Appontages d'hélicoptère

Steve Zan avec les maquettes expérimentales du navire et de l'hélicoptère, dans la soufflerie verticale de 5 m du CNRC.

Même dans le meilleur des cas, le travail d'un pilote d'hélicoptère est très complexe. Faire apponter un hélicoptère sur un petit navire par grosse mer représente toute une série de défis particuliers, compte tenu des mouvements du pont, de l'écoulement aérodynamique turbulent et des systèmes de commandes qui n'ont pas été conçus pour une exploitation en milieu marin.

Les chercheurs en aérodynamique du Conseil national de recherches du Canada (CNRC) abordent sous de nombreux angles la question de l'amélioration de la sécurité des appontages d'hélicoptère. Le projet de recherche est une collaboration entre quatre pays, à laquelle participent les forces navales du Canada, des États-Unis, de l'Australie et du Royaume-Uni.

Mesures quantitatives des forces créées par le rotor : une expérience unique

Les appontages se caractérisent par des écoulements aérodynamiques turbulents très prononcés. Le chef de l'équipe, Steve Zan, explique : "Si le pilote se déplace de quelques pieds seulement lorsqu'il est à proximité du navire, l'hélicoptère ne sera plus compensé. Ce dernier est secoué par les turbulences aérodynamiques, et le pilote doit continuellement compenser aux commandes. Même si vous pouviez demeurer au même endroit, la turbulence fluctue à toutes les une ou deux secondes, et cet intervalle exige énormément de la part du pilote. Par le temps qu'il réagit, la turbulence s'est de nouveau modifiée."

L'équipe de spécialistes en aérodynamique a mis au point une expérience originale en soufflerie utilisant un rotor d'hélicoptère à l'échelle, monté sur un dard et qui « vole » vers le pont d'envol d'une maquette de frégate. Les spécialistes peuvent mesurer le rendement du rotor en n'importe quel point de cette turbulence aérodynamique non uniforme et déterminer de façon quantitative les changements de sollicitations du rotor à mesure que le pilote se déplace sur la trajectoire de vol.

Ces changements deviennent plus marqués à mesure que le rotor se rapproche du pont. En expérimentant diverses modifications à la forme de la superstructure du navire, les spécialistes peuvent réduire de beaucoup les effets de ce phénomène. De toute évidence, d'autres exigences sur le plan naval pourraient éliminer certaines modifications, mais il semble possible d'atténuer l'impact de la turbulence aérodynamique.

Un coup d'oeil sur les effets de couplage

Un autre domaine d'intérêt est la poursuite de la mise au point de l'hélicoptère numérique américain GENHEL. Le CNRC examine présentement des moyens de "faire voler" le rotor du GENHEL dans des turbulences aérodynamiques sur la base de données expérimentales sur ces turbulences.

À l'heure actuelle, aucun modèle informatique ne peut traiter les interactions complexes, connues sous le nom de « couplage » dans le champ d'écoulement existant entre la déflexion vers le bas du souffle du rotor et la turbulence aérodynamique. L'équipe du CNRC est à modifier le rotor du GENHEL pour qu'il corresponde à leur maquette de rotor expérimental en vue de comparer des expériences fondées sur des modèles numériques aux expériences réalisées en soufflerie. L'équipe sera alors en mesure d'évaluer l'ampleur du couplage et s'il vaut la peine de continuer à le modéliser sous forme numérique.

Mécanique numérique des fluides

Jerry Syms se sert de la mécanique numérique des fluides (CFD) dans ses expériences pour essayer de calculer la turbulence aérodynamique. Les données obtenues pourraient alors être fournies au GENHEL, et dès qu'un ordinateur suffisamment puissant sera construit, probablement au cours de la prochaine décennie, ces données pourraient alimenter un simulateur de vol en temps réel.

"Les simulateurs de vol actuels combinent un modèle générique ou une table de validation pour prendre en compte les effets de la turbulence aérodynamique non couplée du navire," de dire Syms. "Les algorithmes CFD et le matériel informatique étant en constante évolution, c'est avec beaucoup d'enthousiasme qu'on peut penser que la mécanique numérique des fluides pourrait être en mesure de donner de l'information en temps réel sur la turbulence aérodynamique couplée entre un hélicoptère et un navire, et augmenter considérablement la fidélité d'une simulation d'appontage."

Manoeuvrabilité des hélicoptères

Stephan Carignan et Bill Gubbels se penchent présentement sur les exigences de manoeuvrabilité des hélicoptères en ce qui a trait aux appontages. L'hiver dernier, leur équipe a mené une série d'essais en vol et en simulateur pour recueillir des données sur les marges de pilonnement et de poussée lors des appontages par mer agitée ou grosse mer. La seconde phase des essais, qui débuteront en mars 1999, intégrera l'axe de roulis à la mission. L'équipage d'essai pourra ainsi voler en fonction d'une simulation visuelle du pilonnement et des oscillations transversales du navire. Les résultats de l'essai seront utilisés pour créer une section hélicoptère maritime dans le document de conception des qualités de manoeuvrabilité (ADS 33) et, comme le dit Stephan Carignan, "pour nous permettre d'évaluer un hélicoptère embarqué dans une simulation très fidèle au milieu dans lequel il doit apponter."