Les pointes de rotor dhélicoptère deviennent-elles régulièrement supersoniques?

Le « wop wop », généralement connu sous le nom de claquement de lame, est entendu lorsque la pointe de la lame traverse le vortex créé par le précédent.

Il peut être évité. Le régime de vol le plus courant lorsque cela se produit est une descente peu profonde mais toujours avec beaucoup de puissance – par exemple rapide et peu profond. Le vortex commence à descendre dès quil quitte la pointe de la pale donc en vol en palier, la pale suivante passe dessus. Dans une descente peu profonde avec un angle de tangage élevé, la lame suivante peut littéralement « claquer » dans le vortex précédent. Les tourbillons des deux lames interagissent maintenant et peuvent provoquer un écoulement supersonique local et transitoire. Pour léviter, il suffit de baisser le tangage pour établir une descente plus positive ou de tirer en arrière sur le cyclique pour augmenter la charge du disque et aplatir lassiette.

Les pointes des pales ne deviennent pas supersoniques. En fait, dans presque toutes les conceptions dhélicoptères, le rotor tourne dans une plage de vitesses très étroite, généralement entre 90% et 110% de la vitesse normale. Dans la plupart des régimes de vol, le rotor tourne à 100%, +/- quelques pour cent, que vous soyez en montée, en descente ou en croisière. Ce nest que pendant lauto-rotation et les manœuvres agressives que la portée varie de 10% ou plus. Cela dépend du type dhélicoptère mais les limites absolues seraient de lordre de 85% (temps de panique, risque de décrochage complet) et 115% (panique moindre, risque dendommagement de la machine, en particulier dans larbre dentraînement du rotor de queue).

En fonctionnement normal, et la conception vise à atteindre cet objectif, les pointes de rotor ne deviennent pas supersoniques depuis quand elles faire, il y a une diminution soudaine et importante des performances avec plus de puissance requise, des charges de lame plus élevées, des vibrations et du bruit.

Pensez à un hélicoptère volant vers lavant. La lame qui avance à sa position la plus perpendiculaire subit un flux dair relatif qui est égal (en ignorant toutes sortes deffets secondaires mineurs) à la vitesse davancement plus la vitesse de la lame. La pale qui recule subit un flux dair relatif égal à la vitesse de la pale moins la vitesse de lhélicoptère.

Si les pales tournent si vite que les pointes sont supersoniques, alors la partie générant la portance principale de la pale de recul, les deux tiers extérieurs de la portée, connaîtrait une vitesse aussi faible, pour une partie de la portée. il sera même négatif que les pales calent provoquant un roulis catastrophique dans ce côté. Cest ce phénomène qui limite finalement la vitesse de rotation des pales et la vitesse maximale de lhélicoptère.

Prenons le R22 à titre dexemple. Les chiffres suivants sont approximatifs.

La vitesse de pointe du rotor est denviron 670 ips (pieds par seconde). La vitesse du son au niveau du sol un jour standard est denviron 1100 ips. Le R22 vole à près de VNE, disons 100 nœuds, soit environ 170 fps.

La pointe du côté qui avance, la plus rapide, vole donc par rapport au flux dair à 840 fps et du côté retrait, au plus lent, à 500 fps.

La longueur de la lame est denviron 11 pieds, donc la partie centrale de la lame du côté de la retraite ne vole quà 190 ips (la moitié de 670 moins la vitesse anémométrique). Lorsque vous arrivez à environ 4 pieds de la racine de la lame, il nest plus quà 50 ips et pas beaucoup plus loin de cela, devient zéro, puis négatif.

Noubliez pas que la portance est proportionnelle au carré de la vitesse. Vous pouvez maintenant voir lénorme différence entre la portance de chaque côté à mesure que la vitesse augmente.

Pour répondre directement à votre question, le R22 devrait voler à 530 fps pour approcher la vitesse de pointe supersonique qui équivaut à environ 330 nœuds quil ne peut pas atteindre.

PS. Le R22 POH parle en mesures impériales. Quand jaurai du temps, je refaire les chiffres en métrique que moi, et la plupart du monde, préfère.

Commentaires

• La première phrase de votre dernier paragraphe semble se contredire: le disque tourne si vite les astuces disparaissent supersonique, donc les 2/3 extérieurs de l’envergure subiraient une vitesse lente . Pourriez-vous sil vous plaît clarifier comment la pointe (une partie des 2/3 extérieurs de la lame) peut être supersonique, alors que les mêmes 2/3 de la lame peuvent se déplacer trop lentement? Je ' je ne vous dis pas que ' jai tort, je ' je suis vraiment confus .
• Je vais le reformuler légèrement. Je parle de la lame en retraite. Merci de lavoir signalé.
• Nest-il pas vrai que le rotor en marche avant frappant la vitesse du son est un facteur limitant de la vitesse de lhélicoptère lui-même? Jai un vague souvenir dun pilote de Lynx qui me disait ça quand jétais enfant.
• @chriscowley Cest vrai, mais vous atteindrez dabord VNE (la vitesse ne dépasse jamais). En savoir plus sur la dissymétrie de la portance et son lien avec VNE
• @FreeMan Jai également trouvé la réponse déroutante. Je pense que ' dit ceci. Les rotors tournent assez lentement donc, lorsque lhélicoptère est à larrêt, les pointes sont loin de la vitesse du son. La seule façon dobtenir les conseils pour franchir le mur du son serait de faire avancer lhélicoptère très rapidement. Si rapidement, en fait, que la lame qui reculait se déplacerait encore vers lavant, par rapport au sol. Cette pale ne générerait aucune portance car le flux dair au-dessus serait de ce que ' est censé être son bord de fuite jusquau bord dattaque.

Le battement caractéristique dun rotor dhélicoptère est causé par linteraction entre les tourbillons des pales du rotor, en particulier entre le rotor principal et les tourbillons du rotor de queue . Lorsque les ondes de choc de ces impulsions coïncident, elles créent de puissantes harmoniques (fortes). Cet effet peut se produire à des vitesses de rotor bien inférieures au supersonique.

Linteraction du vortex peut être réduite en entourant le rotor de queue (plus petit, à plusieurs pales) – plus comme un ventilateur – avec un carénage. Une telle installation est appelée un fenestron (« fenêtré », et en fait une marque appartenant à Eurocopter), un ventilateur canalisé ou un fan-in-fin. Ce développement a été initialement conçu pour améliorer la sécurité et les performances.

Les modifications apportées au rotor principal pour réduire limpulsion du vortex échangent généralement la puissance ou léconomie.

En ce qui concerne la vitesse supersonique, les hélicoptères ont une vitesse de pointe théorique de 417 km / h en mode de vol conventionnel en raison du problème de la pale avançante atteignant une vitesse supersonique sur une zone trop grande et de la pale qui recule perdant brusquement de la portance.

Quelquun a demandé comment seule une partie de la lame pouvait être supersonique alors que la majorité de sa longueur était subsonique. Cest parce que le mouvement est angulaire. Un point sur la partie extérieure se déplace dans lair beaucoup plus rapidement quun point sur la région intérieure, pour couvrir le même angle dans le même temps. Cette condition supersonique est atteinte plus tôt en vol quen vol stationnaire. Lorsque la pale se déplace «vers lavant», la vitesse anémométrique est ajoutée à la vitesse de rotation de la pale se déplaçant vers lavant et soustraite de la pale se déplaçant vers larrière. Une solution courante pour tenir compte de la différence de portance des pales opposées consiste à les articuler à la racine pour permettre à la pale avec une vitesse plus élevée de battre vers le haut dans une mesure limitée. Certaines conceptions « rigides » remplacent la charnière par une section flexible.

Commentaires

• Bonne réponse. Bienvenue sur aviation.se!