LES DIFFERENTS TYPES DE ROTORS

 
TYPES DE ROTORS UTILISES EN MODELES REDUITS :
 
                                                          
 
Depuis les années 30, les avionneurs et les modélistes fascinés par l’autogire ont fait preuve d’une imagination débordante. La liste non exhaustive des types de rotors ci-dessous en donne un faible aperçu.
 
A) Aile ronde :
 
Celle-ci est hors sujet, mais il est courant d’admettre que l’autogire a des performances similaires à une aile ronde de même diamètre. Toutefois le centrage est totalement différent; il est calculé à une valeur comprise entre 25% et 33% de la corde moyenne.
 
B) Rotor ou rotors rigides :
                                                                               
 
Le rotor rigide est composé de pales fixées directement sur le moyeu sans possibilité de mouvement en battement. Les efforts de dissymétrie de portance et de précession sont intégralement retransmis à la cellule; ce qui engendre une forte instabilité en roulis. Afin de pallier cet inconvénient, il est courant d’utiliser deux rotors tournant en sens inverse. Exemple : Le "Machingyre" équipé de deux bipales superposés dont le plan a été publié dans la revue MRA N° 597 et 618. Toutes les fantaisies sont permises : Rotors en tandem, côte à côte, engrènants etc…
 
Avantages : Simplicité se construction, rigidité (lest non indispensables), meilleur rendement (L’énergie dissipée en battement dans un rotor articulé ou souple est ici récupérée en portance).
Inconvénients : Instabilité due aux couples de précession et de dissymétrie de portance, nécessité d’une faible charge alaire pour une vitesse de rotation lente, efforts importants sur les servos.
Applications : Vol libre sans vent ou vol libre et RC en salle.
 
Cas  du vol libre : L’équilibre est assuré par de savants règlages qui ne fonctionnent que pour un régime de vol donné (vitesse et trajectoire constantes).
 
Cas du vol indoor : En monorotor, le couple de précession est minimisé par la faible vitesse de rotation et la faible masse des pales; la dissymétrie de portance est compensée par une commande de roulis à fort débattement. Exemple le "Coudu 3" de Philippe dubois.  Le moyeu ci-dessus à gauche (10g) permet de règler le calage des pales.
 
C) Rotor élastique :
 
                                                                                
 
Les pales sont reliées au moyeu par l’intermédiaire d’une plaquette de forme rectangulaire (bipale), triangulaire (tripale), carrée (quadripale), réalisée en F.D.V.époxy, duralumin ou acier. Cette formule permet un battement limité des pales et les couple de dissymétrie de portance et de précession sont retransmis au moyeu proportionnellement au dièdre des pales. Imaginée par Georges Chaulet, cette méthode a été appliquée notamment sur tous les autogires tripales dont le "2D" de la gamme "Autogyro Company of Arizona" et dérivés, ainsi que sur le bipale "Kirara" Japonais.
 
Avantages : Simplicité de construction, robustesse, lests plus légers, butées basses non indispensables, articulations de traînée assurées par les vis de fixation. 
Inconvénients : Filtration moyenne des couples parasites, retours d’efforts sur les servos.
Applications : Autogires RC de classe moyenne.
 
C’ ) Rotor souple :
 
                                                                   
 
Le principe est identique au précédent, mais le matériau est le polypropylène ou le polyétylène; dans ce cas, les couples retransmis sont faibles et quasi constants. En contrepartie, il est nécessaire de prévoir des butées basses pour éviter que les pales pendent lamentablement quand le rotor est au repos. Le "JC11" tripale, les "Rotorshape" et autres "Rainbow" sont équipés de ce type de rotor qui offre un bon compromis entre le rotor rigide et le rotor articulé. Pour les modèles légers, il est possible d’utiliser des charnières sans axe (figure de droite).
 
Avantages : Simplicité de construction, robustesse, lests plus légers, articulations de traînée assurées par les vis de fixation. 
Inconvénients : Filtration moyenne des couples parasites, butée basse indispensable, retours d’efforts faibles sur les servos.
Applications : Autogires RC de classe "park flyer".
 
D) Rotor articulé :
 
                                                                                     
 
Le rotor articulé est utilisé sur les autogires grandeurs de type classique et sur des modèles comme le "DC Gyro" d’Emilio Gabesas par exemple ou le "JC12". Les couples parasites sont éliminés, ormis les frottements dans les axes de battement et l’effet de barre de Té.
 
Avantages : Très bonne élimination des couples parasites, articulations de traînée assurées par les vis de fixation, insensibilité aux rafales, adapté aux grandes vitesses de rotation, possibilité de variation de pas par inclinaison de l’axe de battement, faibles retours d’efforts sur les servos. 
Inconvénients : Construction complexe,  butées hautes, basses et lests indispensables.
Applications : Autogires RC de classe moyenne et grands modèles.
 
D’ ) Rotor articulé à axes confondus :
                                                                                           
 
Dans cette variante, tous les axes de battement sont confondus et passent par l’axe rotor; l’effet de barre de Té est éliminé. La réalisation est beaucoup plus complexe et nécessite des pieds de pales à "enjambement". Ce système sophistiqué équipait l’autogire grandeur "Haffner" ainsi que mon modèle quadripale "JC07" de 1978.
 
Avantages : Totale élimination des couples parasites, articulations de traînée assurées par pivots, adapté aux moyennes et grandes vitesses de rotation, possibilité de variation de pas par inclinaison de l’axe de battement, retours d’efforts sur les servos quasi nuls. 
Inconvénients : Construction très complexe,  butées hautes, basses, de traînée et lests indispensables.
Applications : Autogires RC de classe moyenne et grands ou très grands modèles .
 
E) Rotor bipale semi articulé ou en balancier :
 
                                                                             
 
Inventé par l’hélicier Chauvières et vulgarisé par Igor Bensen, le rotor en balancier concilie les avantages du rotor rigide (simplicité et rigidité) et du rotor articulé à axes confondus. Sa réalisation ne nécessitant qu’un palier central est simple et fiable. Ce rotor est universellement utilisé sur les Gyrocoptères (marque déposée Bensen) et autres gyroplanes, on le retrouve également sur mon modèle "JC10" de 1998 et dans une version simplifiée sur l’autogire indoor "JC13" en 2002.
 
Avantages : Relative simplicité de construction, très bonne élimination des couples parasites, suppression des articulations de traînée , bonne rigidité, lests non indispensables, adapté aux moyennes vitesses de rotation, possibilité de variation de pas par inclinaison de l’axe de battement, faibles retours d’efforts sur les servos. 
Inconvénients : Faible portance due à la faible plénitude, stabilité moyenne..
Applications : Tous modèles.

 

E’ ) Rotor bipale semi-articulé/élastique :
                                                                                            
 Dans cette variante les deux pales sont reliées au palier par l’intermédiaire d’une lame souple en F.D.V.époxy, duralumin ou acier. Il n’y a aucun intérêt particulier à cette formule, à part une plus grande simplicité du système de fixation fixation des pales. Le double rotor du "JC06" ci-dessous en est une parfaite illustration.
 
Avantages, inconvénients, applications : voir ci-dessus.
 
F ) Rotor en double balancier :
 
               
 
Les premiers essais de cette intéressante configuration ont été réalisés sur mon "JC06" en 1972 ainsi que sur des modèles plus petits : "JC11" en 2001 et "JC14" en 2005.
L’ensemble est constitué de deux rotors bipales superposés et tournant dans le même sens; cette solution permet d’obtenir des rotors plus compacts donc moins sensibles aux effets de torsion des pales et plus stables. En modèles réduits, la rigidité propre permet de supprimer les lests : Que des avantages. 
 
Avantages : Très bonne élimination des couples parasites, bonne portance, bonne stabilité, suppression des articulations de traînée , bonne rigidité, lests non indispensables, adapté aux basses et moyennes vitesses de rotation, possibilité de variation de pas par inclinaison de l’axe de battement, faibles retours d’efforts sur les servos. 
Inconvénients : Construction deux fois plus complexe que le simple rotor en balancier… Logique !
Applications : Tous modèles.
 
                                          
 
Important :
 
Le sens de rotation et la vitesse moyenne de chacun des deux rotors sont identiques, mais les vitesses angulaires instantanées varient en permanence en fonction du battement. Il est donc indispensable de laisser un léger débattement angulaire entre les deux rotors tout en leur imposant une position relative d’environ 90°. Ce rôle est assuré par des câbles de quadrature équipés de masselottes (Autogire JC06 ci-dessus à gauche), ou par un doigt d’entraînement (JC11) ou encore par des goupilles de cisaillement (JC14) qui cassent en cas de choc et protègent la mécanique. C’est un peu le même principe que l’articulation de battement qui équipe les rotors articulés.
 
Nota :  
 
Les terme affichés en rouge sont explicités à la rubrique "GYROLEXIQUE".
                    En bleu : Plus de photos au chapitre "ALBUMS".
 
                                                 J Cousin
 
 
 
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