|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
HISTOIRE DE LA TECHNOLOGIE, TECHNOLOGIE, OBJETS AUTOUR DE NOUS
Hélicoptère. Histoire de l'invention et de la production
Annuaire / L'histoire de la technologie, de la technologie, des objets qui nous entourent Un hélicoptère est un aéronef à voilure tournante dans lequel les forces de levage et de propulsion (motrices) à toutes les étapes du vol sont générées par un ou plusieurs rotors principaux entraînés par un ou plusieurs moteurs.
Pendant près de quarante ans après son apparition, l'avion a régné en maître dans les airs. Pendant ce temps, la vitesse et la capacité de charge des véhicules ailés ont augmenté de nombreuses fois, passant de "machins" maladroits en contreplaqué à de puissants beaux hommes à réaction, incarnant les réalisations techniques les plus avancées de la pensée humaine. Cependant, malgré tous ses mérites, tout avion présente un inconvénient important - pour rester en l'air, il doit constamment et à une vitesse suffisamment élevée se déplacer dans un plan horizontal, car la portance de ses ailes dépend directement de la vitesse de déplacement . D'où la nécessité d'une course au décollage et d'une course à l'atterrissage, qui enchaînent l'avion à l'aérodrome. Pendant ce temps, il existe souvent un besoin pour un tel avion qui a une force de levage qui ne dépend pas de la vitesse de vol, peut monter et atterrir verticalement et, en plus, est capable de "planer" dans les airs. Cette niche, après une longue recherche de conception, était occupée par un giravion - un hélicoptère. Possédant toutes les qualités de vol inhérentes à un aéronef, un hélicoptère possède, en outre, un certain nombre de propriétés spécifiques remarquables : il peut décoller d'un endroit sans course de décollage préalable, s'immobiliser dans les airs à la hauteur souhaitée, se déplacer progressivement dans toutes les directions, faire des virages dans n'importe quelle direction comme au moment du mouvement vers l'avant et pendant le vol stationnaire ; enfin, il peut atterrir sur une petite plate-forme sans course ultérieure. La création d'un appareil possédant un complexe de ces qualités s'est avérée être une tâche extrêmement difficile, car la théorie d'un hélicoptère est beaucoup plus compliquée que la théorie d'un avion. Il a fallu des années de travail acharné à de nombreux concepteurs avant que l'hélicoptère ne commence à se sentir en confiance dans les airs et puisse partager les préoccupations de transport aérien avec l'avion. Les premiers giravions (hélicoptères et autogires) sont apparus presque en même temps que les premiers avions. En 1907, l'hélicoptère à quatre rotors des Français Breguet et Richet a pu pour la première fois décoller et soulever un homme au-dessus de quelqu'un. Après cela, divers modèles d'hélicoptères ont été proposés par de nombreux inventeurs. Tous avaient un schéma multi-rotor complexe, dans lequel plusieurs vis servaient à maintenir l'appareil en l'air, et plusieurs autres à le pousser dans la bonne direction. Le schéma à rotor unique (auquel appartiennent 90% de tous les hélicoptères à notre époque) n'a été sérieusement envisagé par personne au début. Et était-elle réelle ? Soulevez l'appareil dans les airs avec une seule vis - toujours bien. Mais comment lui indiquer le mouvement de translation horizontale ? Comment le gérer ? Les inventeurs qui connaissaient assez bien l'aérodynamique ont souligné un autre inconvénient majeur du schéma à rotor unique - la présence d'un moment réactif. Le fait est que lorsque le rotor principal était entraîné par un moteur solidaire de la nacelle, celle-ci devait faire tourner non pas tant l'hélice elle-même que (en sens inverse) le corps de l'appareil. Il semblait qu'il était possible de paralyser le moment du jet uniquement lorsque plusieurs rotors principaux tournant dans des directions opposées étaient utilisés dans la conception de l'hélicoptère. De plus, ces vis pourraient être situées à la fois séparément les unes des autres (schémas longitudinaux et transversaux) et sur le même axe - l'une sous l'autre (schéma coaxial). D'autres avantages du schéma multi-vis sont également venus à l'esprit. Après tout, ayant plusieurs vis de contrôle, il était plus facile de diriger la voiture dans la bonne direction. Mais il s'est vite avéré: plus un hélicoptère a de vis, plus il a de problèmes - calculer l'appareil même avec une seule vis était une tâche très difficile; il s'est avéré généralement impossible de prendre en compte l'influence mutuelle de nombreuses hélices (du moins dans le premier quart du XXe siècle, alors que l'aérodynamique ne faisait que faire ses premiers pas et que la théorie de l'hélice commençait à peine à prendre forme ). Une contribution significative à la résolution de bon nombre de ces problèmes a été apportée par l'inventeur russe Boris Yuryev. Il a fait ses découvertes les plus importantes à l'époque où il était étudiant à l'École technique supérieure de Moscou et était un membre actif du cercle aéronautique du célèbre scientifique russe Joukovski. Intéressé par un schéma à rotor unique, Yuryev s'est tout d'abord posé la question: comment indiquer le mouvement vers l'avant de l'hélicoptère dans la bonne direction? La plupart des inventeurs du début du XXe siècle, comme déjà mentionné, étaient convaincus que pour cela, il était nécessaire d'équiper l'appareil non seulement de rotors, mais également d'hélices. Cependant, en expérimentant de nombreux modèles différents, Yuryev a découvert qu'en inclinant l'axe du rotor principal, il était possible d'obtenir une bonne vitesse de vol horizontale sans fabriquer une hélice à poussée horizontale spéciale. Le mouvement de translation de l'hélicoptère peut également être obtenu en inclinant le corps de l'appareil vers l'avant. Dans ce cas, la force de la grande vis est décomposée en deux forces - portance et poussée, et l'appareil commence à avancer. Et plus l'inclinaison de l'appareil est grande, plus la vitesse de vol sera grande. Le problème suivant était de savoir comment équilibrer le moment réactif agissant sur la nacelle. Yuryev a suggéré que cela pourrait être plus facilement réalisé avec une petite hélice située sur la queue de l'hélicoptère et entraînée par un engrenage léger. Du fait que la force créée par le rotor de queue était appliquée au bras long (par rapport au centre de gravité de l'appareil), son action compensait facilement le moment réactif. Les calculs ont montré que cela prendrait 8 à 15% de la puissance du moteur. Yuryev proposa en outre de réaliser les pales de cette hélice à pas variable. En augmentant ou en diminuant l'angle d'inclinaison de ces pales par rapport au plan de rotation, il était possible d'augmenter ou de diminuer la poussée de cette hélice. Avec une poussée élevée, le rotor de queue devait maîtriser le moment réactif du rotor principal et faire tourner la nacelle dans la bonne direction.
Mais la plus grande difficulté était la création d'un système de contrôle fiable. Le pilote devait avoir à sa disposition des dispositifs lui permettant de changer rapidement l'orientation de la machine par rapport à ses trois axes: c'est-à-dire la tourner dans n'importe quelle direction par rapport à l'axe vertical, incliner le corps de haut en bas, et aussi faites-le rouler à droite et à gauche. Le problème de rotation a été résolu avec un petit rotor de queue. Pour cela, comme déjà indiqué, il suffisait de rendre ses pales orientables et de relier le mécanisme de leur rotation aux gouvernails. Mais comment assurer la contrôlabilité par rapport aux axes longitudinaux et transversaux ? Le moyen le plus simple serait le dispositif de deux autres rotors de queue, placés sur les consoles à une certaine distance du centre de gravité de la machine et faisant tourner l'hélicoptère dans la direction nécessaire au pilote. Ici, la vis 1 sert à compenser le moment réactif, et fait également office de gouvernail ; l'hélice 2 roule et est similaire dans son action aux ailerons (plans de gauchissement des ailes d'un avion), et l'hélice 3 sert en quelque sorte de gouverne de profondeur. Mais ce système, en plus d'être trop complexe, avait aussi l'inconvénient de rendre l'hélicoptère très instable en vol. Yuryev a commencé à réfléchir à la question: est-il possible d'organiser le rotor principal de manière à créer lui-même les deux moments nécessaires au contrôle de l'hélicoptère? La recherche de celui-ci s'est terminée en 1911 avec l'invention de l'un des dispositifs les plus remarquables de l'histoire d'un hélicoptère - la création d'un plateau cyclique.
Le principe de fonctionnement de cette machine est très simple. Chaque pale d'hélice décrit un cercle lors de la rotation. Si les pales du rotor principal sont rendues mobiles par rapport à leurs axes longitudinaux, de sorte qu'elles peuvent changer l'angle d'inclinaison par rapport au plan de rotation, alors le mouvement de l'hélicoptère peut être très facilement contrôlé. En effet, si une partie du cercle délimité par celle-ci traverse la pale avec un grand angle d'installation, et l'autre partie avec un plus petit, alors, évidemment, la poussée d'une part sera plus grande, et d'autre part moins, et le rotor principal (et avec lui toute la machine) sera tourné dans la direction appropriée. Le plateau cyclique a juste fourni l'installation nécessaire des pales. Pour ce faire, un anneau a été installé sur l'arbre du rotor principal sur une suspension à cardan, à laquelle, à l'aide de charnières, des laisses ont été fixées aux leviers qui font tourner les pales. L'anneau tournait avec l'arbre d'hélice. Des deux côtés, il était recouvert d'un anneau fixe reposant librement dessus. Ce dernier anneau pouvait être librement tourné au moyen de bielles de direction et donné n'importe quelle inclinaison dans deux plans. Dans ce cas, la bague intérieure basculait également tout en tournant simultanément à l'intérieur de la bague fixe. Il est facile de voir que dans ce cas, la bague intérieure fera une oscillation complète en un tour, ce qui fera osciller à son tour chaque pale qui lui est associée : toutes changeront l'angle d'installation d'une valeur minimale à une valeur maximale pendant la révolution. Ces angles dépendront de l'inclinaison de l'anneau fixe associé aux manettes de commande. Si le pilote avait besoin de tourner sa voiture dans n'importe quelle direction, il devait pointer l'anneau extérieur du plateau cyclique dans cette direction. Dans ce mode, l'angle d'inclinaison de chaque pale était modifié indépendamment des autres pales. Mais il était facile de faire en sorte que le plateau cyclique, si nécessaire, puisse changer l'angle d'installation à la fois pour toutes les pales en même temps. Cela était nécessaire, par exemple, en cas de panne de moteur dans un mode appelé autorotation, lorsque, sous l'influence d'un flux d'air, l'hélice d'un hélicoptère en chute libre se mettait à tourner spontanément, agissant comme un parachute. En même temps, l'hélicoptère semblait planifier (dans la nature, cet effet peut être observé dans la chute des graines d'érable). Pour ce faire, il suffisait de faire coulisser le cardan du plateau cyclique le long de l'arbre porte-hélice (de haut en bas). En levant ou en abaissant le plateau cyclique, le pilote a immédiatement tourné toutes les pales de l'hélice dans une direction, augmentant ou diminuant ainsi l'angle d'installation ou le rendant négatif (c'est-à-dire capable de tourner dans le sens opposé, ce qui était exactement ce qui était requis lors de l'autorotation) . Ainsi, en 1911, un étudiant de 22 ans de l'école technique supérieure de Moscou, Boris Yuryev, a développé en termes généraux l'ensemble du schéma d'un hélicoptère à rotor unique. Il ne pouvait pas le breveter, car il n'avait pas l'argent pour cela. En 1912, selon le projet de Yuryev, les étudiants de l'école technique supérieure de Moscou ont assemblé un modèle non volant grandeur nature d'un hélicoptère. Au salon international de l'aéronautique et de l'automobile, qui s'est tenu la même année à Moscou, ce modèle a reçu une petite médaille d'or. Cependant, l'école n'avait pas les fonds nécessaires pour construire une machine en état de marche. La Première Guerre mondiale, qui a commencé peu de temps après, puis la guerre civile, ont longtemps détourné Yuryev du travail sur son projet.
Pendant ce temps, des modèles d'hélicoptères multi-rotors ont continué à apparaître dans d'autres pays. En 1914, l'Anglais Mumford construit son hélicoptère. C'était le premier à voler avec une vitesse de translation. En 1924, le Français Emishen fait voler son hélicoptère pour la première fois en cercle fermé. Dans le même temps, Yuryev, après avoir pris le poste de chef du département aérodynamique expérimental TsAGI, a tenté de mettre en œuvre son schéma à rotor unique. Sous sa direction, Alexei Cheremukhin a construit le premier hélicoptère soviétique 1-EA.
Cette machine avait deux vis de queue et deux moteurs Ron d'une puissance de 120 ch chacun. chaque. Il était également équipé d'un plateau cyclique pour la première fois. Les tout premiers essais en 1930 donnèrent un résultat brillant. L'hélicoptère piloté par Cheremukhin a décollé du sol en toute confiance et a facilement grimpé à une hauteur de plusieurs centaines de mètres, décrivant librement des huit et d'autres figures complexes dans les airs. En 1932, Cheremukhin a fait voler cet hélicoptère à une hauteur de 605 m, établissant ainsi un record du monde absolu. Cependant, cet hélicoptère était encore très loin d'être parfait. Il était instable. Le rotor principal a été rendu rigide (les pales n'ont pas changé le volant d'inertie), ce qui a rendu son travail insatisfaisant. Par la suite, d'autres modèles ont été développés et construits. En 1938, sous la direction de Bratukhin, le premier hélicoptère soviétique à deux rotors 11-EA du schéma transversal a été créé. Mais en général, dans les années 30, l'industrie des hélicoptères n'a pas reçu de soutien de l'État en URSS. À cette époque, la théorie est devenue très populaire, selon laquelle un avion est incomparablement plus parfait qu'un hélicoptère tant en vitesse qu'en termes de capacité de charge, et un hélicoptère n'est qu'un jouet coûteux. Ce n'est qu'en 1940 que Yuryev, avec beaucoup de difficulté, réussit à obtenir l'autorisation de créer un bureau d'études spécial, qu'il dirigeait. Bientôt chargé de beaucoup de travail d'enseignement, il a confié la direction du département à Ivan Bratukhin. Un an plus tard, la guerre a commencé et la création d'un hélicoptère parfait a de nouveau été reportée sine die. A cette époque, l'Allemagne était le leader de l'industrie des hélicoptères. Le talentueux designer Fokke a créé dans les années 30 plusieurs parfaits hélicoptères transversaux à double rotor. En 1937, des records du monde ont été établis sur son hélicoptère FW-61 : altitude - 2439 m, vitesse - 123 km/h et autonomie - 109 km de vol. En 1939, le nouvel hélicoptère Fokke atteint une altitude de 3427 m, et en 1941 sa machine FA-223 est lancée en petite série. La guerre a mis fin à son développement, mais les succès des Focke-Wulf ont longtemps attiré l'attention des concepteurs sur le schéma transversal.
Le fait que le système à rotor unique se soit néanmoins imposé comme le système dominant dans l'industrie des hélicoptères, un énorme mérite appartient au concepteur d'avions américain Igor Sikorsky. (Russe d'origine, il a émigré en Amérique en 1919, et en 1923, il y a fondé sa société Sikorsky.) Au cours de sa vie, Sikorsky a développé plusieurs dizaines de modèles d'avions, mais la création d'un hélicoptère lui a valu une renommée mondiale. C'est lui qui a le premier perfectionné le schéma classique Yuryev à une vis. Sikorsky a construit son premier hélicoptère S-46 (VC-300) en 1939. Il abandonna immédiatement l'idée de déterminer tous les paramètres de l'appareil par des calculs et décida de créer un hélicoptère dans lequel des modifications de conception pourraient être facilement apportées lors des essais en vol. Sa voiture avait une apparence nettement primitive: un simple fuselage était assemblé sous la forme d'un treillis en tuyaux d'acier, le pilote était assis ouvertement dans une petite chaise devant le moteur. Propulsion à partir d'un petit moteur de 65 cv. Il était transmis au moyen de courroies jusqu'à la boîte de vitesses, à partir de laquelle un rotor principal à trois pales et à trois articulations était entraîné, de conception simple. Le rotor de queue monopale de queue était monté sur une longue poutre en forme de boîte.
Déjà les premiers tests ont révélé de nombreux défauts de conception. Le plateau cyclique fonctionnait très mal, car il était mal chronométré; à cause de cela, l'hélicoptère n'a pas bien obéi au volant et a oscillé lors du levage. À la fin, il a chaviré et s'est gravement cassé. Ensuite, Sikorsky a abandonné le plateau cyclique et a introduit trois vis de queue (implémentant ainsi le premier schéma de Yuryev, qui a été mentionné ci-dessus). Dans cette conception, l'hélicoptère a montré une bonne maniabilité. En mai 1940, Sikorsky fait une démonstration publique de sa progéniture à Bridgeport devant des pilotes américains. Sa voiture a fait une grande impression sur les personnes présentes: l'hélicoptère se déplaçait librement de haut en bas, de côté et d'arrière, planait immobile et tournait sur place. L'hélicoptère n'avait qu'un seul inconvénient - il ne voulait obstinément pas voler vers l'avant. Il a fallu plusieurs mois pour découvrir la raison de son « entêtement ». Il s'est avéré que les tourbillons d'air créés par le rotor principal avaient un effet important sur le fonctionnement des rotors de queue, de sorte qu'à grande vitesse, ils refusaient de fonctionner. Avec les rotors de queue déplacés hors de portée du rotor principal, la maniabilité et le contrôle du VS-300 se sont immédiatement améliorés de manière significative. En général, le VS-300 était d'une grande importance pour Sikorsky. Au cours des vols d'essai de deux ans, plusieurs systèmes de contrôle, divers types d'hélices et de structures y ont été testés, et la forme même de l'hélicoptère a été élaborée. Le nombre d'améliorations structurelles apportées au modèle d'origine était si important qu'en 1942, seuls le siège du pilote, la partie centrale du fuselage, le réservoir de carburant et les deux roues du train d'atterrissage principal restaient de l'hélicoptère précédent. Grâce à ces tests, la création des hélicoptères suivants a été beaucoup plus facile. Bientôt, le commandement de l'US Air Force a ordonné à Sikorsky de développer un hélicoptère militaire qui pourrait être utilisé pour le contrôle de tir et la communication. Le nouvel échantillon a été nommé VS-316 (S-47). De nombreux échecs avec la première machine ont convaincu le concepteur que le plateau cyclique était absolument nécessaire pour un circuit monovis. Cette fois, la machine a été conçue avec beaucoup de soin, ce qui a prédéterminé le succès du modèle. En janvier 1942, les essais en vol de l'hélicoptère terminé ont commencé. En avril, la voiture a déjà été présentée à l'armée. Le pilote d'essai Charles Maurice, qui était assis à la barre, a pu démontrer les énormes capacités de l'avion à voilure tournante. Il a plané au-dessus des têtes des spectateurs étonnés, a décollé et atterri à nouveau à son ancienne place - directement dans les renfoncements des roues, a avancé, reculé, sur le côté, s'est retourné sur place. Puis il a soulevé le sac à cordes avec des œufs avec un tube spécial, l'a porté à un autre endroit et l'a abaissé sans en casser un seul. D'autres cascades ont également été démontrées, par exemple la descente et l'ascension d'un passager sur une échelle de corde dans un hélicoptère en vol stationnaire au-dessus du sol. Maintenant, bien sûr, ce n'est pas surprenant, mais à cette époque, c'était une curiosité et étonnait les généraux du monde jusqu'au cœur. L'un des hauts fonctionnaires présents s'est exclamé : "Cette chose peut faire tout ce qu'un cheval peut faire !" Et le célèbre pilote d'essai anglais Bree a admis: "Nous étions présents au miracle." Au final, Maurice a démontré une vitesse de croisière - environ 130 km / h, s'est élevé au-dessus du sol de 1500 m, puis a atterri avec le moteur éteint en autorotation. En mai 1942, le VS-316 est adopté par l'armée américaine sous le nom de XR-4 et mis en production de masse. Au total, 130 hélicoptères de ce type ont été construits. En 1944, ils ont été testés pour la première fois dans des conditions de combat en Birmanie. La guerre ici se déroulait dans la jungle, et l'hélicoptère était le seul véhicule apte à ravitailler les troupes. Les chasseurs japonais ont lancé une véritable chasse aux "plaques tournantes" à basse vitesse, mais n'ont pas pu en abattre une seule - au moindre danger, l'hélicoptère s'est appuyé contre le sol, s'est caché entre les arbres et a ainsi facilement échappé à la bataille. En 1943, la société Sikorsky a lancé un nouvel hélicoptère XR-5, qui se distinguait par une vitesse et une charge utile beaucoup plus élevées. Pour la première fois, un moteur d'hélicoptère spécial a été développé pour cela. Au total, 65 de ces machines ont été construites, le ministère de la Défense ayant annulé ses commandes en raison de la fin de la guerre. Pendant ce temps, en 1944, Sikorsky avait déjà un nouveau modèle prêt - le S-49 (un total de 229 ont été produits). Après la guerre, les hélicoptères ont commencé à se répandre rapidement dans le monde entier. Sikorsky n'a pas longtemps maintenu le monopole de leur production, car ce n'est qu'aux États-Unis que 300 entreprises ont commencé à développer leurs propres modèles de giravions. Cependant, Sikorsky avait des avantages importants sur eux - une conception bien établie et une production bien établie. Malgré la concurrence, son entreprise a non seulement prospéré, mais a également élargi sa production. En 1946, il a développé le modèle S-51 (un total de 554 véhicules ont été produits), qui a trouvé l'application la plus large à la fois dans les domaines militaire et économique. Cet hélicoptère a été le premier à être équipé d'un pilote automatique, ce qui a grandement facilité le contrôle. Cependant, le plus grand succès est venu avec les hélicoptères S-55 Chickasaw (1949) et S-58 Seabat (1954).
Seulement à l'usine Sikorsky, 1828 pièces d'hélicoptères du premier modèle et 2261 du second ont été assemblées. En outre, de nombreuses entreprises de différents pays ont acquis une licence pour leur production. En 1952, deux S-55 ont effectué le premier vol à travers l'océan Atlantique (avec un ravitaillement sur le pont d'un porte-avions) de l'Amérique à l'Europe. Le S-58 a été reconnu comme le meilleur hélicoptère de la première génération. C'est aussi devenu le "chant du cygne" de Sikorsky lui-même. En 1957, le designer de 68 ans quitte la direction de l'entreprise. Au cours de ces années, le développement des hélicoptères en URSS battait son plein. Après la guerre, Yuryev a réussi à organiser deux nouveaux bureaux d'études: Mikhail Mil, qui a entrepris de développer un hélicoptère à rotor unique, et Nikolai Kamov, qui a choisi un schéma coaxial. Le bureau d'études de Yakovlev a également rejoint les travaux sur la conception de l'hélicoptère. Bratukhin a poursuivi ses travaux sur les hélicoptères transversaux. En 1946, son hélicoptère G-3 fait son apparition. En 1947, il produit son premier hélicoptère Ka-8 Kamov. Mais lorsqu'un concours pour le meilleur modèle soviétique a été annoncé à la fin des années 40, il a été remporté par l'hélicoptère Mil Mi-1, créé selon le schéma à rotor unique de Yuryev. En 1951, il a été mis en production. Auteur : Ryzhov K.V.
▪ bronze
Une nouvelle façon de contrôler et de manipuler les signaux optiques
05.05.2024 Clavier Primium Sénèque
05.05.2024 Inauguration du plus haut observatoire astronomique du monde
04.05.2024
▪ Puces de mémoire mobile DRAM LPDDR4 de 8 Go ▪ Anneau intelligent de Samsung ▪ La police de la circulation ordonne de cracher ▪ L'eau douce des fonds marins ▪ Les utilisateurs de boutiques en ligne parcourent les produits plus souvent qu'ils ne les achètent
▪ section du site Régulateurs de puissance, thermomètres, thermostabilisateurs. Sélection d'articles ▪ article écrit sur le front. Expression populaire ▪ article La composition fonctionnelle des téléviseurs Sony. Annuaire
Page principale | bibliothèque | Articles | Plan du site | Avis sur le site
www.diagramme.com.ua |
Nous recommandons des articles intéressants section 
Voir d'autres articles section 
Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique :
Toutes les langues de cette page