Évaluation expérimentale des interactions aérodynamiques rotor/propulseur pour les hélicoptères grande vitesse
Résumé:
Les hélicoptères sont largement utilisés pour des besoins civils et militaires. Les atouts des Appareils à Atterrissage et Décollage Vertical sont nombreux : capacité d’atterrissage et de décollage vertical, vol stationnaire et mobilité dans toutes les directions, … Cependant, parmi d’autres limites, les configurations classiques ont une vitesse limitée à environ 300 km/h. Dans ce cadre, les hélicoptères grande-vitesse ont été créés. Dotés de rotors et/ou d’aile de portance supplémentaires, ces configurations permettent de décharger le rotor et d’augmenter l’efficacité aérodynamique de l’appareil. Cependant la multiplication d’éléments tournants génère une augmentation des interactions qui peuvent mener à une perte de performance, voire à des situations de vol critiques. Ainsi, cette thèse propose d’étudier expérimentalement les interactions rotor/propulseur en fonction des conditions de vol pour les hélicoptères hybrides, dont l’Eurocopter X3 et
l’Airbus Helicopters RACER sont des exemples. A ce jour, des études numériques ont été menées, mais les phénomènes d’interaction complexes ne sont pas entièrement retranscrits. En parallèle, peu de données expérimentales sont disponibles. Des études expérimentales sont menées pour souligner l’influence du paramètre d’avancement, de la vitesse de rotation du propulseur et de sa position sur les performances des rotors. Les essais sont menés sur une maquette à l’échelle 1/7,7 du Dauphin 365N dotée d’un propulseur dont la position est modifiable dans les trois directions. L’ensemble de la campagne est conduit dans la soufflerie de grande dimension L2 de l’ONERA. Des mesures d’efforts et de champs de vitesse ont mis en avant l’absence d’interactions directes rotor/propulseur à grande vitesse. En vol stationnaire, cependant, le propulseur est entièrement immergé dans le sillage rotor, ce qui génère une augmentation de sa traction. A faible vitesse, l’hélice est partiellement immergée dans le sillage rotor. Dans ce cadre, une translation du propulseur vers la queue de l’appareil génère une augmentation des interactions et des performances du propulseur. L’absence de bénéfices observés lors de la translation verticale ou latérale de l’hélice a aussi été soulignée. Enfin, la faible influence des interactions du propulseur sur le rotor a été montrée pour l’ensemble des configurations de vol.