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

Dossier : Le transport aérienMagazine N°645
Par Pierre BALMAS (98)

REPÈRES

REPÈRES
La première moitié du XXe 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 XXIe 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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