Hélicoptère

Histoire

Une caractéristique importante de l’histoire du vol vertical est l’intérêt humain omniprésent pour le sujet ; les inventeurs de nombreux pays ont relevé le défi au fil des ans, obtenant des degrés de réussite divers. L’histoire du vol vertical a commencé au moins dès l’an 400 de notre ère ; il existe des références historiques à un cerf-volant chinois qui utilisait une aile rotative comme source de portance. Les jouets utilisant le principe de l’hélicoptère – une pale rotative tournée par la traction d’une corde – étaient connus au Moyen Âge. À la fin du XVe siècle, Léonard de Vinci a dessiné un hélicoptère qui utilisait une vis sans fin pour se soulever. Un hélicoptère jouet, utilisant des rotors fabriqués à partir de plumes d’oiseaux, est présenté à l’Académie des sciences en 1784 par deux artisans, Launoy et Bienvenu ; ce jouet prévoit un modèle plus abouti créé en 1870 par Alphonse Pénaud en France.

Le premier exposé scientifique des principes qui ont finalement conduit à l’hélicoptère réussi est venu en 1843 de Sir George Cayley, qui est également considéré par beaucoup comme le père du vol à voilure fixe. À partir de ce moment-là, de nombreux inventeurs ont créé un véritable pool génétique d’idées d’hélicoptères, presque exclusivement sous forme de modèles ou de croquis. Beaucoup étaient des impasses techniques, mais d’autres ont contribué à une partie de la solution finale. En 1907, deux étapes importantes sont franchies. Le 29 septembre, les frères Breguet, Louis et Jacques, sous la direction du physiologiste et pionnier de l’aviation Charles Richet, effectuent un court vol dans leur Gyroplane n° 1, propulsé par un moteur de 45 chevaux. Le Gyroplane avait un cadre en forme de toile d’araignée et quatre jeux de rotors. L’appareil piloté se soulève du sol à une hauteur d’environ deux pieds, mais il est attaché et n’est pas contrôlé. Breguet est ensuite devenu un nom célèbre de l’aviation française et, avec le temps, Louis est revenu à des travaux fructueux dans le domaine des hélicoptères. Plus tard, en novembre, leur compatriote Paul Cornu, qui était fabricant de bicyclettes comme les frères Wright, réussit un vol libre d’une durée d’environ 20 secondes, atteignant une hauteur d’un pied dans un engin à deux rotors propulsé par un moteur de 24 chevaux. Un autre homme qui, comme les Breguet, flirtera avec l’hélicoptère, se fera un nom avec des avions à voilure fixe, puis reviendra plus tard au défi du vol vertical, est Igor Sikorsky, qui a fait quelques expériences infructueuses à peu près à la même époque.

Les 25 années suivantes ont été caractérisées par deux grandes tendances en matière de vol vertical. La première était la large diffusion de succès mineurs avec les hélicoptères ; la seconde était l’apparition et le succès apparent de l’autogire (également orthographié autogyre).

L’hélicoptère a connu un succès progressif dans de nombreux pays, et la brève revue suivante ne mettra en évidence que ceux dont les contributions se sont finalement retrouvées dans des hélicoptères développés avec succès. En 1912, l’inventeur danois Jacob Ellehammer a effectué de courts sauts dans un hélicoptère qui comportait des rotors contrarotatifs et une commande de pas cyclique, cette dernière constituant un aperçu important du problème du contrôle. Le 18 décembre 1922, un hélicoptère complexe conçu par George de Bothezat pour l’armée de l’air américaine décolle du sol pendant un peu moins de deux minutes, sous contrôle minimal. En France, l’inventeur argentin Raúl Pateras Pescara, qui a conçu plusieurs hélicoptères dans les années 1920 et 1930 avec une commande de pas cyclique et, en cas de panne du moteur, une autorotation du rotor, établit le 18 avril 1924 un record de distance en ligne droite de 736 mètres (2 415 pieds). La même année, en France, le 4 mai, Étienne Oehmichen a établi un record de distance pour les hélicoptères en effectuant un cercle d’un kilomètre de long.

En Espagne, l’année précédente, le 9 janvier 1923, Juan de la Cierva a effectué le premier vol réussi d’un autogiro. Un autogiro fonctionne sur un principe différent de celui d’un hélicoptère. Son rotor n’est pas motorisé, mais il obtient de la portance par sa rotation mécanique lorsque l’autogire avance dans l’air. Il a l’avantage d’un décollage relativement court et d’une descente presque verticale. Le succès des autogires de Cierva et de ses concurrents a semblé jeter une ombre sur l’avenir du développement des hélicoptères. Les autogires ont été rapidement améliorés et ont été fabriqués dans plusieurs pays, semblant occuper un créneau si utile qu’ils ont temporairement éclipsé l’hélicoptère. Ironiquement, cependant, la technologie de la tête et de la pale de rotor développée pour l’autogiro a contribué de manière importante au développement de l’hélicoptère à succès, qui, à terme, a rendu l’autogiro obsolète.

En 1936, l’Allemagne est passée au premier plan du développement des hélicoptères avec le Focke Achgelis Fa 61, qui avait deux rotors à trois pales montés sur des stabilisateurs et alimentés par un moteur radial de 160 chevaux. Le Fa 61 avait un pas cyclique contrôlable et a établi de nombreux records, y compris, en 1938, un vol en altitude de 11 243 pieds et un vol transnational de 143 miles. En 1938, l’aviatrice allemande Hanna Reitsch est devenue la première femme pilote d’hélicoptère au monde en pilotant le Fa 61 à l’intérieur de la Deutschland-Halle de Berlin. Ce fut un triomphe à la fois technique et de propagande. L’Allemagne a poursuivi son développement d’hélicoptères pendant la Seconde Guerre mondiale et a été la première à mettre un hélicoptère, le Flettner Kolibri, en production de masse.

Aux États-Unis, après de nombreux succès avec des hydravions commerciaux, Igor Sikorsky s’est à nouveau tourné vers les hélicoptères et, après une longue période de développement, il a effectué une série réussie de vols d’essai de son VS-300 en 1939-41. Essentiellement un appareil d’essai conçu pour être facilement et rapidement modifié, le VS-300 était petit (il pesait 1 092 livres) et était équipé d’un moteur Lycoming de 65 chevaux. Pourtant, il possédait les caractéristiques qui caractérisent la plupart des hélicoptères modernes : un seul rotor principal à trois pales, avec un pas collectif, et un rotor de queue. Le VS-300 a été un succès, mais il a aussi clairement montré les difficultés que tous les hélicoptères ultérieurs allaient rencontrer dans le processus de développement. Pendant de nombreuses années, par rapport aux avions conventionnels, les hélicoptères étaient sous-puissants, difficiles à contrôler et soumis à des contraintes dynamiques beaucoup plus élevées qui provoquaient des défaillances de matériel et d’équipement. Pourtant, le VS-300 a conduit à une longue ligne d’hélicoptères Sikorsky, et il a influencé leur développement dans un certain nombre de pays, y compris la France, l’Angleterre, l’Allemagne et le Japon.

Après la Seconde Guerre mondiale, l’utilisation commerciale des hélicoptères s’est développée rapidement dans de nombreux rôles, y compris la lutte contre les incendies, le travail de la police, la pulvérisation des cultures agricoles, le contrôle des moustiques, l’évacuation médicale et le transport du courrier et des passagers.

L’expansion du marché a amené d’autres concurrents dans le domaine, chacun avec des approches différentes du problème du vol vertical. La Bell Aircraft Corporation, sous la direction d’Arthur Young, a commencé sa longue et distinguée histoire d’aéronefs à vol vertical avec une série de prototypes qui ont abouti au Bell Model 47, l’un des hélicoptères les plus importants de tous les temps, incorporant un rotor à deux pales articulé et gyrostabilisé. Frank Piasecki a créé la Piasecki Helicopter Corporation ; ses conceptions comportaient un concept de rotor tandem. L’utilisation de deux rotors tandem a permis aux hélicoptères d’atteindre presque le double de leur taille précédente sans la difficulté de créer de très grandes pales de rotor. En outre, l’emplacement des rotors jumelés permettait d’obtenir une grande amplitude du centre de gravité. La compétition était internationale, avec des progrès rapides en Union soviétique, au Royaume-Uni, en France, en Italie et ailleurs.

Dans une mesure encore plus grande que pour les avions, le développement de l’hélicoptère avait été limité par la puissance du moteur. Les moteurs alternatifs étaient lourds, bruyants et moins efficaces à haute altitude. La première application de la technologie des moteurs à réaction à l’hélicoptère a été accomplie en 1951 par le HTK-1 de la Kaman Aircraft Corporation, qui possédait des rotors aérodynamiques servocommandés brevetés par Kaman en configuration « synchro » (c’est-à-dire des rotors côte à côte dont les trajectoires des pales s’engrènent).

Dans les avions conventionnels, la puissance du moteur à réaction était utilisée principalement pour augmenter la vitesse. Dans l’hélicoptère, la poussée de la turbine à réaction devait être captée par une boîte de vitesses qui faisait tourner le rotor. Le moteur à réaction présentait de nombreux avantages pour l’hélicoptère : il était plus petit, pesait moins qu’un moteur à piston de puissance comparable, présentait beaucoup moins de vibrations et utilisait un carburant moins coûteux. L’Alouette II française de la SNCA-S.E. 3130 a effectué son premier vol le 12 mars 1955, propulsée par un moteur à turbine Turbomeca Artouste II. Elle est rapidement devenue l’un des hélicoptères les plus influents au monde et a lancé une tendance vers les hélicoptères à réaction partout.

Il existe aujourd’hui un très grand nombre de types d’hélicoptères disponibles sur le marché, allant des petits hélicoptères privés pour deux personnes aux véhicules de travail capables de transporter d’énormes charges dans des endroits reculés, en passant par les grands types de transport de passagers. Tous répondent aux principes de base du vol, mais, en raison de la nature unique du rotor et des systèmes de commande de l’hélicoptère, les techniques de pilotage diffèrent. Il existe d’autres types d’aéronefs à décollage vertical, dont les commandes et les techniques sont souvent un mélange d’avion conventionnel et d’hélicoptère. Ils ne constituent qu’une petite partie de l’image totale du vol mais prennent une importance croissante.

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