'entraînement que dans la région d'entraînement. La combinaison de l'afflux à travers le rotor avec le vent relatif de rotation produit différentes combinaisons de force aérodynamique à chaque point le long de la pale.
La région entraînée, également appelée région de l'hélice, est la plus proche des extrémités des pales. Normalement, il se compose d'environ 30 pour cent du rayon. Dans la région entraînée, partie A de la figure, le TAF agit derrière l'axe de rotation, ce qui entraîne une force de traînée globale. La région entraînée produit une certaine portance, mais cette portance est compensée par la traînée. Le résultat global est un ralentissement de la rotation de la pale. La taille de cette région varie en fonction du pas des pales, du taux de descente et du régime du rotor. Lors de la modification du pas ou du taux de descente des pales en régime autorotatif, la taille de la région entraînée par rapport aux autres régions change également.
Il y a deux points d'équilibre sur la pale - un entre la région entraînée et la région d'entraînement, et un entre la région d'entraînement et la région de décrochage. Aux points d'équilibre, TAF est aligné avec l'axe de rotation. La portance et la traînée sont produites, mais l'effet total ne produit ni accélération ni décélération.
La région d'entraînement, ou région autorotative, se situe normalement entre 25 et 70 % du rayon de la pale. La partie C de la figure montre la zone d'entraînement de la pale, qui produit les forces nécessaires pour faire tourner les pales pendant l'autorotation. La force aérodynamique totale dans la région motrice est légèrement inclinée vers l'avant de l'axe de rotation, produisant une force d'accélération continue. Cette inclinaison fournit une poussée qui tend à accélérer la rotation de la pale. La taille de la région d'entraînement varie en fonction du réglage du pas des pales, du taux de descente et du régime du rotor.
En contrôlant la taille de cette région, un pilote peut ajuster le régime d'autorotation. Par exemple, si le pas collectif est augmenté, l'angle de pas augmente dans toutes les régions. Cela amène le point d'équilibre à se déplacer vers l'intérieur le long de l'envergure de la pale, augmentant ainsi la taille de la région entraînée. La région de décrochage devient également plus grande tandis que la région d'entraînement devient plus petite. La réduction de la taille de la région d'entraînement entraîne une diminution de la force d'accélération de la région d'entraînement et du régime. Un régime de rotor constant est obtenu en ajustant le pas collectif de sorte que les forces d'accélération des pales de la région d'entraînement soient équilibrées avec les forces de décélération des régions entraînée et de décrochage.
Les 25 % intérieurs de la pale du rotor sont appelés la région de décrochage et fonctionnent au-dessus de son AOA (angle de décrochage) maximum, provoquant une traînée, qui a tendance à ralentir la rotation de la pale. La partie E de la figure représente la région de décrochage.
Autorotation (vol en avant)
La force d'autorotation en vol vers l'avant est produite exactement de la même manière que lorsque l'hélicoptère descend verticalement en air calme. Cependant, étant donné que la vitesse d'avancement modifie l'afflux d'air à travers le disque du rotor, les trois régions se déplacent vers l'extérieur le long de l'envergure de la pale du côté retrait du disque où l'angle d'attaque est plus grand. Avec un AOA inférieur sur la lame latérale qui avance, une plus grande partie de la lame tombe dans la région entraînée. Du côté reculant, une plus grande partie de la pale se trouve dans la région de décrochage. Une petite section près de la racine subit un flux inversé; par conséquent, la taille de la région entraînée du côté reculant est réduite.
Avant d'atterrir après une descente en autorotation (ou en autorotation), le pilote doit arrondir l'hélicoptère afin de décélérer. Le pilote amorce l'arrondi en appliquant le cyclique arrière. Au fur et à mesure que l'hélicoptère recule, les modèles de flux d'air changent autour des pales, ce qui augmente le régime. Les pilotes doivent ajuster le collectif si nécessaire pour maintenir le régime dans les limites de fonctionnement.
