Le potentiel prometteur du nouveau girodyne à grande vitesse "RACER"

Des simulations aérodynamiques avancées permettent de tirer pleinement parti du nouvel hélicoptère à grande vitesse "RACER"


L'idée consistant à créer des aéronefs à la fois capables de voler aussi vite qu'un avion et de faire du vol stationnaire comme un hélicoptère n'est pas nouvelle, mais elle n'a pas encore atteint le stade commercial. Le projet PROPTER, financé par l'UE, s'attaque aux défis aérodynamiques peu communs découlant de cette idée, que les concepteurs doivent relever.

Le processus de conception des giravions s'avère délicat pour de nombreuses raisons: il faut augmenter la capacité de levage des charges utiles, réduire la consommation de carburant et améliorer l'autonomie du véhicule. Dans le cadre du programme de recherche Clean Sky 2, les concepteurs d'aéronefs apportent la touche finale à un nouveau concept de girodyne (ou hélicoptère combiné), qui combine poussée propulsive et capacité de décollage vertical. Ce nouvel hélicoptère de démonstration fait le pont entre les hélicoptères traditionnels et les avions. Ce démonstrateur de girodyne baptisé RACER est l'un des deux démonstrateurs en cours de développement pour la plateforme de démonstration d'avions innovants "Fast Rotorcraft" de Clean Sky. Optimisé pour une vitesse de croisière dépassant les 400 kilomètres/heure (216 nœuds), ce qui est 50 % plus rapide qu'un hélicoptère classique, il vise une réduction de 25 % du coût kilométrique. Il conservera la capacité de faire du vol stationnaire et l'agilité d'un hélicoptère conventionnel.

Lever le voile sur l'aérodynamique de cette configuration complexe

L'UE a financé le projet PROPTER pour étudier les interactions aérodynamiques complexes caractérisant le girodyne RACER afin de faire évoluer de manière radicale l'efficacité et la vitesse maximale possible de ce giravion de prochaine génération. Le projet a été mené par PROPTER, un consortium entre le Centre aérospatial royal des Pays-Bas (NLR) et l'Université technique de Delft, dans le cadre établi par Airbus Helicopters.

Le girodyne est équipé d'une grande variété de surfaces aérodynamiques, parmi lesquelles figurent le rotor supérieur (semblable à celui d'un hélicoptère classique), les ailes à faible allongement, deux hélices installées en bout d'aile ainsi que les empennages. Ensemble, elles génèrent les forces et les moments nécessaires pour le vol de croisière, le vol stationnaire, l'autorotation et les manœuvres. Les hélices (également appelées rotors latéraux) sont entraînées par les mêmes turbomoteurs que ceux qui entraînent le rotor.

"Une compréhension approfondie des interactions des champs d'écoulement est cruciale pour assurer le succès du girodyne", fait remarquer Bambang Soemarwoto, scientifique confirmé du NLR. "Les puissantes interactions des champs d'écoulement qui se produisent entre les hélices montées sur les ailes, le rotor principal et la cellule doivent être quantifiées avec précision car elles peuvent différer considérablement des champs caractéristiques de chaque composant individuel", ajoute Bambang Soemarwoto.

PROPTER a réalisé des simulations informatiques fidèles à la réalité à grande échelle en exploitant les logiciels de mécanique des fluides numérique à la fine pointe de la technologie et les installations disponibles équipées de clusters de calcul haute performance. Le projet a permis d'en savoir plus sur la physique des écoulements qui entrent en jeu et d'obtenir des résultats numériques fiables grâce à l'utilisation d'ENFLOW – un code de recherche développé au NLR dans le cadre de divers programmes de recherche européens et nationaux. Par ailleurs, PROPTER s'est intéressé à la conception des hélices afin de réduire la consommation de carburant et, à terme, les émissions de CO2 et de NOx.

Le potentiel prometteur du girodyne

"Pour l'aviation européenne, cet aéronef à voilure tournante permet de réaliser des vols interurbains tels que Paris-Londres ou Paris-Bruxelles en moins d'une heure, avec en prime l'avantage de disposer d'un décollage et d'un atterrissage verticaux offrant une excellente accessibilité urbaine, même sur des surfaces accidentées", indique Bambang Soemarwoto. Pour les vols d'urgence médicale, cela signifie qu'il est possible d'aller plus loin et plus vite vers ceux qui en ont besoin, élargissant ainsi le champ d'action du concept de "l'heure d'or". PROPTER a établi une base de connaissances solide concernant l'aérodynamique complexe du girodyne afin que ses capacités polyvalentes puissent être pleinement exploitées.

Le commentaire de Jean-Michel Billig, ancien vice-président exécutif pour la recherche et le développement chez Eurocopter, illustre l'importance du travail de PROPTER: "Plusieurs girodynes ont volé depuis les années 1950, mais aucun n'a été commercialisé. Alors pourquoi réessayer maintenant? Les capacités de calcul et de simulation actuelles nous apportent une aide précieuse."

Le girodyne RACER devrait prendre son envol en 2020.

Pour plus d'information voir: Projet PROPTER