L’hélicoptère de demain sera rapide et soucieux de l’environnement

Après plus d’un siècle d’in­no­va­tions, d’es­sais et d’in­dus­tria­li­sa­tion, les héli­co­ptères sont deve­nus indis­pen­sables autant pour des mis­sions mili­taires que pour des acti­vi­tés civiles. Les défis sont aujourd’­hui de gagner en vitesse, en puis­sance de levage et en sécu­ri­té tout en res­pec­tant l’environnement.

REPÈRES
La pre­mière moi­tié du XX^e siècle a vu le déve­lop­pe­ment tech­no­lo­gique de l’hélicoptère avec des solu­tions qui se sont révé­lées capi­tales : par exemple le rotor avec varia­tion cyclique de pas, qui modi­fie la posi­tion des pales à mesure de la rota­tion et remé­die ain­si à la dis­sy­mé­trie engen­drée par l’avance de l’engin. La pro­pul­sion par tur­bine, qui apporte plus de sou­plesse et puis­sance que les moteurs à explo­sion, ne vien­dra qu’en 1955 avec l’Alouette II équi­pée de la tur­bine Artouste II.

Jus­qu’au milieu des années 1970, le mar­ché de l’hé­li­co­ptère est essen­tiel­le­ment mili­taire. La fin de la guerre du Viêt­nam marque à la fois le déclin des pro­duc­tions mili­taires, par­ti­cu­liè­re­ment amé­ri­caines, et le démar­rage de la consti­tu­tion des flottes civiles.

Les flottes civiles com­prennent les héli­co­ptères pri­vés, les socié­tés de trans­ports de pas­sa­gers sur des lignes régu­lières (en France, la liai­son Nice-Mona­co) ou à la demande (VIP) et de tra­vail aérien, mais aus­si les acti­vi­tés dites » para­pu­bliques » comme les ser­vices de police et de gen­dar­me­rie, Samu, recherche et sau­ve­tage, sécu­ri­té civile. Appa­rue dans les années 1970–1980 après les chocs pétro­liers, l’ex­ploi­ta­tion des res­sources off­shore a créé un seg­ment à part entière pour l’hélicoptère.

Mais le mar­ché civil se révèle très fluc­tuant : après une mon­tée en flèche jus­qu’en 1981, il retombe bru­ta­le­ment en 1982. Il s’ef­fondre de nou­veau au début des années 1990.

Une conception complexe

Com­pa­ré aux aéro­nefs clas­siques à ailes fixes, l’hé­li­co­ptère est d’une concep­tion plus com­plexe, il est plus oné­reux à l’a­chat et à l’u­sage, reste rela­ti­ve­ment lent, pos­sède un rayon d’ac­tion réduit et ne peut pas empor­ter de très lourdes charges.

L’hélicoptère russe Mil Mi-26 est le plus grand et le plus puis­sant du monde

L’hé­li­co­ptère pos­sède en revanche un avan­tage consi­dé­rable sur l’a­vion : son apti­tude à effec­tuer un vol sta­tion­naire qui lui per­met d’at­teindre des endroits inac­ces­sibles à son homo­logue à voi­lure fixe. Il peut décol­ler et atter­rir ver­ti­ca­le­ment, sans piste de décol­lage et d’at­ter­ris­sage, accé­der à des lieux étroits et se dépla­cer len­te­ment et dans tous les axes (en par­ti­cu­lier laté­ra­le­ment et à recu­lons). L’hé­li­co­ptère est donc doué d’une manoeu­vra­bi­li­té adap­tée à un cer­tain nombre de situa­tions spécifiques.

En contre­par­tie, l’hé­li­co­ptère a besoin d’un moteur bien plus puis­sant afin de se sou­le­ver du sol, limi­tant en cela sa capa­ci­té d’emport. Les défis de l’hé­li­co­ptère aujourd’­hui sont donc de gagner en vitesse, en puis­sance de levage, en sécu­ri­té tout en res­pec­tant l’environnement.

Rapidité et grand tonnage

Bell Agus­ta à rotors basculants

L’hé­li­co­ptère per­met une grande varié­té de mou­ve­ments, mais il ne peut pas voler très vite. De fortes ondes de choc en pale avan­çante et de forts décol­le­ments en pale recu­lante limitent la vitesse au-delà de 350 kilomètres/heure. Les puis­sances néces­saires aug­mentent consi­dé­ra­ble­ment et les vibra­tions de l’ap­pa­reil aug­mentent aussi.

Des tech­niques nou­velles sont expé­ri­men­tées. En ce qui concerne le » grand ton­nage « , tous les pro­jets dits d’Hea­vy Trans­port Heli­cop­ter (HTH) sont aujourd’­hui mili­taires. Les marines amé­ri­cains se sont orien­tés vers une moder­ni­sa­tion du Sikors­ky CH-53. En Europe, le besoin expri­mé vient prin­ci­pa­le­ment de l’Al­le­magne et la France qui se disent prêtes à coopé­rer sur un pro­jet d’HTH capable d’emporter des véhi­cules blin­dés. Aujourd’­hui l’hé­li­co­ptère mili­taire russe Mil Mi-26 est le plus grand et le plus puis­sant héli­co­ptère du monde à avoir été pro­duit. Il peut empor­ter 90 sol­dats et lever 20 tonnes. Mais sa tech­no­lo­gie date de plus de trente ans et son coût d’o­pé­ra­tion est élevé.

L’hélicoptère sûr et intelligent

Rotors bas­cu­lants et hélices de propulsion
Pour s’af­fran­chir de la limite de vitesse, les construc­teurs, notam­ment Bell, pro­posent des rotors bas­cu­lants ou » til­tro­tors « . Cela per­met de pas­ser en mode » avion » tout en conser­vant le décol­lage et l’at­ter­ris­sage ver­ti­caux. Cette tech­no­lo­gie per­met des vitesses supé­rieures à 500 km/h, mais la charge utile est for­te­ment réduite. Sikors­ky pro­pose la tech­no­lo­gie à deux rotors coaxiaux et contra­ro­ta­tifs et une ou deux hélices de pro­pul­sion. Le pre­mier vol de ce démons­tra­teur a eu lieu en août 2008. Cette tech­no­lo­gie per­met de voler à des vitesses maxi­males de 460 km/h.

Les pilotes d’hé­li­co­ptères clas­siques dis­posent aujourd’­hui de beau­coup moins d’aide au pilo­tage et d’au­to­ma­tismes que n’en ont les pilotes d’a­vion de ligne récents. De par la com­plexi­té des manœuvres, le risque de faute de pilo­tage est aus­si plus élevé.

Depuis les années quatre-vingt-dix, les héli­co­ptères mili­taires béné­fi­cient de tech­niques numé­riques de pilo­tage auto­ma­tique. Ces tech­niques, en constante amé­lio­ra­tion, sont aujourd’­hui offertes aux flottes civiles. Concer­nant l’aide à la main­te­nance, les nou­veaux maté­riaux com­po­sites et cap­teurs per­mettent des mesures beau­coup plus fines et en temps réel de l’é­tat de l’hé­li­co­ptère. Cela per­met un pilo­tage de la main­te­nance » intelligent « .

L’hélicoptère respectueux de l’environnement

Les héli­co­ptères effec­tuent de plus en plus de mis­sions civiles en zone habi­tée pour des vols d’ordre médi­cal, de sau­ve­tage ou de sécu­ri­té. Le res­pect de l’en­vi­ron­ne­ment mais aus­si le confort du pas­sa­ger deviennent pri­mor­diaux. Le JTI¹Clean Sky, lan­cé offi­ciel­le­ment à Bruxelles en février 2008 et pour sept ans, vise à orien­ter le déve­lop­pe­ment de l’aé­ro­nau­tique vers de moindres nui­sances. Indus­triels, uni­ver­si­tés et centres de recherches, s’as­so­cient pour des objec­tifs ambitieux.

Réduire le bruit
Le pro­jet euro­péen Friend­cop­ter vise la réduc­tion des nui­sances sonores. Il a démar­ré en mars 2004 et devait s’a­che­ver début 2009. Glo­ba­le­ment, il porte sur un mon­tant de 32,5 mil­lions d’eu­ros, avec 125 000 heures de recherche, et regroupe 34 par­te­naires euro­péens dont des construc­teurs d’hé­li­co­ptères, des indus­triels, des centres de recherche et des universités.

Le pro­gramme, doté de 1,6 mil­liard d’eu­ros, doit déve­lop­per pour la pro­chaine géné­ra­tion d’aé­ro­nefs des tech­no­lo­gies qui per­met­tront des pro­grès très signi­fi­ca­tifs, en termes de réduc­tion des nui­sances : bruit, consom­ma­tion de car­bu­rant, émis­sions de CO2 et de NOx.

Les objec­tifs ont été défi­nis sur la base des objec­tifs 2020 d’A­care, le Conseil consul­ta­tif pour la recherche sur l’aé­ro­nau­tique en Europe : dimi­nu­tion de 50 % des émis­sions de CO2 grâce à une baisse dras­tique de la consom­ma­tion, réduc­tion de 80 % des émis­sions de NOx et réduc­tion de 50 % du bruit exté­rieur. Ces objec­tifs com­prennent aus­si une concep­tion éco­lo­gique du cycle de vie des pro­duits (fabri­ca­tion, main­te­nance, recyclage).

Six programmes de démonstration

Sikors­ky à deux rotors et une hélice

Dans Clean Sky, à ce jour, sont impli­qués 54 entre­prises indus­trielles, 15 centres de recherche et 17 uni­ver­si­tés. Clean Sky est orga­ni­sé en six » démons­tra­teurs tech­no­lo­giques inté­grés » ou ITD (Inte­gra­ted Tech­no­lo­gy Demonstration).

Trois d’entre eux traitent des aéro­nefs en géné­ral, dont un de l’hé­li­co­ptère : Sus­tai­nable and Green Engine, ce groupe pré­voit la construc­tion de cinq pro­to­types de nou­veaux moteurs durant la durée du pro­gramme (colea­ders : Rolls-Royce et Safran) ; Sys­tems for Green Ope­ra­tion : ce groupe va se concen­trer sur les équi­pe­ments élec­triques, la ges­tion de la ther­mique, l’a­mé­lio­ra­tion des tra­jec­toires aériennes et des opé­ra­tions au sol (colea­ders : Thales et Lieb­herr) ; Eco-Desi­gn : ce groupe tra­vaille­ra sur la struc­ture de l’aé­ro­nef en consi­dé­rant l’en­semble de son cycle de vie (matières pre­mières uti­li­sées, pro­cé­dés de fabri­ca­tion, main­te­nance, fin de vie) et sur les sys­tèmes pour les avions de petite capa­ci­té (concept d’a­vion élec­trique avec une maquette vir­tuelle) (colea­ders : Das­sault Avia­tion et Fraun­ho­fer Gesellschaft).

Un des six ITD est spé­ci­fique à l’hé­li­co­ptère : Green Rotor­craft, ce groupe a pour objec­tif la réduc­tion du bruit et l’op­ti­mi­sa­tion de l’u­ti­li­sa­tion de l’éner­gie dans les héli­co­ptères (colea­ders : Agus­ta West­land et Eurocopter).

Des partenariats mondiaux

L’hé­li­co­ptère du XXI^e siècle devra donc répondre à des mis­sions tou­jours plus variées, mais il devra appor­ter aus­si plus de sécu­ri­té, de confort et res­pec­ter les exi­gences envi­ron­ne­men­tales. L’in­té­gra­tion des déve­lop­pe­ments des dif­fé­rents acteurs du sec­teur, par des par­te­na­riats à l’é­chelle mon­diale sinon euro­péenne, per­met d’a­bou­tir plus rapi­de­ment à leur industrialisation.

1. Les JTI (Joint Tech­ni­cal Ini­tia­tive) sont un nou­vel ins­tru­ment de la Com­mis­sion euro­péenne per­met­tant à des grou­pe­ments d’industriels et de centres de recherche de gérer des pro­jets de façon intégrée.

POUR EN SAVOIR PLUS SUR INTERNET :

http://www.cleansky.eu
http://www.onera.fr
http://www.bellhelicopter.com
http://www.bellagusta.com
http://www.agustawestland.com
http://www.eurocopter.com
http://www.helicos-passion.com
http://www.unicopter.com

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