LE MECANISME D’HELICOPTERE Partie 1

Qu’est-ce que cet engin bizarre ?

Certains auront peut-être reconnu une vague silhouette simplifiée d’hélicoptère, débarrassé de sa

coque.

S’il ne vole évidemment pas, cet ensemble possède – en simplifié- exactement les mêmes éléments

mécaniques et de pilotage qu’un spécimen réel. Il a les mêmes commandes, mêmes mécanismes

(dans les principes), mêmes rotors (hélices pour le profane). Tout cela en dépit des aspects visuels

différents de la réalité, notamment dans les proportions, mais aussi dans la présentation des

commandes.

Il est directement inspiré du modèle ALOUETTE, né vers 1955, mais toujours en service. Pour des

questions pratiques d’adaptation au Meccano mais aussi d’encombrement; les dimensions

proportionnelles, la construction ont été changées, mais restent conformes à la réalité fonctionnelle.

Le châssis visible en bas de la photo permet une meilleure vision des mécanismes évoqués. Il n’existe

évidemment pas en réalité.

Cette réalisation est la copie d’un modèle mis au point par un ingénieur aéronautique retraité,

Patrick BRIENT, passionné lui aussi par le Meccano. Cette construction mesure « hors tout » 1,10 m

de longueur, 0,72m de hauteur.

Evidemment, désormais, les mécanismes décrits ont laissé la place à des systèmes plus sophistiqués,

de type « joystick » et autres multiples écrans électroniques. Mais ces modifications ne changent rien

aux principes généraux expliqués, pas plus qu’aux «vieux» systèmes mécaniques toujours en place et

encore exploités.

POUR INFORMATION PREALABLE, QUELQUES GRANDS PRINCIPES :

En gros, la « grande hélice horizontale » (le rotor principal) fait tout le travail (s’élever, avancer,

opérer les virages, reculer).

L’hélice verticale à la queue (rotor anticouple) sert à maintenir la trajectoire en droite ligne et/ou à

virer, parfois à tourner sur place - par exemple en vol stationnaire - jamais à avancer. Sans cet outil,

l’hélico tournerait sans cesse sur lui-même.

Dans un modèle ALOUETTE, le moteur fait tourner simultanément les deux rotors (principe

universel), à des vitesses très différentes, assez rapide en queue (2000 tours/minute), beaucoup plus

lente au milieu (400 tours/minute maxi pour le rotor principal).

Un moteur d’hélicoptère tel que celui-ci tourne à la vitesse d’environ 34.000 tours/minute, car c’est

un moteur à turbine. La puissance développée est de l’ordre de 600 chevaux, pour un poids moteur

de quelques 150 kg ! C’est dire combien il est nécessaire de démultiplier la vitesse du moteur pour

actionner le grand rotor. Ce type de moteur explique le bruit important généré par ces engins.

Lorsque l’hélico avance, on entend souvent des sortes de détonations rapprochées. Elles proviennent

du rotor principal et sont provoquées par la vitesse « circonférentielle » de l’extrémité des pales du

rotor. Cette vitesse est en effet très proche de celle du son, ce qui provoque des mini bangs (comme

lorsque un avion normal dépasse la vitesse du son en vol). Dans les plus récents modèles, cet

inconvénient a été éliminé.

En France, les rotors tournent dans le sens horaire vue de dessus pour le rotor principal, sens anti

horaire vue de face pour le rotor de queue.

PHOTO CI-DESSOUS : au 1er

plan en bas, manche qui ressemble à un frein à main d’auto, il est

appelé collectif. Il sert à faire décoller, accélérer le moteur. Devant le siège, le manche (à la

verticale) dit cyclique, il bouge dans tous les sens. Celui-ci fait avancer, tourner, reculer. A

l’extrémité gauche de la photo, le palonnier. Ce dernier fait virer l’hélico sur place, et/ou le

maintenir en ligne droite.

<----AVANT DE L’HELICO

Partie 2

QUELQUES DETAILS COMPLEMENTAIRES :

Pour qu’il puisse évoluer - décoller- se déplacer - dans tous les sens, parfois reculer, tourner sur

place, rester en vol stationnaire - un hélicoptère (quelle que soit sa taille ou sa sorte) a besoin des 3

commandes que vous voyez ci-dessus. Elles peuvent être actionnées simultanément ou séparément

et toujours par touches légères sur celles-ci :

-- Le siège gauche est enlevé au 1er

plan de la photo. On voit à gauche du siège pilote - comme en

réalité – le manche collectif (voir plus haut). Il agit sur le moteur en l’accélérant ou non, et sur le

rotor principal (grandes pales horizontales) ce qui autorise le décollage. Il n’est déplacé que de bas

en haut et inversement, avec faible course.

-- Devant le siège, un autre manche, plus classique. Il agit aussi sur le rotor principal, mais

différemment. Monté sur rotule, comme un manche d’avion classique, il peut être actionné dans

tous les sens. Il permet à l’hélico d’avancer, reculer, virer. Ce manche et celui précédemment décrit

peuvent être actionnés ensemble, ou seuls, de façon complètement indépendante. Ce manche peut

venir compléter l’action du précédent.

-- En prolongement du siège, à l’extrémité gauche sur la photo, de grands pédales : c’est le

palonnier, comme dans beaucoup d’avions. Cette commande agit sur le rotor de queue. Par exemple,

en vol stationnaire, ce palonnier permet à l’hélico de tourner sur lui-même à droite ou à gauche.

Quand l’une des pédale s’enfonce, l’autre revient et inversement.

COMMENT TOUT CELA FONCTIONNE ? (quelques notions simples de pilotage)

Pour décoller : main droite : mettre le manche « centré » en position verticale. Main gauche : tirer

doucement sur le manche latéral vers le haut. Pieds : actionner le palonnier sur sa position neutre

(pédales en face l’une de l’autre). L’hélico s’élève à la verticale.

Pour avancer : main droite : pousser légèrement le manche vers l’avant. Main gauche : redescendre

partiellement le manche latéral jusqu’à obtention de la vitesse désirée. Pieds : position neutre.

L’hélico avance horizontalement.

Pour virer à droite ou à gauche : main droite : pousser le manche central à D. ou à G en le

maintenant incliné vers l’avant. Main gauche : maintenir moteur à vitesse désirée. Pieds : enfoncer

palonnier à D. ou à G. L’hélico s’incline dans le sens désiré et change de direction.

Pour reculer : main droite : tirer vers soi le manche central. Main gauche : maintenir régime moteur.

Pieds : position neutre (éventuellement, pour aller droit par exemple). L’hélico recule.

Pour vol stationnaire : main droite : manche position verticale. Main gauche : d’abord baisser

progressivement, puis tirer vers le haut jusqu’à immobilisation. Pieds : position neutre. L’hélico se

maintient en l’air sans bouger.

Pour tourner sur place en vol stationnaire : mêmes manœuvres que vol stationnaire, mais palonnier

actionné à D. ou à G.

Toutes les manœuvres décrites ci-dessus peuvent être réalisées avec les commandes de ce modèle

en Meccano, à l’instar de celles d’un véritable hélicoptère. Ce qui a nécessité la mise au point de

nombreux mécanismes : rotules diverses, leviers, bielles, renvois etc. Voir les photos qui suivent.

TOUJOURS INTERESSES ? VOICI D’AUTRES DETAILS

On ne peut comprendre pleinement comment un hélico peut « marcher » qu’en voyant tourner le

rotor central à petite vitesse. On constate alors que ses pales ont un angle différent suivant l’endroit

où elles se trouvent dans leur rotation. On dit alors que les pales effectuent un trajet « cyclique »

parce que variant d’angle dans leur parcours autour de leur axe. Ce merveilleux engin a donc un

fonctionnement plus complexe qu’il n’y paraît.

Dans les photos ci-après voyez une description de la partie dite « plateaux ». Ils sont de couleur bleu

et servent aux commandes des différents angles (le pas) des pales du rotor principal. Ces

mécanismes sont identiques en fonction dans la réalité, mais très différents dans leur aspect (plus

petits). Le plateau supérieur tourne, tandis que celui du dessous imprime les mouvements mais reste

fixe, sans rotation.

CI-DESSOUS: photo des plateaux cycliques en position relevée SUR L’AXE CENTRAL : l’hélico décolle

alors à la verticale (par action du manche (collectif) à gauche du pilote). Observer les bielles de

commandes qui soulèvent l’ensemble : soit les 3 tiges (indiquées en vert) rattachées au plateau)

bleu inférieur. A noter que seul le plateau supérieur tourne avec ses 2 compas. Le plateau du bas

bouge dans tous les sens mais reste fixe, sans rotation, immobilisé à la structure générale par le

compas qui le rattache à la structure générale.

CI-DESSOUS : photo des plateaux penchés à droite (par rapport à l’avant de l’ensemble) – l’hélico

se dirige alors à droite en position penchée. Ici, cette mauvnœre est obtenue par action sur la

droite du manche dit cyclique devant le siège (par main droite).

AVANT DE L’HELICO --->

Partie 3

Le phénomène décrit dans le paragraphe juste avant les photos ci-dessus est appelé cyclique. Il est

produit à la fois par action sur le manche classique, que nous appellerons désormais « manche

cyclique », donc sous le contrôle de la main droite du pilote, et action de sa main gauche, lorsqu’il

demande aux « plateaux centraux » de s’élever (voir photo ci-dessus à droite) en tirant sur le

manche « collectif » (celui qui ressemble à un frein à main de voiture).

Ces mouvements complexes sont obtenus par l’intermédiaire des tiges que l’on voit sur les côtés et

dans l’axe longitudinal de l’engin, (devant l’espèce de tour centrale comprenant la boîte de vitesse du

grand rotor). Ce qui, vous l’aurez compris, n’empêche nullement le pilote d’actionner le palonnier si

nécessaire.

PHOTO CI-DESSOUS : détails montrant le mécanisme de rotule des plateaux. L’ensemble peut

coulisser sur l’axe central comme décrit ci-dessous à droite. Cet ensemble bouge (« rotule ») dans

tous les sens, pour suivre les « ordres » du pilote, donnés par l’intermédiaire du manche devant lui,

dit « cyclique ».

ICI DESSOUS, la photo montre le manche cyclique incliné vers la droite, permettant ainsi

l’inclinaison des plateaux (en bleu) également vers la droite, dirigeant l’hélico à DROITE

AVANT DE L’HELICO

Partie 4

CI-CONTRE A GAUCHE :

aperçu partiel du

mécanisme d’action du

rotor de queue et vue du

moteur avec sa

transmission aux rotors

CI-DESSUS A DROITE : détails de la boîte de vitesse épicycloïdale. Les 2 trains d’engrenage tournent

en sens inverse sur le même axe, la démultiplication est de 32 fois, le motoréducteur étant déjà lui-

même beaucoup démultiplié

CI-DESSOUS : détails principaux (partiels néanmoins) de la commande spécifique du

manche « principal » dit cyclique, avec la rotule correspondante (dans la lumière au milieu à droite

de la photo de gauche). En bas de la photo, vers la gauche, détail partiel de la commande qui

permet de relever l’ensemble des plateaux (par le manche collectif à gauche du pilote).

Partie 5

PHOTOS CI-DESSOUS : quelques détails du système dit «combinateur» qui permet d’allier les

actions des manches cycliques et collectifs, sans jamais contrarier l’un et l’autre

PHOTOS CI-DESSOUS : mécanisme de changement d’angle (ou pas) du rotor de queue.

Depuis le palonnier, par coulissement sur l’axe de l’ensemble, un renvoi pousse le disque bleu au

second plan sur le mécanisme de biellettes visibles de chaque côté du disque bleu du premier plan.

(voir les indications en rouge dans la photo de droite) Ainsi le rotor peut se « visser » dans l’air,

davantage ou non, pour permettre d’aller en ligne droite ou virer sur place. Sur la photo de droite

on observe que les pales du rotor sont orientées en sens contraire.

Partie 6

PHOTOS CI-DESSOUS : mécanisme d’orientation des pales du rotor principal. Celles-ci sont

actionnées par les tiges reliées aux plateaux bleus que l’on voit en position horizontale. Dans cette

configuration, l’avant de l’hélico se situe à gauche de la photo. Sur cette même photo, on peut

apercevoir partiellement, en bas à droite, le moteur animant l’ensemble, ainsi qu’une partie du

rotor de queue.

CONCLUSION

Découvrir comment fonctionne un hélicoptère et s’attacher à construire sa mécanique demande,

pour les profanes, beaucoup d’application et de réflexion. Car c’est loin d’être facile, mais de ce fait

d’autant plus passionnant.