Hélicoptère radiocommandé — Wikipédia

Modèle réduit d'avion

Un hélicoptère radiocommandé (également hélicoptère RC) est un modèle réduit d'avion qui diffère d'un avion RC en raison de différences de construction, d'aérodynamique et de formation au pilotage. Il existe plusieurs modèles de base d'hélicoptères RC, certains (comme ceux avec commande de pas collectif) sont plus maniables que d'autres. Les modèles plus maniables sont souvent plus difficiles à piloter, mais bénéficient de plus grandes capacités de voltige.^[1]

Les commandes de vol permettent aux pilotes de contrôler les commandes du collectif (ou des gaz, sur les hélicoptères à pas fixe), du cyclique (tangage et roulis) et du rotor de queue (lacet).^[2] Les contrôler à l'unisson permet à l'hélicoptère d'effectuer les mêmes manœuvres que les gros hélicoptères, comme le vol plané et la marche arrière, et de nombreuses autres manœuvres que les gros hélicoptères ne peuvent pas, comme le vol inversé (où le contrôle collectif du pas fournit un pas de pale négatif pour maintenir l'hélicoptère. en altitude et les commandes de tangage/lacet doivent être inversées par le pilote).^[3]

Les différentes commandes de l'hélicoptère s'effectuent au moyen de petits servomoteurs, communément appelés servomoteurs. Un capteur gyroscopique à semi-conducteurs est couramment utilisé sur la commande du rotor de queue (étau) pour contrecarrer le mouvement de la queue et la réaction de couple induits par le vent.^[4] La plupart des hélicoptères les plus récents disposent d'une stabilisation gyroscopique sur les 2 autres axes de rotation (tangage et roulis). Un tel gyroscope à 3 axes est généralement appelé contrôleur sans barre, ainsi appelé parce qu'il élimine le besoin d'une barre mécanique.^[5]

Les moteurs étaient généralement des moteurs à deux temps alimentés au méthanol, mais les moteurs électriques sans balais combinés à une batterie au lithium polymère (LiPo) haute performance sont désormais plus courants et offrent une efficacité, des performances et une durée de vie améliorées par rapport aux moteurs à balais conventionnels, tout en diminuant. les prix les mettent à la portée des passionnés. Des turbines à essence et des moteurs à réaction sont également utilisés.^[6]

Comme les gros hélicoptères, les rotors des modèles réduits d’hélicoptères tournent à grande vitesse et peuvent causer des blessures graves. Il y a eu plusieurs décès, certains aussi récemment qu'en 2013.

Types d'hélicoptères R/C[edit]

Les sources d'énergie courantes des hélicoptères télécommandés sont le carburant léger (également appelé nitrocarburant, nitrométhane-méthanol), les batteries électriques, l'essence (essence) et les moteurs à turbine. Au cours des 40 premières années, les hélicoptères à carburant brillant étaient le type le plus couramment produit. Cependant, au cours des 10 dernières années, les hélicoptères électriques ont atteint un point tel que la puissance et le temps de vol sont meilleurs, mais généralement pas aussi longs que les hélicoptères à carburant puissant.

Il existait deux principaux types de systèmes pour contrôler les rotors principaux : le mélange mécanique et le mélange électronique cyclique/collectif (eCCPM). La plupart des premiers hélicoptères utilisaient un mélange mécanique. Aujourd'hui, presque tous les hélicoptères radiocommandés utilisent l'eCCPM.^[7]

Les hélicoptères électriques pratiques sont un développement récent, mais ils se sont rapidement développés et sont devenus plus courants, dépassant les hélicoptères à carburant léger actuellement utilisés. Les hélicoptères à turbine gagnent également en popularité, même si leur coût élevé les met hors de portée de la plupart des gens.

Combustion interne (nitro, gaz)[edit]

Les premiers hélicoptères RC étaient propulsés par des moteurs à combustion (Glow Fuel, ou nitro, ainsi que du gaz ou de l'essence comme source de carburant). Les « classes » originales d’hélicoptères étaient basées sur la taille du moteur. Par exemple, un 0,30 cu in (4,9 cm³) était un moteur de classe 30 et un hélicoptère de 0,90 cu in (14,7 cm).³) était appelé hélicoptère de classe 90. Plus le moteur est gros et puissant, plus la pale du rotor principal qu'il peut tourner est grande, et donc plus l'avion est gros. Le temps de vol typique des hélicoptères nitro est de 7 à 15 minutes, selon la taille et le réglage du moteur.

Électrique[edit]

Deux petits hélicoptères électriques sont apparus au milieu des années 1990. Il s'agissait du Kalt Whisper et du Kyosho EP Concept, qui volent avec des batteries NiCad de 7 à 8 × 1,2 Ah avec des moteurs à balais. Cependant, les moteurs à balais de taille 540 étaient à la limite de la consommation de courant, souvent 20 à 25 ampères sur les moteurs les plus puissants, de sorte que les problèmes de balais et de collecteur étaient courants.

Les progrès récents dans la technologie des batteries rendent le vol électrique plus réalisable en termes de durée de vol. Les batteries Lithium Polymère (LiPo) sont capables de délivrer le courant élevé nécessaire à la voltige haute performance tout en restant très légères. La durée de vol typique est de 4 à 12 minutes, selon le style de vol et la capacité de la batterie.

Autrefois, les hélicoptères électriques étaient principalement utilisés à l’intérieur en raison de leur petite taille et de l’absence de fumée. Les plus gros hélicoptères électriques adaptés au vol en extérieur et à la voltige avancée sont devenus une réalité ces dernières années et sont devenus très populaires. Leur silence les a rendus très populaires sur les sites de mouches à proximité des zones résidentielles et dans des endroits comme l'Allemagne où il existe des restrictions strictes en matière de bruit. Les hélicoptères Nitro ont également été convertis à l'énergie électrique grâce à des kits commerciaux et faits maison.

Le plus petit hélicoptère de production télécommandé fabriqué (Guinness World Records 2014) est le Silverlit Nano Falcon XS vendu dans de nombreux magasins de jouets (bien qu'il soit infrarouge et non radiocommandé), dans les magasins d'électronique et dans les magasins Internet, au prix d'environ 30 $ (28 £). . Le deuxième plus petit est le Nano Falcon, qui détenait auparavant le record du plus petit hélicoptère radiocommandé.

Plusieurs modèles sont en lice pour le titre de plus petit hélicoptère RC hors production, dont la famille de micro-hélicoptères Pixelito, la famille Proxflyer et le robot volant Micro.

Coaxial[edit]

Une innovation récente est celle des hélicoptères électriques coaxiaux. La simplicité de la commande de direction et l'absence de rotation induite par le couple en ont fait un bon candidat sur les petits modèles pour une utilisation d'entrée de gamme et/ou en intérieur ces dernières années. Les modèles de ce type, comme les hélicoptères à grande échelle, éliminent le couple de rotation et peuvent avoir une réponse de contrôle extrêmement rapide, deux phénomènes très prononcés dans un modèle CCPM. La plupart des modèles moins chers n'ont pas de plateau cyclique, mais utilisent à la place un troisième rotor sur la queue pour assurer le contrôle du pas. Ces hélicoptères n'ont aucun contrôle de roulis et ont une mobilité limitée.

Alors qu'un modèle coaxial est très stable et peut être piloté à l'intérieur même dans des espaces restreints, un tel hélicoptère a une vitesse d'avancement limitée, en particulier à l'extérieur. La plupart des modèles sont à pas fixe, ce qui signifie que le pas collectif des pales ne peut pas être contrôlé, et la commande cyclique ne s'applique qu'au rotor inférieur. La compensation de la moindre brise fait monter le modèle plutôt que de voler vers l'avant, même avec le cycle complet appliqué. Des conceptions coaxiales plus avancées avec deux plateaux cycliques et/ou un contrôle de pas (commun aux hélicoptères coaxiaux à grande échelle tels que les Kamov) ont été réalisées comme modèles dans des projets individuels, mais n'ont pas vu le marché de masse en 2014.^[update].

Modèles réduits d'hélicoptères multirotor[edit]

Plus récemment, les modèles multirotor sont devenus populaires à la fois dans le domaine des loisirs radiocommandés et dans les véhicules aériens sans pilote (UAV). Ces véhicules utilisent un système de contrôle électronique et des capteurs électroniques pour stabiliser l'avion. Les multirotors sont généralement plus abordables, plus faciles à construire et plus simples à utiliser que les hélicoptères RC. Cela a fait des avions multirotors une plate-forme attrayante pour les projets d'aéromodélisme amateurs et la photographie aérienne.^[9][10]

Classes de taille[edit]

Les hélicoptères Nitro RC sont classés dans les classes suivantes :

• Taille 30 : moteur de 0,3 pouce cube, pales principales de 550 à 600 mm
• Taille 50 : moteur de 0,5 pouce cube, pales principales 600-620 mm
• Taille 60 : moteur de 0,6 pouce cube
• Taille 90 : moteur de 0,9 pouce cube, pales principales 690-710 mm

Les hélicoptères RC modernes sont généralement classés selon la longueur des pales principales (à quelques exceptions près). Les classes courantes sont :

• Micro (lames principales inférieures à 200 mm)
• Mini (lames 240-420 mm) – appelé classique 300-450.
• 500 (425-500 mm)
• 600 (600mm)
• 700 (taille standard de compétition)
• 800

Équipement radio[edit]

Émetteur[edit]

Les hélicoptères RC nécessitent généralement entre 3 et 7 canaux pour le contrôle (bien qu'il existe également des micro-hélicoptères qui utilisent un système de contrôle infrarouge à 2 canaux). Les petits hélicoptères à pas fixe utilisent une radio à 4 canaux (manette des gaz, profondeur, aileron, gouvernail) ; tandis que les modèles à pas collectif nécessitent un minimum de 5 canaux (accélérateur, pas collectif, profondeur, aileron et gouvernail). Le 6ème canal est souvent utilisé pour l'amplification gyroscopique. 7ème canal couramment utilisé pour le contrôle du régulateur du moteur pour les modèles alimentés au carburant. En raison de l'interaction normale des différents mécanismes de contrôle, les radios avancées incluent des fonctions de mixage réglables telles que manette des gaz/collectif et manette des gaz/gouvernail.^[11] Les prix des radios varient de 50 $ à 3 000 $.

Les premiers systèmes de radiocommande utilisaient la modulation d'amplitude (AM) pour transmettre leurs signaux. À la fin des années 1970, la modulation de fréquence (FM) est devenue plus courante.

Étaler le spectre[edit]

À partir du système émetteur Spektrum DX6 Park Flyer en 2006, le vol RC a commencé à partir de diverses fréquences inférieures sujettes à des interférences et moins fiables que les nouveaux protocoles à spectre étalé. Des systèmes tels que Spektrum et JR utilisent la méthode DSM2 et plus tard la méthode DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum), où ils transmettent sur une paire fixe de canaux choisis lorsque la radio et le récepteur sont allumés. Tous les systèmes ultérieurs éviteraient d'utiliser ces canaux et continueraient à rechercher une autre paire de canaux inutilisée.

Les systèmes tels que le spectre étalé à sauts de fréquence (FHSS) utilisés par Futaba utilisent des sauts de fréquence dans la bande de 2,4 GHz au lieu de diverses fréquences dans les gammes inférieures de MHz. L'avantage est que les radios n'utilisent plus de fréquence fixe en vol, atténuant ainsi les risques d'interférences sur cette fréquence fixe.

Quelle que soit la méthode, de nombreuses radios peuvent transmettre simultanément sans interférer les unes avec les autres. Les systèmes Futaba changent de fréquence toutes les deux millisecondes environ, donc même si deux émetteurs utilisent le même canal, ils ne le font pas longtemps. Le pilote ne remarquera aucun comportement anormal du modèle pendant le 1/500ème de seconde où il interfère. Cela offre l'avantage d'allumer un émetteur quels que soient les canaux actuellement utilisés par les radios des autres pilotes.

L'inconvénient du 2,4 GHz est que des précautions doivent être prises lors de l'installation, car certains matériaux tels que la fibre de carbone peuvent masquer le signal. Dans certains cas, des récepteurs satellite dotés d'antennes secondaires doivent être utilisés pour maintenir une meilleure visibilité avec la radio émettrice. Un autre inconvénient est qu'une norme 2,4 GHz n'a pas encore évolué pour permettre de mélanger récepteurs et émetteurs quel que soit leur fabricant.

manette[edit]

Apprendre à piloter un hélicoptère RC à pas collectif demande du temps et de la pratique. De nombreux modélistes rejoignent un club afin de pouvoir être formés par des pilotes RC expérimentés ou suivre des guides en ligne.^[12]

Les hélicoptères RC ont généralement au moins quatre commandes : roulis – tangage cyclique, profondeur (pas cyclique d'avant en arrière), gouvernail (étau) et tangage/tangage (pas/puissance collective).^[3] Pour un vol simple, la radio est généralement configurée de manière à ce que l'inclinaison soit d'environ -1 degré à 0 % du manche des gaz et d'environ 10 degrés à 100 % du manche des gaz. Il est également nécessaire de moduler les gaz ainsi que le pas pour que le modèle maintienne une vitesse de rotor constante. Ceci est bénéfique pour des performances de vol constantes et fluides.

Si des performances de voltige « 3D » sont souhaitées, le mode de vol automatique ou le mode de vol au ralenti est utilisé. Dans ce mode, le pas collectif varie de sa limite négative à 0% d'entrée du manche des gaz, jusqu'à sa limite positive à 100% du manche des gaz. D'autre part, l'accélérateur est automatiquement modulé pour maintenir une vitesse de rotor constante et est généralement à sa valeur la plus basse lorsque le manche des gaz est centré et que le pas est de 0. Ce mode permet au rotor de produire une poussée vers le haut (par utilisation négative). . step) qui, lorsque le modèle est inversé, permet un vol inversé soutenu. Un calculateur radio plus avancé est généralement utilisé pour ce type de vol, ce qui permet de personnaliser le mix manette-collectif.

Les commandes de boucle et de roulis ne sont par définition pas différentes dans ces deux modes, bien que les pilotes 3D puissent configurer leurs modèles pour qu'ils soient beaucoup plus réactifs.

Construction[edit]

La construction est généralement en plastique, en plastique renforcé de verre, en aluminium ou en fibre de carbone. Les pales du rotor sont généralement en bois, en fibre de verre ou en fibre de carbone. Les modèles sont généralement achetés sous forme de kit auprès d’une douzaine de fabricants populaires et leur assemblage complet prend entre 5 et 20 heures.

Ces modèles réduits d'hélicoptères contiennent de nombreuses pièces mobiles analogues à celles que l'on trouve sur les hélicoptères grandeur nature, du plateau cyclique au rotor et tout le reste.

La construction des hélicoptères doit être plus précise que celle des avions à voilure fixe, car les hélicoptères sont sensibles aux moindres vibrations, ce qui peut causer des problèmes en vol.

De plus, la petite taille et le poids léger des hélicoptères radiocommandés et de leurs composants signifient que les commandes, en particulier les commandes cycliques (tangage et roulis), peuvent avoir une réponse très rapide et provoquer un taux de rotation beaucoup plus rapide que celui qui pourrait produire une commande équivalente. sur un gros avion. Cette réponse rapide peut rendre le modèle inutilement difficile à piloter. Pour cette raison, la plupart des modèles d’hélicoptères disposent soit d’une barre de mouche, soit d’un équipement de stabilisation électronique.

Pour réduire la complexité mécanique et augmenter la précision du contrôle du plateau cyclique, certaines conceptions d'hélicoptères utilisent un mélange de pas cyclique/collectif.

Concours[edit]

Le vol acrobatique en hélicoptère suit historiquement les règles de la Fédération Aéronautique Internationale, qui pour les hélicoptères sont labellisées F3C. Ceux-ci incluent une routine prédéterminée de vol stationnaire et de voltige aérienne.

Une forme avancée de vol en hélicoptère RC s'appelle la 3D. Lors du vol 3D, les hélicoptères réalisent des acrobaties avancées, parfois sous forme de freestyle, ou selon un ensemble de mouvements prédéterminés élaborés par les organisateurs de la compétition. Il existe un certain nombre de compétitions 3D dans le monde, deux des plus connues étant le 3D Masters au Royaume-Uni et l'eXtreme Flight Championship (XFC) aux États-Unis.

En 2008, la Fédération Aéronautique Internationale a introduit la classe F3N comme classe provisoire pour les compétitions internationales 3D, et en 2010, lors de la réunion plénière du CIAM, la F3N a obtenu l'approbation officielle pour la compétition à partir du 1er janvier 2011.

Les règles F3N sont conçues pour fournir une norme de jugement cohérente dans le monde entier et pour donner aux pays la possibilité d'aligner une équipe lors d'un championnat du monde organisé tous les deux ans. F3N se joue de la même manière que 3D Masters et 3DX avec 3 types de tours comprenant des manœuvres définies, un vol libre et un vol en musique.

Applications commerciales[edit]

Alors que certaines entreprises utilisent des multicoptères RC pour la photographie aérienne à basse altitude, le tournage, le maintien de l'ordre et l'observation ou l'inspection à distance, les hélicoptères RC ne sont pas couramment utilisés à des fins commerciales. Une exception notable est la pulvérisation des cultures avec de gros hélicoptères RC tels que le Yamaha R-MAX.

Les réglementations de 2006 de la Federal Aviation Administration des États-Unis régissant tous les vols commerciaux de modèles RC et de véhicules aériens sans pilote (UAV) ont été mises à jour pour exiger une certification formelle de la FAA avant qu'ils ne soient autorisés à voler à n'importe quelle altitude aux États-Unis.^[13] Tous les propriétaires commerciaux doivent s'inscrire auprès de la FAA et réussir un test de connaissances. Les opérateurs non commerciaux doivent s'inscrire uniquement si les modèles qu'ils pilotent pèsent plus de 0,55 livre (250 g).

Méthodes de contrôle[edit]

Contrôle radio[edit]

La plupart des hélicoptères RC utilisent un émetteur portatif doté d'une antenne qui envoie des signaux au récepteur de l'hélicoptère, généralement une fréquence radio de 27 MHz, 49 MHz ou 2,4 GHz.^[14] Les radios infrarouges sont également utilisées par certains modèles. Les radios infrarouges présentent l'inconvénient de pouvoir être perturbées par la lumière du soleil ou les lumières fluorescentes,^[15] ce qui les rend plus adaptés aux hélicoptères RC d'intérieur.

Les radiocommandes comportent généralement deux sticks permettant de contrôler le mouvement de l'hélicoptère. Sur un émetteur à 4 canaux, il existe quatre manières différentes de régler les manettes de commande :^[16]

• Mode 1 – Le stick gauche contrôle les mouvements de tangage et de roulis, tandis que le stick droit contrôle les mouvements d’accélération et de roulis.
• Mode 2 – Le stick gauche contrôle les mouvements d’accélération et de roulis, tandis que le stick droit contrôle les mouvements de tangage et de roulis.
• Mode 3 – Le stick gauche contrôle les mouvements de tangage et de roulis, tandis que le stick droit contrôle les mouvements d’accélération et de roulis.
• Mode 4 – Le stick gauche contrôle les mouvements d’accélération et de roulis, tandis que le stick droit contrôle les mouvements de tangage et de roulis.

Les émetteurs peuvent inclure des trims pour chaque axe afin de corriger tout mouvement indésirable de l'hélicoptère.

Certains émetteurs radio incluent un câble de charge pour charger la batterie de l'hélicoptère en utilisant les propres batteries de l'émetteur.

Contrôle par téléphone et tablette[edit]

Certains hélicoptères RC peuvent être contrôlés depuis un smartphone ou une tablette. Les commandes s'effectuent généralement via une application téléchargée auprès du constructeur de l'hélicoptère et ressemblent souvent à des commandes physiques sur un émetteur ou utilisent l'accéléromètre intégré à l'appareil mobile.

Les hélicoptères contrôlés par infrarouge peuvent être contrôlés avec un blaster IR connecté à l'interface prise audio 3,5 mm d'un appareil mobile.^[17]

Une autre méthode de communication utilisée est le Wi-Fi. L'ordinateur intégré de l'hélicoptère crée son propre réseau sans fil, auquel l'appareil mobile compatible Wi-Fi se connecte et communique avec l'hélicoptère.^[18]

Les hélicoptères « miniatures » peuvent être dangereux. Des précautions de sécurité, un entretien approprié et une compréhension de la mécanique et des caractéristiques de vol des modèles sont nécessaires pour prévenir les accidents.^[19] Les modélistes volant dans des endroits sanctionnés doivent suivre les règles de sécurité désignées par les organisations nationales d'aéromodélisme. Aux États-Unis, l'Academy of Model Aeronautics (AMA) publie et met à jour les règles de sécurité pour toutes les opérations d'aéromodélisme, y compris les modèles à voilure fixe et tournante.^[20] En 2014, plusieurs organisations intéressées par les systèmes d'avions sans pilote, en partenariat avec la Federal Aviation Administration, ont lancé une nouvelle campagne éducative pour promouvoir un vol sûr et responsable et fournir des conseils aux amateurs et aux utilisateurs commerciaux.^[21]

décès[edit]

En juillet 2013, un Suisse de 41 ans a été retrouvé mort à Mauensee à côté de son modèle réduit d'hélicoptère. Il souffrait de « graves blessures à la tête et au bras ».^[22]

Un incident survenu en septembre 2013 à New York a mis en évidence les dangers potentiels des modèles réduits d'hélicoptères télécommandés lorsqu'un amateur de 19 ans, très expérimenté dans le pilotage d'hélicoptères télécommandés, est décédé après que les pales de l'un de ses hélicoptères lui ont heurté la tête. .^[23]

Hélicoptères miniatures[edit]

Les hélicoptères miniatures sont des hélicoptères télécommandés dont le poids varie de quelques grammes à une centaine de grammes. La plupart des produits sont des jouets destinés aux amateurs et aux passionnés. En outre, de nombreuses entreprises fabriquent des prototypes pour des applications militaires et de sécurité. Les hélicoptères miniatures sont des démonstrations populaires des dernières technologies en matière de miniaturisation.^[24]

Des exemples de ces types de modèles miniaturisés sont les E-Flite Blade CX et CX2 et le Picoo Z, un modèle grand public populaire. Avec le Proxflyer, un prototype et une base pour de nombreux modèles de production. Un dernier exemple est un prototype unique et un démonstrateur technologique développé par Seiko Epson et présenté au Tokyo International Robot Exhibition : le robot volant Seiko Epson Micro.

Voir également[edit]

référence[edit]