Pilotez les hélicoptères en simulation

Cet article est une actualisation du compte rendu de réunion  sur le pilotage d’hélicoptères dans nos simulateurs préférés, où Stéphane, instructeur dans l’aéronautique et pilote d’hélicoptère, a eu la gentillesse de nous rejoindre pour une présentation.

 

… Et durant ce temps de formation, sous nos fenêtres, des filles se bagarraient autour d’un ballon rond dans un match plein de rebondissements. 

Cette présentation a été divisée en deux parties, une première approche générale du fonctionnement de l’hélicoptère, puis dans un second temps l’utilisation des hélicoptères dans nos simulateurs FSX, prepar3D, X-plane. 

Les règles de base du fonctionnement des hélicoptères

 

Tout comme un avion, un hélicoptère a 3 axes contrôlés par 3 commandes distinctes:



  • Le pas cyclique agit sur l’axe de roulis et de tangage et sert donc à diriger l’hélicoptère sur le plan horizontal. L’inclinaison donnée avec le pas cyclique à l’appareil commandera sa vitesse.
  • Le pas général (ou collectif) gère l’inclinaison des pâles du rotor principal et la puissance de l’hélicoptère. Il permet le déplacement vertical : montée, descente.
  • les palonniers contrôlent l’axe de lacet et permet la rotation de l’hélicoptère sur lui-même, ainsi que le maintien de la ligne de vol comme nous le verrons par la suite.


La portance d’un hélicoptère est créée par le rotor principal. On peut comparer les pales du rotor à des ailes d’avion. On y retrouve par exemple le principe des bords d’attaque.

Ce n’est pas la vitesse des pales (300 à 400 tours/minute) qui produit le rendement aérodynamique d’un hélicoptère mais leur profil et leur incidence. La limitation de vitesse des pales est due qu’en bout de pale on peut très rapidement atteindre des vitesses supersoniques dangereuses. Pour permettre à un hélicoptère de décoller il faut donc gérer l’incidence des pales du rotor en modifiant leurs inclinaisons à l’aide du pas collectif.

De plus l’axe du rotor principal est articulé et permet aussi d’évoluer sur les axes de tangage et de roulis grâce au manche cyclique (inclinaison de l’appareil).

Mais lorsque les pales du rotor tournent dans un sens, tous les autres éléments de l’hélicoptère vont tourner dans l’autre sens. C’est ce qu’on appelle le « couple de renversement » ce qui produit un effet de lacet. Le rotor de queue ou « anti-couple »contrôlé par les palonniers permet de contrecarrer ce phénomène. En vol, et cela dès le décollage, le pilote est ainsi amené à mettre du pied à droite ou à gauche pour maintenir finement l’hélicoptère en stationnaire et éviter le phénomène de lacet.

 

Le décollage

Le décollage, comme l’atterrissage, s’effectue face au vent.
Comme on l’a vu c’est l’incidence des pales couplée à la puissance de l’appareil qui va permettre de décoller. En tirant sur le pas collectif (collectif signifiant que toutes les pâles seront affectées au même moment) nous modifions l’incidence du rotor principal et la puissance (pour compenser l’accentuation de la trainée), l’hélicoptère va alors s’élever à la verticale.

Stéphane nous précise ici que contrairement à un avion, un hélicoptère a besoin d’une forte puissance immédiate pour pouvoir s’élever puisque sa vitesse au sol est nulle.

Avec les palonniers on va contrecarrer l’effet de lacet, afin de stabiliser l’hélicoptère et le maintenir en position stationnaire avec une vitesse horizontale nulle. Si l’hélicoptère à tendance à tourner à gauche, en appuyant légèrement sur le palonnier droit on maintient l’hélicoptère dans sa position, et inversement. De même avec le manche cyclique en prendra garde à ce que l’appareil ne cabre pas en avant (assiette positive) ou en arrière (assiette négative).

Une fois en vol stationnaire à quelques mètres du sol, en poussant sur le manche cyclique (contrairement au pas collectif celui-ci modifie l’incidence des pales indépendamment les unes des autres), l’hélicoptère « pique du nez » (assiette positive) et prend de la vitesse pour atteindre la vitesse d’accrochage où l’effet de sol n’agit plus et qui nous permettra par la suite de continuer la montée. Le passage de la vitesse nulle du stationnaire vers la vitesse d’accrochage est nommée zone de transition. Cette plage de vitesse est assez réduite.

Contrairement à un avion, la manette des gazs (ou collectif) ne sert donc qu’à s’élever ou à descendre et en aucun cas à prendre ou réduire de la vitesse.

Le décollage oblique


Autre solution de décollage consiste à monter en position oblique (donc en prenant de la vitesse en même temps). Le principal problème provient d’une vitesse faible demandant beaucoup de puissance, ce qui peut être dangereux en cas de panne de moteur car le pilote n’a pas de marge de manoeuvre pour maintenir la portance et risque de décrocher très vite.

 

Le vol


Il ne sert à rien de se mettre à 10 000 pieds avec un hélicoptère pour faire un vol de croisière. Ici, comme le précise Stéphane, on ne cherche pas à parcourir de longues distances à haute altitude comme pour un avion. Mais le gros avantage de l’hélicoptère est sa possibilité de pouvoir décoller et se poser presque partout. Il est donc utilisé lors de déplacements courts ou de travaux aériens (héliportage). 

 

Durant le vol on maintiendra une vitesse supérieure à 40-45 noeuds dans le cas d’un Bell 206. Pour rappel c’est le degré d’inclinaison de l’appareil (son assiette) qui contrôle sa vitesse.

 

La descente


Une vitesse d’approche pour hélicoptère type Bell  206 est d’environ 60 noeuds. En poussant sur le manche cyclique pour augmenter l’inclinaison de l’appareil, la vitesse s’accélère il faut donc diminuer la puissance et trouver un compromis pour maintenir un taux de descente régulier aussi appelé « plan de descente ».

Un plan standard est de 3 ou 5%. Les hélicoptères n’ont pas de cabine pressurisée donc la première limite du taux de descente est la santé du pilote, pour des raisons physiologiques on considère un taux de descente normal entre 500 et 1000 pieds minute.

Pour un même plan de descente (ou taux de chute) on peut avoir différentes vitesses en coordonnant les différents contrôles.

L’atterrissage


Avec un avion on va pouvoir se poser à une vitesse minimale (supérieure à la vitesse de décrochage) où l’on aura tout réduit de la puissance. Pour un hélicoptère c’est tout le contraire !! En arrivant à proximité de l’aire d’atterrissage (à quelques mètres du sol) il faut alors faire un arrondi en tirant le manche cyclique afin de casser la vitesse tout en diminuant la puissance pour éviter que l’appareil remonte. Mais plus on a de l’incidence à une vitesse faible plus le risque de décrochage est grand, il faut donc lorsque la vitesse de l’hélicoptère est réduite (moins de 3-4 noeuds) remettre de la puissance avec le pas collectif pour se retrouver en vol en stationnaire tout comme lors du décollage. C’est la phase la plus délicate. On considère qu’il est nécessaire d’avoir alors entre 62 et 65% de Torque (couple).



C’est une fois en position stationnaire (vitesse au sol nulle) qu’on peut réduire à nouveau la puissance à l’aide du pas collectif pour se poser au sol.

La conclusion est qu’un maximum de puissance permet le vol stationnaire. L’effet de sol qu’on pourrait assimiler à un coussin d’air facilite le stationnaire à une faible altitude. Plus on s’éloigne du sol plus cet effet de sol diminue et plus il faut une bonne réserve de puissance pour conserver une position stationnaire. Ainsi il est parfois difficile voire impossible à un hélicoptère chargé et de faible puissance de décoller et sortir d’un espace clos ou un trou.


Mise en pratique en simulation


Que ce soit dans la réalité ou dans un simulateur la principale difficulté est l’instabilité de l’appareil et son maintien constant. De fait Stéphane nous fait remarquer que les commandes dans x-plane ou prepar3D sont très sensibles et il faut éviter le sur-contrôle (tendance à de trop amples mouvements) et s’habituer à manier les commandes tout en finesse.

Afin de faciliter l’apprentissage du pilotage, un premier point est de régler la sensibilité des manettes à sa convenance, ainsi que le réalisme général du jeu que l’on peut réduire dans un premier temps en mode facile (voir même supprimer l’option crash). Point important aussi est le maintien d’un bon framerate. Eviter à tout prix les scènes chargées très forte consommatrices du processeur et carte vidéo, et qui réduisent les performances globales du logiciel. En dessous de 60 fps constant, oubliez le pilotage tout en finesse nécessaire pour maîtriser le vol des hélicoptères.

En simulation n’ayant aucune sensation physique (on ne ressent pas les accélérations, ni les chutes) – ce qui est le gros handicap par rapport à un vol réel – tout va se jouer visuellement. La première chose à faire est d’apprendre le vol stationnaire et pour s’y aider de se fixer un repère au sol (arbre, ligne, bâtiment). L’objectif est de fixer un point devant soi et garder sa position horizontale par rapport à ce point de repère tout en décollant.

Autre phénomène handicapant, cette fois plus propre au simulateur, l’hélicoptère a tendance à partir facilement en arrière et à reculer. C’est un handicap qu’il faut surveiller d’autant que la jauge de vitesse n’indique pas la vitesse de recul. Une solution est d’ouvrir dans le simulateur une seconde fenêtre donnant une vue extérieure sur l’appareil.

Pour FSX il existait un HUD d’entraînement qui permettait d’obtenir des informations de vol tout en ayant une vue maximum sur l’extérieur.

 



Lors du décollage, on met doucement de la puissance à l’aide du pas collectif (représenté par la manette des gazs dans le jeu). Il faut effectuer cette manipulation avec modération car la commande est très sensible. Dès qu’un effet de sol apparaît l’hélicoptère aura tendance à se décaler à gauche ou à droite, il faut donc contrer ce phénomène avec le palonnier pour conserver notre point de repère devant soi.

Une fois capable de maintenir l’appareil en stationnaire, on peut se permettre de passer aux autres phases de vol décrites plus haut.

En conclusion à ses premiers essais de vol, piloter un hélicoptère en simulation est un challenge qui amène à revoir ses habitudes de pilotage lorsqu’on à l’habitude de piloter des avions. Ici le pilotage est vraiment visuel, il ne faut donc pas hésiter à se mettre en vue 2D avec un maximum de visibilité sur l’extérieur et minimiser les jauges. Le vol en hélico demande une forte concentration et une manipulation constante des manettes de contrôles ce qui explique pour partie le faible intérêt d’un long vol. Par contre il est très adapté pour survoler et découvrir des scènes remarquables photoréalistes ou VFR.

 

Quelques liens pour finir

 

Le moteur de jeu par défaut de prepar3D n’est pas réellement adapté pour simuler correctement le comportement des hélicoptères. Cependant l’incontournable Bell 206 Dodosim au modèle de vol le plus crédible est en cours de modélisation pour prepar3D v4. Il utilise un module externe à P3D pour gérer le comportement de vol de l’appareil. A suivre l’avancement en cliquant sur ce lien.


Pour X-plane un hélicoptères Bell 206 paywares est à signaler pour son réalisme et ses qualités chez  Dreamfoil.

Au niveau matériel, le pilotage d’hélicoptère étant très sensible, nous conseillons fortement aux intéressés d’investir dans un joystick avec manette des gazs indépendante, type saitek x-52, ainsi qu’un palonnier. Mais il faut retenir que la taille des joysticks commercialisés n’est pas réellement adaptée au pilotage d’hélicoptère car le manche est bien trop court pour gérer tout en finesse le mouvement de l’appareil. L’idéal pour pouvoir piloter avec aisance un hélicoptère en simulation serait d’investir dans un ensemble dédié au vol d’hélicoptère (avec un joystick manche long). Mais le coût est certain (entre 800 et 1500 euros l’ensemble).

 

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