La mise au point difficile des HELICOPTERES SOVIÉTIQUES d'après guerre

1947-1960

Des exemples dans l'U.R.R.S. des années 50, avec les appareils de Mikhaïl Mil et d'Alexandre Yakovlev.

Cet article donne une idée des énormes difficultés qui guettaient tous les constructeurs d'hélicoptères à cette époque.

Les hélicoptères MIL

Mi-1

L'ingénieur Mikhaïl Mil commença en 1947 l'étude d'un hélicoptère monorotor, avec compensation de couple par le rotor arrière. C'est le projet GM-1 , adopté par une commission gouvernementale soviétique en décembre 1947.

Le premier vol du Mi-1 fut effectué en octobre 1948, aux mains du pilote Baikalov. Les essais progressèrent rapidement, mais le premier prototype fut détruit au bout de quelques mois, à la suite d'un blocage des commandes alors que l'appareil faisait un vol à son plafond, à 5200 m. Le pilote put sauter en parachute (il fut tué quelques mois plus tard dans l'accident d'un appareil de présérie).

Les essais se poursuivirent sur le 2ème prototype, mais en avril 49, au début des essais officiels, au cours d'un vol stationnaire à 70 mètres, l'appareil s'écrasa au sol à son tour à la suite d'une rupture de la transmission arrière. Le Pilote V.V. Makaroff fut tué sous les yeux des nombreuses personnalités officielles qui étaient venues assister aux essais.

Ce fut le pilote V. V. Vinitzki qui acheva la mise au point du Mi-1, dont le premier de série sortit en 1950.

C'était un appareil tripale, équipé d'un moteur AI 26 CV de 575 CV, il comportait 3 sièges: 1 pour le pilote, 2 pour les passagers, derrière le pilote. La masse maximale était de 2300 kg pour une masse à vide de 1800.

Cet appareil fut une grande réussite, en 2012 quelques exemplaires, parmi les plus de 2 500 machines construites, étaient encore en service.

L'hélicoptère Mi-1

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mil_Mi-1

Mi‑4

A partir de 1950, le Bureau d'Études MIL travailla sur un projet beaucoup plus gros : il s'agissait de réaliser un appareil pour le transport de commandos, avec une charge payante de 1500 kg.

En 1951, le bureau Mil entreprit l'étude d'un hélicoptère inspiré du Sikorsky S‑55 Américain, issu de la rétro-ingénierie par les Soviétiques de l'hélicoptère Sikorsky H-19 dont un exemplaire fut capturé lors de la guerre de Corée, il avait exactement le même dessin, avec un moteur monté en diagonale dans le nez, une cabine sous le rotor, un poste de pilotage surélevé et quatre roues.

Le prototype fut réalisé en un temps record et la série lancée sans attendre le premier vol du prototype, mais la mise au point fut longue et laborieuse.

Au cours du premier point fixe, en avril 1952, du flutter de pale se manifesta et l'équipage n'eut que le temps de couper le moteur. MIL, après avoir réfléchi au problème, fit ajouter des masses sur les pales, ce qui remédia au problème, à l'ébahissement de ses collaborateurs qui admirèrent la sureté de son diagnostic.

Mais, sur la première machine de série, une violente résonance sol amena les pales à heurter la cabine, et il fallut plus de 3 ans pour venir définitivement à bout de ce problème, en remplaçant les longerons d'acier par des longerons en dural, qui permirent par ailleurs de porter le potentiel des pales à 2 000 heures, alors qu'il était à l'origine de 150.

Désigné Mi‑4, il fut de loin l'appareil le plus utilisé à l'époque en U.R.S.S. et dans le bloc soviétique. Propulsé par un moteur de 1700 ch, et un rotor de 21 mètres de diamètre, sa masse totale atteignait 7980 kg et ses performances étaient excellentes. Deux portes arrière en demi‑coquilles lui permettaient d'emporter de petites véhicules, des charges en palettes, dix huit passagers civils ou quatorze hommes de troupe équipés.

Pour un appareil de cette taille, il avait évidemment fallu utiliser des servo-commandes, ce que l'on n'avait encore jamais réalisé sur hélicoptères en URSS.

A partir de 1955, 3500 exemplaires au moins de cette excellente machine furent construits, tous en U.R.S.S., et un grand nombre ont été exportés.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mil_Mi-4

L'hélicoptère Mi-4

http://www.avionslegendaires.net/avion-militaire/mil-mi-4-hound/

Le développement du Mi‑4 fut lancé après une convocation au Kremlin des chefs de "bureaux d'études voilures tournantes", en 1952. L'un d'entre eux était le célèbre constructeur d'avions Alexandre Yakovlev qui se trouva chargé, bon gré mal gré, de réaliser une machine deux fois plus grosse que le Mi‑4.

Comme Mil, il dut faire voler son prototype au bout de un an, et c'est ce qu'il fit.

L' hélicoptère Yak-24

Le grand ingénieur Alexandre Yakovlev, qui a donné son nom à toute la série des avions de chasse "Yak", s'était intéressé aux hélicoptères dès 1944.

Le premier Yak 24 vola le 3 juillet 1953, en dépit de la destruction du premier prototype par résonance en effet de sol au début des essais.

La résonance au sol est une calamité pour beaucoup d'hélicoptères par ailleurs excellents. Elle provient du fait qu'un gyravion, à la différence d'un aéroplane, présente de très grosses masses en mouvement de rotation. Ce mouvement peut provoquer une mise en vibration harmonique d'autres éléments de la cellule jusqu'à ce que l'appareil ait quitté le sol.

On peut y remédier en changeant la vitesse de rotation du rotor, en modifiant l'atterrisseur, ou par plusieurs autres mesures. Mais avant d'être trouvé, ce remède peut coûter des millions et prendre des mois, parfois des années. Le problème de Yakovlev était difficile, car le Yak 24 était très gros, avec un rotor et un moteur de Mi‑4 à l'avant et à l'arrière. En outre, l'Armée rouge en avait besoin de toute urgence.

Il était d'ailleurs tout à fait compréhensible que la conception et la mise au point du Yak 24 fut poussée avec une hâte frénétique. En effet, on était à l'époque au point culminant de la guerre froide et le conflit de Corée pouvait tort bien déboucher sur une escalade. Bien que l'utilisation de gros hélicoptères pour les opérations de guerre fit encore à son début, les dirigeants soviétiques étaient convaincus du besoin immédiat de telles machines.

D'abord pour l'armée bien sûr, mais aussi pour aider au développement des vastes territoires inexploités de l'U.R.S.S. où il n'y avait pas de moyens de transport terrestres, Si l'on pense au climat de panique qui régnait dans le bureau d'études Yakovlev, et au fait que ses ingénieurs n'avaient jamais encore dessiné d'hélicoptères ‑ à part deux toutes petites machines ‑ on s'aperçoit que les problèmes furent résolus relativement vite.

L'hélicoptère Yak-24

http://www.krasnayazvezda.com/air/appareils/helico/yak24.php

A la différence de la plupart des constructeurs, Yakovlev a écrit un livre relatant ses expériences et souligna le fait que la conception d'un hélicoptère posait un certain nombre de problèmes tout à fait nouveaux. Un nouvel avion doit aller plus vite, plus haut et plus loin que les modèles précédents. Un hélicoptère complique la vie de l'ingénieur car il doit de surcroît faire du vol stationnaire.

" La combinaison de notre expérience avec des analyses scientifiques approfondies nous évita de graves erreurs. Toutefois, lorsque l'hélicoptère fut construit et que les essais moteur en statique commencèrent, il apparut clairement qu'il était impossible de tout prévoir en théorie.

Beaucoup de problèmes émergèrent, notamment celui du refroidissement du moteur. Nous devions faire en sorte que l'appareil vole en stationnaire à pleine charge et, dans ce cas, le refroidissement devait être plus fort.

Mais la résonance fut la difficulté majeure, nous causant des soucis sans fin. Quatre prototypes avaient été construits simultanément: un pour les essais de laboratoire, un pour les essais dynamiques lorsque les essais d'endurance du moteur et du rotor eurent été menés à bien avec la machine sous portique, un pour les essais moteurs en vol, enfin, le dernier pour les essais en vol‑machine.

Des résultats satisfaisants enregistrés avec l'un des appareils n'excluaient pas la possibilité de voir une rupture se produire sur l'un des autres prototypes. Ainsi, l'exemplaire destiné aux essais statiques était capable et cela arriva, d'accomplir l'ensemble du programme sans incident, alors que l'exemplaire affecté aux essais dynamiques pouvait nécessiter des années de perfectionnements."

Comme les autres hélicoptères à rotors en tandem, le Yak 24 avait un long fuselage portant à ses extrémités deux voilures tournantes identiques, réunies mécaniquement de manière à ce que chacun des deux moteurs puisse entraîner l'ensemble. L'objectif de cet accouplement était de permettre à la machine de voler avec un moteur en panne à la charge maximale.

Si cette réalisation était devenue presque simple à l'heure des turbomoteurs, elle était très délicate en 1952 avec les lourds moteurs à pistons, aussi Yakovlev fit‑il appel à plusieurs laboratoires nationaux. Bien que l'appareil fut réalisé à partir de deux rotors de Mi‑4, les pales du Yakovlev furent essayées au banc d'épreuve où elles subirent 12 millions de cycles en flexion et torsion.

La boite de transfert, partie vitale de l'entraînement, fit également l'objet d'essais exhaustifs à l'usine Shvetsov, où les moteurs étaient fabriqués. Quant aux moteurs eux‑mêmes, avec leur circuit d'alimentation et leur système de refroidissement, ils subirent un cycle d'essais complets à l'Institut national de recherches des moteurs d'avions, où ils fonctionnèrent sans arrêt jour et nuit.

Tout cela fut effectué conformément au planning prévu, mais dès que l'on arriva aux essais au sol de la machine complète, le phénomène de résonance apparut.

" L'appareil entrait en vibration à différents régimes, et nous étions incapables de faire quoi que ce soit pour l'arrêter. Dès que nous en venions à bout dans une condition donnée, elle reprenait invariablement dans une autre condition.

Nous devions accomplir trois cents heures d'essais d'endurance au sol avant de procéder aux premiers vols captifs en stationnaire à très faible altitude. Notre confiance grandissait à mesure que l'expérimentation avançait quand un jour, une voix affolée parvint du téléphone de l'aérodrome:

‑ Il y a eu un problème. L'appareil s'est désintégré sur le sol et il brûle. Rien n'est récupérable. La cause est inconnue.

‑ Et l'équipage?

‑ Tout le monde est sauf. "

Après cent soixante‑dix‑huit heures d'essais, le Yak 24 n'était plus qu'un amas de débris carbonisés. On s'aperçut par la suite que le phénomène de résonance avait provoqué la rupture du berceau moteur arrière par fatigue. Le rotor arrière avait alors entraîné le carter d'entraînement ainsi que le groupe moto-propulseur vers l'avant, et les pales avaient découpé la grosse machine en morceaux. L'essence s'était alors répandue partout et avait pris feu au contact des parties chaudes.

Ce type d'accident fut courant sur les premiers gyravions jusqu'aux environs de 1955, époque à laquelle l'hélicoptère demeurait un animal indompté.

Les problèmes aérodynamiques et structuraux qu'il posait restaient trop difficiles à résoudre, et c'est seulement à partir de ce moment que les ingénieurs réussirent à maîtriser la situation grâce à une meilleure connaissance technique et à l'accroissement de la puissance de calcul des ordinateurs.

Même les petits hélicoptères posaient de gros problèmes et les machines réussies n'étaient pas nécessairement les meilleures, mais plutôt celles qui avaient eu plus de chance. Des équipes réduites à une poignée d'ingénieurs, comme celle de Stanley Hiller avec son Modèle 360, obtinrent parfois un succès complet, tandis que des sociétés puissantes et expérimentées se battirent pendant des années au milieu de rotors brisés, de pales découpant les fuselages et de désastres en vol.

Bien plus que sur les avions, les pannes en hélicoptères avaient des conséquences catastrophiques. Les ruptures en vol permettaient rarement de s'en sortir par un atterrissage forcé, et même les accidents au sol finissaient trop souvent par une tragédie. Les primes d'assurance étaient par conséquent très élevées, rendant l'utilisation de l'hélicoptère anormalement coûteuse jusqu'au moment où, vers 1960, la confiance se mit à grandir lentement.

Bien sûr, en U.R.S.S., au début des années cinquante, le problème de l'assurance ne se posait pas et le seul impératif pour l'équipe de Yakovlev était que "ça marche".

Le constructeur soviétique n'avait même pas le loisir de prendre un petit temps de réflexion pour voir s'il ne fallait pas reconsidérer la conception de son appareil. Il avait échappé, il est vrai, à la disgrâce officielle en faisant voler le Yak 24 au bout de un an, avant sa destruction en résonance au sol. Mais les pilotes d'essais Brovtsev et Milyutikev continuaient à signaler "quelques petites vibrations" dans certaines conditions. Ils essayaient surtout de ne pas démoraliser les ingénieurs car, en vérité, l'ensemble de la cellule du monstre était agitée de dangereux tremblements.

Selon Yakovlev lui‑même: " Pendant cinq bons mois, nous essayâmes de venir à bout de ces vibrations. Cinq mois de recherches intensives et de calculs, des dizaines de vols d'essais, tout cela en vain [...] Nous commencions à perdre tout espoir d'éliminer un jour ces vibrations abhorrées, car elles apparaissaient soudain aux endroits les plus inattendus. Et il arriva un moment où, le matin, à la réunion journalière, on remplaçait les salutations habituelles par cet échange de propos:

‑ Ça vibre toujours ?

‑ Ça vibre toujours...

Des scientifiques dépensèrent tout leur savoir pour nous convaincre d'une manière irréfutable que nous étions en train d'essayer de soigner une maladie incurable. Et beaucoup rappelèrent que les Américains n'avaient pas pu venir à bout des vibrations du YH16 et que Hafner n'était toujours pas parvenu supprimer celles du Bristol 173.

Crash du Bristol 173 (1956)

‑ Vous vous croyez plus malins que tout monde. Vous perdez votre temps […] Mais nous ne perdions pas notre temps. Pourquoi ne pas changer les caractéristiques du rotor ? Je suggérais de réduire de 50 cm la longueur des pales […] les moteurs furent mis en route les rotors se mirent à tourner [...] Brovtsev et Milyutichev restèrent en l'air vingt minutes… Nous pouvions voir du sol leurs faces réjouies et nous comprimes que nous avions mis dans le mille! ". Il y eut malgré tout encore quelques ennuis et même quelques catastrophes, mais, en 1955, quatre Yak 24 de série volèrent publiquement. Le "wagon volant" était enfin en pleine production. La machine avait besoin d'un certain nombre de modifications. C’est ainsi que les commandes de vol furent changées l'empennage en V remplacé par une double dérive… Mais les possibilités de l’appareil  étaient énormes. Comme transport de troupes, le Yak pouvait embarquer 37 hommes avec leur équipement et leur armement. A l'arrière une grande trappe d'accès s'étendait sur les mètres de largeur du fuselage et formait une solide rampe pour monter deux "command car" ou des pièces d'artillerie légère. L'appareil, qui était alors le plus gros hélicoptère au monde, établit plusieurs records le 17 décembre 1955 : le Yak-24 du pilote E.F. Milyoutitchev souleva 4000 kg à une altitude de 2000 m et celui de G.A. Tinyakov emporta 2000 kg à 5082 m.Au total, 35 appareils furent construits jusqu'en 1959, toutes versions confondues.

Références : En plus des sites signalés, le livre de Jean Boulet, pages 152-154 et "Connaissance de l'Histoire" 1978, "Les hélicoptères 1900-1960"

Le texte de cette page est tiré de cet collection oubliée.

A propos des hélicoptères Russes de 2014

En 2014, seuls les Russes construisent des hélicoptères coaxiaux à usage militaire.

Hélicoptère Kamov ka-52

Ces appareils présentent des avantages spécifiques à découvrir:

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