Les hélicoptères sont capables de voler grâce aux forces aérodynamiques produites lorsque l'air passe autour du profil aérodynamique. Un profil aérodynamique est une surface produisant plus de portance que de traînée lorsqu'elle traverse l'air à un angle approprié. Les profils aérodynamiques sont le plus souvent associés à la production de portance. Les profils aérodynamiques sont également utilisés pour la stabilité (aileron), le contrôle (ascenseur) et la poussée ou la propulsion (hélice ou rotor). Certains profils aérodynamiques, comme les pales de rotor, combinent certaines de ces fonctions. Les pales du rotor principal et de queue de l'hélicoptère sont des profils aérodynamiques et l'air est forcé de passer autour des pales par rotation mécanique. Dans certaines conditions, des parties du fuselage, telles que les stabilisateurs verticaux et horizontaux, peuvent devenir des profils aérodynamiques. Les profils aérodynamiques sont soigneusement structurés pour s'adapter à un ensemble spécifique de caractéristiques de vol.

Terminologie et définitions des profils aérodynamiques

• Envergure de pale — la longueur de la pale du rotor du centre de rotation à l'extrémité de la pale.

• Ligne de corde— une ligne droite coupant les bords d'attaque et de fuite du profil aérodynamique.

• Corde — la longueur de la ligne de corde du bord d'attaque au bord de fuite ; c'est la dimension longitudinale caractéristique de la section de profil aérodynamique.

• Ligne de carrossage moyenne— une ligne tracée à mi-chemin entre les surfaces supérieure et inférieure du profil aérodynamique.

La ligne de corde relie les extrémités de la ligne de cambrure moyenne. Le carrossage fait référence à la courbure du profil aérodynamique et peut être considéré comme la courbure de la ligne de carrossage moyenne. La forme du carrossage moyen est importante pour déterminer les caractéristiques aérodynamiques d'une section de profil aérodynamique. Le carrossage maximal (déplacement de la ligne de carrossage moyen par rapport à la ligne de corde) et son emplacement aident à définir la forme de la ligne de carrossage moyen. L'emplacement de la cambrure maximale et son déplacement par rapport à la ligne de corde sont exprimés en fractions ou en pourcentages de la longueur de base de la corde. En faisant varier le point de carrossage maximal, le fabricant peut adapter un profil aérodynamique à un usage spécifique. L'épaisseur du profil et la répartition de l'épaisseur sont des propriétés importantes d'une section de profil aérodynamique.

• Bord d'attaque— le bord avant d'un profil aérodynamique.

• Vent relatif — défini comme le flux d'air par rapport à un profil aérodynamique et est créé par le mouvement d'un profil aérodynamique dans l'air. Il s'agit du vent relatif de rotation pour les aéronefs à voilure tournante et il sera traité en détail plus tard. Comme un flux d'air induit peut modifier la vitesse de la trajectoire de vol, le vent relatif subi par le profil aérodynamique peut ne pas être exactement opposé à sa direction de déplacement.

• Bord de fuite— le bord le plus en arrière d'un profil aérodynamique. 

• Flux induit— le flux d'air descendant à travers le disque du rotor.

• Vent relatif résultant — vent relatif modifié par l'écoulement induit.

• AOA— l'angle mesuré entre le vent relatif résultant et la ligne de corde.

• Angle d'incidence (AOI) — l'angle entre la ligne de corde d'une pale et le moyeu du rotor. Il est généralement appelé angle d'inclinaison des pales. Pour les profils aérodynamiques fixes, tels que les ailerons verticaux ou les gouvernes de profondeur, l'angle d'incidence est l'angle entre la ligne de corde du profil aérodynamique et un plan de référence sélectionné de l'hélicoptère.

• Centre de pression — point le long de la ligne de corde d'un profil aérodynamique à travers lequel toutes les forces aérodynamiques sont considérées comme agissant. Étant donné que les pressions varient à la surface d'un profil aérodynamique, un emplacement moyen de variation de pression est nécessaire. Lorsque l'AOA change, ces pressions changent et le centre de pression se déplace le long de la ligne de corde.

Types de profils aérodynamiques

Profil aérodynamique symétrique 

Le profil aérodynamique symétrique se distingue par des surfaces supérieures et inférieures identiques. La ligne de carrossage moyenne et la ligne de corde sont les mêmes sur un profil aérodynamique symétrique et ne produisent aucune portance à AOA nul. La plupart des hélicoptères légers intègrent des profils aérodynamiques symétriques dans les pales du rotor principal.

Profil aérodynamique non symétrique (cambré) Le profil aérodynamique non symétrique a des surfaces supérieures et inférieures différentes, avec une plus grande courbure du profil aérodynamique au-dessus de la ligne de corde qu'en dessous. La ligne de carrossage moyenne et la ligne de corde sont différentes. La conception non symétrique du profil aérodynamique peut produire une portance utile à zéro AOA. Une conception non symétrique présente des avantages et des inconvénients. Les avantages sont une plus grande production de portance à un AOA donné qu'une conception symétrique, un rapport portance / traînée amélioré et de meilleures caractéristiques de décrochage. Les inconvénients sont le déplacement du centre de pression jusqu'à 20% de la ligne de corde (créant un couple indésirable sur la structure du profil aérodynamique) et des coûts de production plus élevés.

Torsion de la lame 

En raison du différentiel de portance dû aux différentes valeurs de vent relatif de rotation le long de la pale, la pale doit être conçue avec une torsion pour atténuer les contraintes internes de la pale et répartir la force de levage plus uniformément le long de la pale. La torsion de la lame fournit des angles de pas plus élevés à la racine où la vitesse est faible et des angles de pas plus faibles près de la pointe où la vitesse est plus élevée. Cela augmente la vitesse de l'air induite et la charge de la pale près de la section intérieure de la pale. 

Définitions des pales de rotor et des moyeux

• Moyeu— sur le mât, le point de fixation du pied de la pale et l'axe autour duquel les pales tournent. 
• Pointe— la section extérieure la plus éloignée de la pale du rotor.
• Racine—l'extrémité intérieure de la lame et est le point qui s'attache au moyeu.
• Torsion— le changement d'incidence de la lame de la racine à la lame extérieure.

La position angulaire des pales du rotor principal (vues de dessus, lorsqu'elles tournent autour de l'axe vertical du mât) est mesurée à partir de l'axe longitudinal de l'hélicoptère, et généralement à partir de son nez. La position radiale d'un segment de pale est la distance au moyeu en fraction de la distance totale.