1921 - 1938 - De l'avion à l'hélicoptère en passant par l'autogire: Juan de la Cierva, Harold Pitcairn, Etienne Oehmichen, Igor Sikorsky, Arthur Young

Juan de la Cierva, ingénieur et pilote, construit pour la future armée de l'air espagnole un bombardier trimoteur qui décroche aux essais en 1921; il s'oriente alors vers le concept "autogire" pour développer "the safe aircraft" qui puisse se poser en sécurité en cas de panne moteur. Son premier vol en autogire a lieu en Janvier 1923.


Juan de la Cierva (1895 Murcie Espagne - 1936 Croydon Grande Bretagne)
www.centennialofflight.gov/essay/Rotary/autogiro/HE3.htm
www.vectorsite.net/avgyro.html
www.avionslegendaires.net/cierva-c-30.php

En choisissant ce type d'appareil, il veut pouvoir voler en sécurité sans risque de décrocher à basse vitesse. Il travaille d'abord sur ses fonds propres puis ceux-ci étant épuisés avec l'aide du ministère de la Guerre espagnol.
En Décembre 1924, le capitaine Loriga réalise avec l'autogire Cierva C-6 un premier vol de 8 minutes entre Cuatro Vientos et Getafe, deux aérodromes dans la banlieue Sud-Ouest de Madrid (voir www.criticalpast.com/video/65675072952 et www.criticalpast.com/video/65675072953).

La mise en rotation et l'arrêt du rotor se fait alors à la main. La technique de pilotage, différente de celle de l'avion est à définir. C'est ainsi qu'après un atterrissage par fort vent dans le nez, la rotation d'un rotor de 6 mètres de rayon fait de celui-ci une aile de plus de 100m2; le pilote doit donc maintenir son appareil à l'arrêt avec la manette des gaz tout en mettant son plan rotor horizontal, sous peine de passer "cul par dessus tête" s'il utilise les freins des roues (voir www.criticalpast.com/video/65675072954).

En Octobre 1925, après une présentation réussie du C-6 à Farnborough, devant le ministre de l'Air, Juan de la Cierva accepte une association avec l'industriel écossais James G. Weir pour établir en Grande-Bretagne la "Cierva Autogiro Co Limited": le but est de développer le modèle d'autogire C-6 qui, intéressant le ministre de l'Air, a été commandé au constructeur britannique Avro.

En Février 1926, Courtney le pilote de la firme effectue des démonstrations du C-6 en France à la section d'essais en vol de Villacoublay; l'appareil est endommagé au cours de l'une d'elle.


1926 Tempelhof - Cierva C6 - Démonstration devant l'empereur Guillaume II
Photo South Hampshire Historical Aviation Society www.shhas.co.uk

En Septembre, d'autres démonstrations ont lieu en Allemagne à Tempelhof.
L'année suivante, l'étude d'un nouveau crash permet de comprendre que les pales du rotor doivent pouvoir se déplacer légèrement en battement et en traînée sous peine de rupture: désormais, les pales sont articulées sur le moyeu du rotor en battement et en traînée et leurs déplacements sont limités par des câbles les reliant au mât (comme avant sur le C-6) et entre elles (nouveauté sur le C-8).


1928 - Heston - Aérodrome près de Londres - Cierva C8
Air Vice-Marshall Sir Safton Brancker, ministre de l'Air, avec le capitaine Rawson
www.start-flying.com/new site/auto_history.htm

Le 18 Septembre 1928, Cierva présente son modèle C-8 à Sir Safton Brancker, ministre de l'Air (voir www.criticalpast.com/video/65675072961).

Performances - L'ANNEE AERONAUTIQUE 1928-1929


Moteur : ARMSTRONG SIDDELEY "Lynx" - Puissance: 200 cv, Hélice tractive
Surface portante: 17,5 m2 (y compris 5,5 m2 pour le plan inférieur de stabilisation)
Longueur: 11 m; Hauteur: 4,5 m


Voilure tournante : 4 pales à double articulation; diamètre de la voilure: 12 m
Nombre de tours : décollage à 80 tr/mn; en vol 120 tr/mn
4 Pales : longeron en acier, nervures en spruce, entoilage (ne supporte pas la pluie)

Poids : total en charge: 1100 kg
Moteur: 285 kg ; Cellule: 510 kg ; Total: 795 kg
enlevé: 305 kg (essence et huile: 100 kg; pilote: 80 kg; passager ou fret: 125 kg)

Vitesse : Maximum: 170 km/h ; Croisière: 145 km/h ; Ascensionnelle: 3,33 m/s

Ce modèle traverse ensuite la Manche (voir www.criticalpast.com/video/65675072956) puis fait un tour d'Europe. Il se trouve en 2010 au musée de l'Air du Bourget.

Circuit Europe (Septembre à Octobre 1928) - L'ANNEE AERONAUTIQUE 1928-1929

Juan de La Cierva et Henri Bouché éditeur de L'ILLUSTRATION
17 Septembre 1928: Southampton - Londres 120 km
18 Septembre:
Londres - St Inglevert 150 km;
St Inglevert - Abbeville - Paris Le Bourget 230 km : première traversée de la Manche en autogire: 1h06; 1200m; régime rotor 120 tr/mn

Juan de La Cierva et un mécanicien
3 Octobre: Paris - St Quentin - Valenciennes - Valenciennes - Bruxelles 265 km
5 Octobre: Bruxelles - Cologne 180 km

Capitaine Rawson et un mécanicien
6 Octobre: Cologne - Dortmund - Hanovre 255 km
7 Octobre: Hanovre - Dessau - Berlin 290 km
9 Octobre: Berlin - Magdebourg - Hanovre - Munster 405 km
10 Octobre: Munster - Utrecht - Rotterdam 230 km
12 Octobre: Rotterdam - Bruxelles - Valenciennes 210 km
13 Octobre: Valenciennes - Paris - Londres 550 km
Au total, le circuit Europe (Londres, Paris, Bruxelles, Berlin, Utrecht, Rotterdam) représente un voyage de 2885 km.

Incidents
Au cours d'une exhibition au Bourget, l'autogire est endommagé sans mal pour le pilote. Après réparation, le circuit entrepris en Allemagne est accompli sans incident. Seuls des changements de bougies ont dû être faits à Berlin (1490 km) et Bruxelles (750 km).


Harold Pitcairn (1897 Pittsburgh - 1960)
www.nationalaviation.org/pitcairn-harold
www.gyroplanepassion.com/Harold_Pitcairn.html

En Décembre 1928, Juan de la Cierva vends la licence du C-8 pour les Etats-Unis à Harold Pitcairn. Ce pilote professionnel dirige la firme "Pitcairn Aviation Inc" installée en Pennsylvanie qui produit un avion postal très performant, le PA-8 Mailwing; l'usine est implantée sur les aérodromes de Bryn Athyn puis de Willow Grove. Cet avion a été conçu pour répondre en 1927 au besoin exprimé par l' "US Postal Service" de transporter le courrier de nuit entre New York et Atlanta. Ayant gagné le marché, Pitcairn développe le "Mailwing" qui, une fois produit, se révèle être un aéronef sûr et fiable. Il devient un équipement standard sur les lignes postales concurrentes de Pitcairn.

Juan de la Cierva part aux Etats-Unis en 1929 pour faire des vols de démonstration. En Août 1929, il vole à Bryn Athyn avec un C-19 muni d'un déflecteur de queue pour aider la mise en rotation du rotor (voir www.criticalpast.com/video/65675072958). Puis il participe au "National Air Races" à Cleveland où il arrive à poser son appareil juste au milieu du cercle pour l'épreuve de précision d'atterrissage (voir www.criticalpast.com/video/65675072959). Focke-Wulf achète également la licence du C19 pour l'Allemagne et construit une série d'autogires dérivés du C-19 sous le nom de C-20.

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Les pilotes d'essais des 3 constructeurs - Cierva Autogiro Co, Pitcairn Autogiro Inc, Focke-Wulf - font régulièrement pendant quelques temps le point sur l'état d'avancement de leurs travaux respectifs sur les commandes de pas collectif et de pas cyclique du rotor.


Etienne Oehmichen (1884 Châlons-sur-Marne - 1955)
www.montbeliard.com/PAGES/GENERAL/DECOUVRIR/INVENTEURS/OEHMICHEN/e_oehmichen.html
www.lyc-oehmichen.ac-reims.fr/index.php?id=371

Presque dix ans auparavant, en 1921, Etienne Oehmichen (www.heli4.com/article573.html?artsuite=1) invente ces deux commandes, avec l'hélice anti-couple et la barre stabilisatrice de rotor (centrale-histoire.centraliens.net/stories/rev49.pdf), en observant le vol du hanneton avec un stroboscope. Il fait breveter cet appareil en 1917, lorsqu'il est l'adjoint technique du général Estienne, pour trouver la cause du mauvais fonctionnement de certains moteurs Peugeot équipant les chars Schneider. En 1939, il entre au Collège de France pour enseigner la "mécanique animale" à défaut de pouvoir continuer à travailler sur son rêve d'enfant puis d'ingénieur, l'hélicoptère.

Il a déjà défini les deux types d'effet à appliquer sur le pas du rotor d'un hélicoptère:
- l'effet collectif de pas (commander la variation de l'angle de pas sur toutes les pales pour régler la portance ) qui sera d'abord utilisé sur l'autogire "sauteur" PA-2 en 1930;
- l'effet cyclique de pas commandé par le manche qui, déplacé dans une direction déterminée, provoque dans cette direction une composante de traction.


5 Août 1938 - Mons en Chaussée - Stage observateur sur avion P-39 et autogire LeO C-30 (F-448, F-444)
Devant le F-444, 2 sous-officiers (mécaniciens de l'armée de l'Air), capitaine Henri Garnier (Instructeur EAABC en stage observateur), adjudant Garnier (pilote de l'Armée de l'Air)

En France, Lioré et Olivier (firme intégrée à la SNCASE en 1937) achète cette même licence et donne naissance au LeO C-30 (rotor d'un diamètre de 11,30m, Salmson 175cv, biplace, vitesse de 30 à 170km/h, 350km de rayon d'action). Les 4 premiers exemplaires sont livrés en 1936 à l'Aéronavale sur un total de 25 destinés à l'armée de l'Air pour la reconnaissance et l'observation.


Bryn Athyn - Pitcairn et son Cierva C8W photographié avec la cathédrale que sa famille a financé en partie

A partir de son terrain de Bryn Athyn, le 18 Décembre 1928, Harold Pitcairn décolle à bord du C-8 équipé d'un moteur Wright Whirlwind. A partir de cette date, ayant vendu sa précédente société "Pitcairn Aviation Inc" qui deviendra par la suite "Eastern Air Lines", il se consacre à la "Pitcairn Autogiro Company" pour développer un nouveau C8W à partir de l'avion postal qu'il construisait jusqu'alors.
Le premier exemplaire, le Pitcairn Cierva A-1 (PCA-1) vole en 1929 et est suivi en Avril 1931 par un modèle avec prélanceur du rotor, le PCA-2. Ce mode de prélancement à partir du moteur grâce à un embrayage suffisamment léger se révèle très fiable; il est adopté par Cierva qui en équipe ses C-19 à partir de Mars 1932.

Au 2e semestre 1931, en Grande Bretagne, Cierva travaille sur une commande de pas collectif du rotor sur C-19 permettant le décollage "sauté". Au point de décollage, le rotor au pas nul est prélancé; quand la vitesse de rotation est suffisante pour permettre le saut, le pilote simultanément donne du pas au rotor avec la commande de pas collectif tout en actionnant une tirette qui débraye le moteur du rotor et l'embraye sur l'hélice tractive. L'autogire décolle alors sur place et monte avec un angle de 10° à 30° si tout se passe bien...! Pour que le système soit vraiment au point et permette de réaliser de beaux "jump take-offs" ou "hops", il faudra attendre 1934 avec le PA-22 aux Etats-Unis et 1935 avec le C-30 en Grande-Bretagne.
En outre sur ces modèles, le pilotage est facilité, il n'y a plus de palonnier ni de gouvernail de direction.

La chronologie du développement des différents appareils des compagnies de Cierva - C-xx - et de Pitcairn PCA-xx est la suivante:

1930-1931

C-19 : premiers essais de prélancement rotor avec moteur hélice tractive;
PCA-1 : premier autogire développé sur la cellule "maison" du "Mailwing" avec le système rotor du C-19;
PCA-2 : moteur Wright 300 cv; premier appareil STOL (Short field Take Offs and Landings) certifié aux Etats-Unis; bi-place; prélancement du rotor avec moteur hélice tractive; utilisé dans des missions très variées, y compris en complément de la voiture familiale; 20 appareils produits;

1932

C-19 : prélancement rotor avec moteur hélice tractive; tête rotor avec commande directe du rotor en tangage par le manche;
PA-18 (réduction du PCA-2) : moteur Wright 125 cv; 6.750.000$ avec formation pilote;
PA-19 : moteur Wright 420 cv; cabine fermée, 4 places; nouvelle tête rotor commandée en roulis et en tangage au manche (dispositif repris par Cierva en 1934 sur le C 30)

1934

C-30 : pilotage facilité par manche commandant directement en roulis et tangage le moyeu du rotor; décollage sauté; gros succès, plus de 180 exemplaires sont produits; licences de production à Avro, Lioré et Olivier (voir présentation à Villacoublay du C30 en recherchant "Cierva" dans l'index partie "Aviation civile française: Autogires, Gyroplanes, Hélicoptères 1933 - 1938" www.cegesoma.be/docs/PhotCat/PhoCatFA.htm), Focke-Wulf;


Croquis du C30
www.jefflewis.net

PA-22 : manche commandant directement en roulis et tangage le moyeu du rotor; décollage sauté, 2 pales rotor repliables (axe de traînée) sur la 3e, parking possible dans garage automobile;

1935

PA-22 : utilisé pour acheminer le courrier entre 2 terrasses d'immeuble; fait des démonstrations de posé ponctuel et de décollage sauté à l'armée américaine; sa version militaire est le PA-33;
PA-35 permet au pilote de regagner son domicile (roulette de queue motrice);

1940 - 1941

PA-36 "Whirl Wing" - décollage sauté automatisé (www.criticalpast.com/video/65675039300);
PA-39 : décollage sauté des appareils destinés à la marine britannique pour la lutte anti-sous-marine.

1942

Sikorsky utilise les commandes de pas collectif et de pas cyclique de Pitcairn pour fabriquer le premier hélicoptère américain à peu près opérationnel du point de vue militaire, le XR 4.


Washington DC - Capitole - Démonstration de liaison interurbaine rapide en PCA-2 (Photo Stephen Pitcairn)
Jim Ray décolle avec le sénateur Hiram Bingham pour l'amener au golf en 10 minutes au lieu de 1 heure par la route

Le 22 Avril 1931, le PCA-2 piloté par Jim Ray, se pose sur la pelouse de la Maison Blanche et en re-décolle pour la remise du "Collier Trophy" par le président Hoover qui récompense Harold Pitcairn et ses ingénieurs suite à la proposition du "National Aeronautic Association" (voir www.criticalpast.com/video/65675026600) . Dans son discours, le président Hoover remercie l'industriel d'avoir démontré concrètement l'intérêt, pour l'aéronautique américaine, d'utiliser l'invention de la Cierva pour se poser et pour décoller presque à la verticale en sécurité.

Pour promouvoir et vendre son autogire, Pitcairn "embauche" Amelia Earhart. Elle commence par réaliser un record d'altitude sur autogire - 18.400 pieds - puis entame un tour des Etats-Unis avec le logo du chewing-gum BEECH-NUT sur le fuselage de la machine.

Le livre "Autogiro Highlights" de 1932 indique que 77 PCA-2 volent à cette date en précisant que les propriétaires peuvent décoller de leur "home's autogiro airport" grâce à cet appareil. Cette année, la popularité de l'autogire est à son maximum.

Juan de la Cierva meurt dans un accident d'avion en 1936; au départ de Croydon, il embarque dans un avion de la KLM qui suite à un problème de moteur au décollage, décroche et s'écrase au sol. Cruelle destinée pour un constructeur qui avait mis au point le concept de l'autogire permettant un atterrissage en sécurité en autorotation en cas de panne moteur.

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Les rotors et leurs possibilités ont fait rêver de nombreux ingénieurs qui ont tous été obligés au début de travailler à perfectionner les avions existants ou à développer d'autres modèles. C'est le cas d'Igor Sikorski qui après avoir construit le quadrimoteur géant Ilia Mourometz pour le tzar émigre d'abord en France puis aux Etats-Unis en 1919 après la révolution bolchévique de 1917. Il monte la "Sikorsky Aero Engineering Corporation" à Long Island.


Igor Sikorsky (1889 Kief - 1972)
www.nationalaviation.org/sikorsky-igor
www.sikorskyarchives.com
www.aviation.technomuses.ca/assets/pdf/e_sikorsky.pdf

Sikorsky est le premier à déposer en 1935 un brevet concernant un hélicoptère avec un seul rotor principal et un petit rotor anti-couple de queue. Comme dans le cas de Cierva et de Pitcairn, ce brevet montre un concept nouveau et la maîtrise de la technique des commandes de pas collectif et de pas cyclique du rotor.


Vough - Sikorsky VS-300 - "Igor's foly"

En 1938, Sikorsky est aux commandes de son hélicoptère VS-300, sécurisé par des cables, en tant que "Engineering manager" de la division "Vought-Sikorsky" de "United Aircraft Corporation".


Vough - Sikorsky XR-4C
www.nasm.si.edu/collections/artifact.cfm?id=A19600307000

Ce prototype sera suivi du XR-4C qui donnera naissance à une série de 7 YR-4B et de 22 R-4B livrés à l'US Navy et aux Coast Guards.


Weir W-6
Voir page 31 du livre Principles of helicopter aerodynamics sur le site de books.google.fr

En Grande Bretagne, les compagnies Cierva, Weir et Haffner développent l'hélicoptère Weir W-6 qui vole en 1939 avec un pilote et un passager. L'imminence de la guerre provoque l'arrêt des essais.

Dans les années 1940, plusieurs ingénieurs américains - Arthur Young, Frank Piasecki, Stanley Hiller, Charles Kaman - travailleront sur des machines similaires en utilisant les différents brevets déjà déposés par leurs prédécesseurs et en brevetant leurs propres réalisations.


Arthur Young (1905 Paris - 1995)
http://www.arthuryoung.com

En 1927, à sa sortie de Princeton, Young qui s'y est révélé un mathématicien extrêmement doué, part étudier en 1928 à Washington les brevets existants dans les domaines qui l'intéressent. A la Librairie du Congrès, il se passionne pour le livre d'Anton Flettner "The story of rotor". Il se décide finalement à se consacrer à l'hélicoptère qui pose encore de nombreux problèmes.

Pendant 12 ans, avec une approche très pragmatique, il étudie les problèmes des voilures tournantes sur un grand nombre de maquettes dans la ferme de ses parents; son père est un peintre paysagiste très connu, ayant séjourné à Paris où son fils est né, dont les toiles rappellent celles de l'Ecole de Barbizon et des impressionistes (www.flogris.org/learning/insitu/html/south/young.php#).

Au "Rotating Wing Aircraft Meeting" de New York en 1940, il reçoit les félicitations d'Igor Sikorsky lorsqu'il présente le résumé de ses travaux sur les voilures tournantes et un modèle réduit d'hélicoptère télécommandé suffisamment stable pour passer en vol la porte de son garage. L'année suivante, par l'intermédiaire d'un ami ingénieur, il a la possibilité de présenter cette maquette à Larry Bell, directeur de "Bell Aircraft Corporation". Ce dernier, en échange des brevets de Young donnés à la société, l'embauche immédiatement.


Bell 30
justhelicopters.com Site "ROTORCRAFT JH PROFESSIONAL"

Pour que sa petite équipe d'ingénieurs et de techniciens puisse mieux se focaliser sur son travail, avec l'accord de Larry Bell, il choisit de travailler dans un garage désaffecté en dehors de l'usine qui ne pense que par les avions. Il construit deux exemplaires de sa maquette à taille réelle; le Bell 30 est né.


Bell 47
Voir page 37 du livre Principles of helicopter aerodynamics sur le site de books.google.fr

A partir de 1943, ces deux prototypes suivis d'un troisième donnent naissance au Bell 47 dont le cockpit en forme de bulle, le "teetering rotor with a stabilized bar" et les patins sont caractéristiques; plus de 5.600 exemplaires seront vendus dans le monde.
Estimant avoir accompli sa tâche, Arthur Young quitte la compagnie en accord avec Larry Bell en 1947 pour se consacrer à un problème qui l'attire depuis sa sortie de Princeton: comment mieux connaître le monde environnant grâce à la science et à la métaphysique?

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L'arrivée d'hélicoptères dont le rotor principal et le rotor anti-couple permettent de voler en stationnaire marque la fin de l'engouement des militaires et des constructeurs pour l'autogire en 1945.

L'autogire aura eu le mérite d'assurer la transition en 20 ans entre l'avion dont la 1ère guerre mondiale avait permis l'essor, et l'hélicoptère dont le développement répondait aux besoins de la 2e guerre mondiale qui se dessinait à partir de 1936.

Heureusement, l'autogire existe toujours en 2010. Classé dans la catégorie ULM, il est devenu aujourd'hui un bon moyen pour les pilotes de se faire plaisir "la gueule à l'air" en observant le paysage sans angle mort, de faire de belles photos aériennes et de tester leurs réflexes par grand vent. Les différents types disponibles chez les 3 ou 4 grands constructeurs existants reprennent les différentes mécaniques utilisées par Juan de la Cierva et Harold Pitcairn avec une même marque de moteur particulièrement fiable dont les pièces détachées sont disponibles dans le monde entier.

Une des rares possibilités que les pilotes n'aient pas encore à leur disposition sur les machines "constructeur" est le décollage sauté, mais elle ne saurait tarder...!

CDG:-)

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PS: Merci de donner remarques, idées ou le bonjour encliquant ci-dessous:

christian.degastines@orange.fr

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