Le cyclique est un élément crucial du système de commandes de vol d'un hélicoptère, permettant au pilote de contrôler avec précision l'inclinaison et la direction de l'appareil. Cette commande complexe joue un rôle central dans la manœuvrabilité exceptionnelle des hélicoptères, leur permettant d'effectuer des mouvements précis dans toutes les directions. Comprendre le fonctionnement et l'utilisation du cyclique est essentiel pour tout pilote d'hélicoptère, car il influence directement la stabilité, la sécurité et les performances de l'aéronef. Explorons en détail ce composant fascinant qui fait de l'hélicoptère un véhicule aérien unique.
Fonctionnement mécanique du cyclique
Le cyclique, également appelé manche à balai, est une commande principale située entre les jambes du pilote. Son rôle est de modifier l'inclinaison du rotor principal de l'hélicoptère, permettant ainsi de contrôler la direction du vol. Contrairement au collectif qui agit sur toutes les pales simultanément, le cyclique modifie l'angle d'attaque des pales de manière cyclique au cours de leur rotation.
Ce système ingénieux repose sur un mécanisme complexe appelé plateau cyclique. Ce dispositif est composé de deux parties principales : un plateau fixe relié aux commandes du pilote, et un plateau tournant connecté aux pales du rotor. Lorsque le pilote actionne le cyclique, le plateau fixe s'incline, transmettant ce mouvement au plateau tournant qui, à son tour, modifie l'angle des pales de manière cyclique pendant leur rotation.
La précision de ce mécanisme est remarquable, permettant des ajustements fins de l'angle d'attaque des pales à chaque instant de leur rotation. Cette capacité est essentielle pour maintenir un vol stable et effectuer des manœuvres précises, faisant du cyclique un élément clé de la maîtrise d'un hélicoptère.
Contrôle de l'inclinaison du rotor principal
Modification de l'angle d'attaque des pales
Le cyclique agit directement sur l'angle d'attaque des pales du rotor principal. En modifiant cet angle de manière cyclique, il crée une différence de portance entre les pales situées à l'avant et à l'arrière du disque rotor. Cette différence de portance entraîne l'inclinaison du disque rotor dans la direction souhaitée, permettant à l'hélicoptère de se déplacer dans cette direction.
Par exemple, lorsque le pilote pousse le cyclique vers l'avant, l'angle d'attaque des pales augmente lorsqu'elles passent à l'arrière du disque rotor et diminue lorsqu'elles passent à l'avant. Cette variation cyclique de l'angle d'attaque incline le disque rotor vers l'avant, propulsant l'hélicoptère dans cette direction.
Effet de la commande cyclique sur le pas collectif
Il est important de noter que la commande cyclique interagit avec le pas collectif. Lorsque le pilote utilise le cyclique pour incliner le disque rotor, cela peut affecter la portance globale générée par le rotor. Pour maintenir l'altitude ou la vitesse verticale souhaitée, le pilote doit souvent ajuster simultanément le pas collectif pour compenser ces variations de portance.
Cette interaction complexe entre le cyclique et le collectif nécessite une coordination fine de la part du pilote, soulignant l'importance d'une formation approfondie et d'une pratique régulière pour maîtriser le pilotage d'un hélicoptère.
Interaction avec le plateau cyclique
Le plateau cyclique est l'interface mécanique qui traduit les mouvements du manche cyclique en modifications de l'angle des pales. Ce système ingénieux se compose de deux parties principales : un plateau fixe relié aux commandes du pilote et un plateau tournant connecté aux pales du rotor.
Lorsque le pilote actionne le cyclique, le plateau fixe s'incline. Cette inclinaison est transmise au plateau tournant via un système de roulements. Le plateau tournant, en rotation avec le mât du rotor, transmet alors ce mouvement aux pales via des biellettes de pas. Ce mécanisme permet de modifier l'angle d'attaque de chaque pale de manière cyclique au cours de sa rotation, créant ainsi l'inclinaison souhaitée du disque rotor.
Systèmes de biellettes et de renvois
La transmission des mouvements du cyclique aux pales du rotor principal s'effectue grâce à un système complexe de biellettes et de renvois. Ces composants mécaniques assurent une liaison précise entre le manche cyclique, le plateau cyclique et les pales du rotor.
Les biellettes de commande relient le manche cyclique au plateau fixe du plateau cyclique. Des renvois d'angle et des bielles de liaison transmettent ensuite le mouvement du plateau tournant aux biellettes de pas des pales. Ce système de transmission mécanique doit être parfaitement ajusté et entretenu pour garantir un contrôle précis et réactif de l'hélicoptère.
La précision et la fiabilité du système de biellettes et de renvois sont cruciales pour la sécurité du vol. Un entretien rigoureux et des inspections régulières sont essentiels pour maintenir l'intégrité de ce système critique.
Types de commandes cycliques
Cyclique latéral sur l'aérospatiale AS350
L'Aérospatiale AS350, également connu sous le nom d'Écureuil, utilise un système de commande cyclique latéral. Dans cette configuration, le manche cyclique est monté sur le côté droit du siège du pilote, permettant un contrôle intuitif des mouvements latéraux de l'hélicoptère.
Ce type de commande cyclique offre une excellente sensibilité pour les manœuvres de précision, notamment lors des opérations en espaces confinés ou pour les missions de secours en montagne. La disposition latérale du cyclique sur l'AS350 contribue à sa réputation d'hélicoptère agile et facile à piloter.
Cyclique longitudinal sur le bell 206
Le Bell 206 JetRanger, un hélicoptère monomoteur très populaire, utilise un système de commande cyclique longitudinal. Dans cette configuration, le manche cyclique est placé entre les jambes du pilote, offrant un contrôle direct et intuitif des mouvements longitudinaux de l'appareil.
Cette disposition du cyclique permet un contrôle précis du tangage de l'hélicoptère, facilitant les transitions entre le vol stationnaire et le vol de croisière. Le cyclique longitudinal du Bell 206 est particulièrement apprécié pour sa simplicité et son efficacité, contribuant à la polyvalence de cet hélicoptère largement utilisé pour la formation, le transport VIP et les missions de surveillance.
Systèmes combinés sur l'eurocopter EC135
L'Eurocopter EC135, désormais connu sous le nom d'Airbus Helicopters H135, utilise un système de commande cyclique combiné. Cette configuration avancée intègre les fonctions de contrôle latéral et longitudinal dans un seul manche, offrant au pilote un contrôle complet sur tous les axes de mouvement de l'hélicoptère.
Le système combiné de l'EC135 est associé à des commandes de vol électriques (fly-by-wire) qui améliorent la précision et la sécurité du pilotage. Cette technologie avancée permet une meilleure stabilité en vol, réduisant la charge de travail du pilote et améliorant l'efficacité opérationnelle de l'hélicoptère dans diverses missions, de l'évacuation médicale aux opérations de police.
Techniques de pilotage avec le cyclique
Contrôle du tangage et du roulis
Le cyclique est l'outil principal du pilote pour contrôler le tangage (mouvement avant-arrière) et le roulis (mouvement latéral) de l'hélicoptère. Pour effectuer un mouvement de tangage, le pilote pousse ou tire le manche cyclique. Par exemple, en poussant le manche vers l'avant, le nez de l'hélicoptère s'abaisse, initiant un mouvement vers l'avant. En tirant le manche vers l'arrière, le nez se relève, ralentissant l'appareil ou initiant un mouvement vers l'arrière.
Pour le contrôle du roulis, le pilote déplace le cyclique latéralement. Un mouvement vers la gauche incline l'hélicoptère sur ce côté, initiant un déplacement latéral vers la gauche. Inversement, un mouvement vers la droite incline l'appareil dans cette direction. La maîtrise de ces mouvements permet au pilote de naviguer avec précision dans toutes les directions, y compris en diagonale en combinant les mouvements de tangage et de roulis.
Coordination avec le collectif et le palonnier
Le pilotage efficace d'un hélicoptère nécessite une coordination précise entre le cyclique, le collectif et le palonnier. Alors que le cyclique contrôle la direction du vol, le collectif gère l'altitude et la vitesse verticale, tandis que le palonnier contrôle le lacet (rotation autour de l'axe vertical).
Par exemple, lors d'un virage, le pilote doit coordonner le cyclique pour incliner l'hélicoptère dans la direction souhaitée, ajuster le collectif pour maintenir l'altitude, et utiliser le palonnier pour contrer le couple du rotor principal et maintenir un vol coordonné. Cette coordination complexe demande une pratique intensive et une compréhension approfondie de l'aérodynamique de l'hélicoptère.
Manœuvres avancées : autorotation et vol stationnaire
L'utilisation experte du cyclique est cruciale pour les manœuvres avancées telles que l'autorotation et le vol stationnaire. L'autorotation, une technique de sécurité utilisée en cas de panne moteur, nécessite un contrôle précis du cyclique pour maintenir la vitesse de descente et la direction de l'hélicoptère.
Le vol stationnaire, quant à lui, exige une maîtrise fine du cyclique pour maintenir une position fixe dans l'espace. Le pilote doit constamment effectuer de petites corrections avec le cyclique pour contrer les effets du vent et maintenir la stabilité de l'appareil. Ces manœuvres démontrent l'importance d'une formation approfondie et d'une pratique régulière pour maîtriser pleinement le cyclique.
Gestion des effets gyroscopiques
Les effets gyroscopiques générés par la rotation du rotor principal peuvent influencer significativement le comportement de l'hélicoptère en réponse aux commandes du cyclique. Par exemple, lorsqu'un pilote applique une commande de tangage, l'hélicoptère peut réagir avec un mouvement de roulis, et vice versa. Ce phénomène, appelé précession gyroscopique , nécessite une anticipation et une compensation de la part du pilote.
Pour gérer efficacement ces effets, les pilotes doivent développer une compréhension intuitive de la façon dont leur hélicoptère réagira à chaque mouvement du cyclique. Cette compétence s'acquiert avec l'expérience et contribue à un pilotage plus fluide et plus précis, particulièrement important lors de manœuvres complexes ou en conditions météorologiques difficiles.
La maîtrise des effets gyroscopiques est une compétence clé qui distingue les pilotes expérimentés, leur permettant d'anticiper et de compenser instinctivement ces forces pour maintenir un contrôle optimal de l'appareil.
Systèmes d'assistance au pilotage du cyclique
Stabilisation automatique sur le sikorsky S-76
Le Sikorsky S-76, un hélicoptère bimoteur largement utilisé dans l'aviation d'affaires et les opérations offshore, est équipé d'un système de stabilisation automatique avancé qui assiste le pilote dans le contrôle du cyclique. Ce système, connu sous le nom de Automatic Flight Control System (AFCS), utilise des capteurs gyroscopiques et des accéléromètres pour détecter les mouvements indésirables de l'hélicoptère.
L'AFCS du S-76 applique automatiquement de petites corrections au cyclique pour maintenir l'attitude et la trajectoire désirées de l'hélicoptère. Ce système réduit considérablement la charge de travail du pilote, en particulier lors de vols de longue durée ou dans des conditions météorologiques difficiles. Il améliore également la sécurité en atténuant les effets des turbulences et en aidant à maintenir une attitude stable lors des transitions entre le vol stationnaire et le vol de croisière.
Commandes de vol électriques du NH90
Le NH90, un hélicoptère militaire multirôle développé par NHIndustries, utilise un système de commandes de vol électriques (fly-by-wire) pour le contrôle du cyclique. Ce système avancé remplace les liaisons mécaniques traditionnelles entre le manche cyclique et le rotor principal par des signaux électroniques et des actionneurs hydrauliques.
Les commandes de vol électriques du NH90 offrent plusieurs avantages significatifs :
- Une réponse plus précise et plus rapide aux commandes du pilote
- Une réduction du poids et de la complexité mécanique de l'hélicoptère
- La possibilité d'implémenter des lois de contrôle avancées pour améliorer la stabilité et la maniabilité
- Une meilleure protection contre les dépassements des limites de vol de l'appareil
Ce système sophistiqué permet au NH90 d'offrir des performances exceptionnelles dans une large gamme de missions militaires, tout en réduisant la charge de travail du pilote et en améliorant la sécurité globale de l'appareil.
Pilote automatique et cyclique sur l'AgustaWestland AW139
L'AgustaWestland AW139, un hélicoptère bimoteur moyen largement utilisé dans