Autogires : pourquoi leur taux d'accidents mortels était-il plus de 13 fois plus élevé ?

Qu'est-ce qui fait tourner le rotor d'un autogire ?

Qu'est-ce qui fait tourner le rotor d'un autogire ? De loin, un autogire ressemble à un petit hélicoptère. Il porte au-dessus du pilote un long rotor, cet ensemble de pales qui tourne. Mais dans la configuration habituelle, le moteur est à l'arrière et entraîne une hélice derrière le pilote.

Cette hélice pousse l'appareil vers l'avant, comme celle d'un petit avion. Alors, qu'est-ce qui fait tourner les grandes pales du dessus ? C'est exactement ce que les gens cherchent : comment fonctionne le rotor d'un gyrocoptère ? D'autres veulent savoir combien ça coûte et si c'est sûr.

Nous allons répondre à tout cela. Mais d'abord, les noms. Gyrocopter, gyroplane et autogyro désignent le même type d'appareil : l'autogire, ou gyrocoptère. Gyroplane est le terme officiel des manuels de la FAA, la Federal Aviation Administration, qui réglemente l'aviation aux États-Unis.

Gyro-Copter était au départ le nom d'un modèle américain, puis le mot est resté. Et ici, "gyro" vient d'un mot grec qui désigne un anneau ou un cercle. Malgré son nom, un gyrocoptère ne vole pas grâce à un gyroscope. L'histoire de cet appareil commence par un crash en Espagne, en 1919.

Elle passe par l'hélicoptère, la Seconde Guerre mondiale et une enquête britannique sur un accident. Cette enquête a constaté que, de 1989 à 2004, les autogires britanniques ont connu des accidents mortels à un taux plus de 13 fois supérieur à celui des ULM de poids comparable. Et elle finit par une liste de prix. Mais d'abord, le rotor.

Il ressemble à un hélicoptère, mais

Commençons par l'appareil auquel il ressemble. Dans un hélicoptère, le moteur fait tourner le rotor. Les pales tournantes poussent l'air vers le bas, ce qui maintient l'hélicoptère en l'air. Faire tourner le rotor a un effet secondaire : le fuselage cherche à tourner dans l'autre sens.

C'est pourquoi la plupart des hélicoptères ont un petit rotor de queue qui empêche cette rotation. Un autogire n'a pas de rotor de queue, car son rotor libre n'a pas besoin de compenser une rotation. En vol normal, aucun arbre de transmission ne relie le moteur au rotor. Le manuel de la FAA le décrit comme un aéronef dont la portance vient d'"un rotor tournant librement".

Une seule exception : juste avant le décollage. Beaucoup d'autogires peuvent relier brièvement le moteur au rotor au sol pour lancer les pales : c'est la prérotation. Sur les autogires les plus simples, le pilote fait simplement tourner les pales à la main. Avant la course au décollage, cette liaison est coupée, puis l'air créé par le roulement accélère le rotor jusqu'à sa vitesse de vol.

Donc, en l'air, le moteur ne fait que pousser l'appareil vers l'avant. Et pourtant, les pales continuent de tourner pendant tout le vol. Conséquence : un autogire ne peut pas faire du vol stationnaire, immobile dans l'air, comme un hélicoptère. Le manuel de la FAA dit qu'à très faible vitesse, il descend vite : il doit donc continuer à avancer dans l'air.

Voilà l'indice.

Une éolienne qui vole

Regardez l'inclinaison du rotor d'un autogire. Le disque balayé par les pales, appelé disque rotor, s'incline vers l'arrière, à l'opposé du sens du vol. Quand l'hélice pousse l'appareil, l'air frappe ce disque incliné par l'avant et par dessous. Le manuel de la FAA le dit simplement : le rotor tourne librement parce que l'air remonte à travers les pales.

C'est l'autorotation : un rotor que l'air maintient en rotation, sans que le moteur l'entraîne. Autrement dit, l'autogire est porté par une éolienne qu'il tire à travers le ciel. Mais une éolienne tourne parce que le vent la pousse. Comment le même air peut-il à la fois faire tourner les pales et soulever l'appareil ?

Regardez une pale de profil. L'air l'atteint en partie par l'avant, parce que la pale tourne, et en partie par dessous, parce que l'appareil avance dans le disque incliné. L'air pousse la pale avec une force aérodynamique totale, somme de sa portance et de sa traînée. Sur une partie de la pale, cette force s'incline légèrement vers l'avant, devant l'axe autour duquel elle tourne.

Une force ainsi inclinée vers l'avant entraîne la pale. Cette force de rotation s'appelle le couple. Si vous avez vu notre vidéo sur la lenteur des éoliennes, cette image vous est familière. Là aussi, la force de l'air sur une pale s'incline, et une partie devient un couple qui fait tourner le rotor.

Le rotor d'un autogire fonctionne de la même façon, simplement couché vers l'arrière. La différence tient à l'usage du couple. Une éolienne transmet son couple à un générateur pour produire de l'électricité. Un autogire emploie ce couple pour maintenir son rotor en rotation, tandis que tout le disque crée de la portance.

Mais toutes les parties de la pale ne tirent pas. La FAA divise un rotor en autorotation en trois régions. Dans la région motrice, la force s'incline vers l'avant et accélère le rotor. Vers les extrémités, dans la région entraînée, la force s'incline vers l'arrière et ralentit le rotor.

Et près du centre, les pales rencontrent l'air sous un angle trop fort et décrochent. Décrocher signifie que l'air ne s'écoule plus régulièrement sur une aile, qui perd alors brutalement sa portance. Pour un hélicoptère qui descend verticalement moteur coupé, le manuel de la FAA donne des proportions approximatives. Les 25 pour cent intérieurs de la longueur de la pale sont décrochés.

La région motrice va d'environ 25 à 70 pour cent de la pale. Les quelque 30 pour cent extérieurs forment la région entraînée. Le rotor garde une vitesse constante lorsque l'accélération de la région motrice compense le ralentissement des deux autres. Le chapitre sur l'autogire ne donne pas de pourcentages : voyez ces chiffres comme une image approximative, pas comme une mesure d'autogire.

C'est cette même physique qu'utilise un pilote d'hélicoptère quand le moteur tombe en panne. Il laisse le rotor passer en autorotation, et l'hélicoptère descend sous le rotor en restant contrôlable. Un autogire vole simplement en permanence dans cet état.

L'avion qui ne décrochait pas

Alors, pourquoi construire un appareil pareil ? La réponse commence avec un ingénieur espagnol nommé Juan de la Cierva. En 1919, un bombardier qu'il avait conçu participait à un concours militaire espagnol d'aviation. Lors d'un vol d'essai, il a volé trop lentement et a décroché.

Il s'est écrasé et a été détruit, mais le pilote a survécu. Cierva en a conclu que les avions à voilure fixe avaient des limites impossibles à surmonter. Une histoire américaine de l'aviation le formule ainsi : ce crash l'a convaincu que la sécurité exigeait des aéronefs incapables de décrocher. Un avion à voilure fixe a besoin de vitesse pour que ses ailes fonctionnent.

S'il vole trop lentement, l'aile rencontre l'air sous un angle trop fort et décroche. Près du sol, cela peut être mortel. L'idée de Cierva était de donner à l'avion des ailes qui continuent à bouger même quand il ralentit. Des ailes tournantes.

Et le manuel de la FAA l'affirme clairement : un autogire ne peut pas décrocher. Mais cette phrase est un avertissement, pas une fierté. La phrase complète dit : "Parce qu'un autogire ne peut pas décrocher, il peut être tentant d'augmenter le taux de montée en réduisant la vitesse." Volez quand même trop lentement, et l'autogire descend plus vite.

En général, ralentir jusqu'à une vitesse air nulle fait descendre l'autogire environ deux fois plus vite qu'à sa meilleure vitesse de plané. Si le moteur s'arrête, le rotor continue à tourner en autorotation, et l'appareil descend sous le rotor. Parce que le rotor d'un autogire porte moins de poids, à taille égale, que celui d'un hélicoptère, il descend généralement plus lentement en autorotation qu'un hélicoptère.

Juste avant le toucher, le pilote tire le manche dans une manœuvre appelée arrondi, pour supprimer l'essentiel de la descente et de la vitesse avant. Donc un autogire ne décroche pas comme un avion à voilure fixe. Gardez-le en tête : cela ne veut pas dire qu'il ne peut pas avoir de problèmes.

Le rotor qui s'est retourné

Les premiers appareils à rotor de Cierva ne volaient pas. Quand ces premières machines prenaient de la vitesse, elles avaient tendance à basculer sur le côté. La cause était un déséquilibre auquel tout rotor avançant doit faire face. Imaginez un rotor qui avance dans l'air.

D'un côté, une pale avance face au vent relatif. De l'autre, elle se déplace dans le même sens que cet air. La pale avançante rencontre l'air plus vite, et crée donc davantage de portance. La pale reculante le rencontre moins vite, et en crée moins.

C'est la dissymétrie de portance : un côté du rotor porte plus que l'autre. Avec des pales rigides, ce déséquilibre pouvait faire basculer tout l'appareil. Pourtant, un petit modèle construit par Cierva volait bien. La différence, a-t-il compris, était que les pales du modèle étaient souples.

Elles se courbaient d'elles-mêmes vers le haut et le bas en tournant, ce qui égalisait la portance. Alors, sur le rotor grandeur nature, il a fixé chaque pale au moyeu par une articulation de battement, afin qu'elle puisse monter et descendre. La pale avançante, qui porte davantage, monte un peu, ce qui réduit sa portance. La pale reculante descend un peu, ce qui ajoute de la portance.

Les deux côtés s'équilibrent, ce qui empêche l'appareil de basculer. En janvier 1923, le C.4 de Cierva a effectué ses premiers vols à l'aérodrome de Getafe, près de Madrid. Son pilote, le lieutenant Alejandro Gómez Spencer, l'a fait voler sur environ 183 mètres. Le 31 janvier, il a accompli un circuit fermé d'environ 4 kilomètres.

Les documents de l'époque divergent sur le jour exact, mais ce mois-là a vu le premier vol d'un autogire officiellement observé. L'articulation de battement a survécu à l'autogire. Le propre manuel de la FAA dit qu'elle a été déterminante dans le succès de l'hélicoptère moderne.

La vogue de l'autogire

En 1928, un Américain, Harold Pitcairn, a acheté un appareil de Cierva pour l'évaluer. L'année suivante, il a acheté les droits américains et s'est mis à construire des autogiros, comme on les écrivait souvent alors. Le PCA-2 de Pitcairn a reçu un certificat de type américain, l'autorisation officielle de construire et vendre des exemplaires d'un modèle d'avion. Le 8 avril 1931, Amelia Earhart a fait monter un autogire Pitcairn à 18 415 pieds, soit environ 5 600 mètres.

À l'époque, cela a été présenté comme un record pour ce type d'appareil. Quelques semaines plus tard, elle a piloté un autogire à travers les États-Unis, avec le parrainage d'une entreprise de chewing-gum. Le 23 septembre 1931, un pilote de la Navy a posé un autogire sur le porte-avions USS Langley et en a redécollé, trois fois. Ce furent les premières opérations de la marine américaine avec des aéronefs à voilure tournante depuis un navire.

Le 22 avril 1931, un autogire s'est posé sur la pelouse de la Maison-Blanche, lorsque le président Hoover a remis à Pitcairn le Collier Trophy, une grande récompense aéronautique américaine. Et le 6 juillet 1939, un autogire a commencé à transporter le courrier d'un aérodrome de Camden, dans le New Jersey, jusqu'au toit de la poste centrale de Philadelphie. Lors d'un essai rapporté par le New York Times, le trajet a pris six minutes et demie.

Le courrier par autogire a aussi volé à Chicago, La Nouvelle-Orléans, Los Angeles et Washington. En Grande-Bretagne, la Royal Air Force a essayé les autogires Cierva pour coopérer avec l'armée dans les années 1930. Pendant la Seconde Guerre mondiale, ils ont aidé à étalonner les stations radar, car ils pouvaient voler lentement et régulièrement. L'Allemagne a trouvé un usage encore plus simple du même principe.

Le Focke-Achgelis Fa 330 était un cerf-volant à rotor, sans aucun moteur. Un sous-marin en surface le remorquait au bout d'un câble d'environ 300 mètres. L'air relatif faisait tourner le rotor, qui pouvait hisser un observateur bien au-dessus de 100 mètres, jusqu'à environ 220. De là, il pouvait voir sur environ 50 kilomètres, plus de 30 miles, contre environ 8 kilomètres depuis le kiosque du sous-marin.

Un rotor maintenu en rotation par le seul flux d'air, sans moteur pour l'entraîner.

Donner la charnière à l'hélicoptère

Alors pourquoi ne voit-on pas des autogires partout aujourd'hui ? Souvenez-vous : ils peuvent voler lentement, mais pas faire du vol stationnaire. Pour se poser sur un toit, récupérer quelqu'un ou rester au-dessus d'un point, cela compte. Dans les années 1940, des hélicoptères pratiques sont apparus, et ils pouvaient faire ce que l'autogire ne pouvait pas : le vol stationnaire.

Le musée postal du Smithsonian dit que la poste aérienne par autogire a été "éclipsée et supprimée par l'arrivée du service postal aérien par hélicoptère". Gordon Leishman, ingénieur aérospatial qui étudie l'histoire des giravions, écrit que l'autogire a donné à l'hélicoptère des technologies fondamentales, comme les pales articulées, et a fortement accéléré son développement. En 1951, l'entreprise de Pitcairn a poursuivi le gouvernement américain, affirmant que les hélicoptères construits pour lui utilisaient ses brevets de rotor.

La Vertical Flight Society appelle cela le plus long procès pour contrefaçon de brevet de l'histoire des États-Unis. Il s'est terminé en octobre 1977. Cierva n'a pas vu l'hélicoptère prendre le relais. Le 9 décembre 1936, il était passager d'un avion de ligne KLM quittant l'aéroport de Croydon, près de Londres, dans un épais brouillard.

Il s'est écrasé peu après le décollage, et 15 personnes sont mortes, dont Cierva. Il avait 41 ans.

Autogires de jardin et accidents

L'autogire est revenu sous une autre forme : un appareil à construire chez soi. Igor Bensen, un ingénieur qui avait travaillé sur des hélicoptères aux États-Unis, a fait voler son Gyro-Copter pour la première fois en décembre 1955. Il était conçu pour être construit à partir d'un jeu de plans, vendu environ 30 dollars. Un kit prêt à monter coûtait 995 dollars de l'époque.

Le Smithsonian le décrit comme l'un des aéronefs construits à domicile les plus populaires du vingtième siècle. Un concepteur britannique d'autogires, Ken Wallis, a même piloté sa propre machine dans le film James Bond de 1967, "You Only Live Twice". Assez simple pour être construit chez soi, à partir de plans ou d'un kit. Mais "ne peut pas décrocher" ne voulait pas dire sûr.

En 2004, l'Air Accidents Investigation Branch britannique, l'AAIB, a étudié la sécurité des autogires dans un rapport sur un accident mortel. Elle a compté 15 accidents mortels d'autogires au Royaume-Uni depuis 1989. D'après les estimations d'heures de vol de la Civil Aviation Authority britannique, elle a fixé le taux à 27,1 accidents mortels pour 100 000 heures de vol. Pour les ULM, le taux était d'environ 2.

Pour les avions légers à voilure fixe, d'environ 1,1. Le taux des autogires était donc plus de 13 fois supérieur à celui des ULM de poids comparable. Alors, qu'est-ce qui n'allait pas ? Réfléchissez à l'endroit où pousse l'hélice.

La ligne suivant laquelle elle pousse s'appelle la ligne de poussée. Sur beaucoup d'autogires simples construits à domicile, le moteur était haut, donc cette ligne passait au-dessus du centre de gravité, le point où le poids de l'appareil s'équilibre. Le manuel de la FAA avertit que dans ce cas, l'autogire a tendance à piquer du nez quand on met de la puissance.

Normalement, le rotor maintient le nez relevé contre cette force qui le pousse vers le bas. Mais si le pilote pousse le manche trop vite vers l'avant, le rotor porte soudainement moins de poids. C'est ce qu'on appelle décharger le rotor. Un rotor déchargé ralentit et peut ne plus maintenir le nez relevé.

Le même manuel de la FAA dit que si la charge du rotor est soudainement supprimée, certains autogires ont tendance à piquer brutalement. Sur les appareils dont la ligne de poussée passe au-dessus du centre de gravité et qui n'ont pas d'empennage horizontal suffisant, la FAA avertit que le piqué peut devenir "auto-entretenu et irréversible". Le manuel appelle cela un buntover, ou un basculement avant sous puissance.

Il décrit aussi l'oscillation induite par le pilote : ses corrections se décalent du mouvement de l'appareil, et les oscillations verticales augmentent vite. L'accident étudié dans ce rapport de 2004 concernait un autogire construit à domicile d'après des plans Bensen. Cet autogire n'avait pas d'empennage horizontal, et sa ligne de poussée se trouvait à environ 4,8 pouces, soit environ 12 centimètres, au-dessus de son centre de gravité, très au-delà de la limite de 2 pouces recommandée par les chercheurs de l'Université de Glasgow.

Un empennage horizontal est une petite aile fixe à l'arrière, qui aide à maintenir le nez stable. L'AAIB a aussi cité une étude de la Popular Rotorcraft Association, un groupe américain d'autogires, sur les accidents mortels aux États-Unis de 1999 à 2002. Elle a constaté que tous les accidents mortels liés à l'instabilité en tangage concernaient des appareils sans empennage horizontal. Le danger n'était donc pas le décrochage.

Il venait en grande partie de la forme de l'appareil : une ligne de poussée haute et aucun empennage horizontal.

Ce qui a été corrigé, et ce qui ne l'a pas été

La Grande-Bretagne avait déjà commencé à chercher la cause. Entre 1989 et 1991, une série d'accidents mortels inexpliqués a impliqué des autogires légers. Après une étude de l'AAIB en 1991, l'Université de Glasgow a étudié les autogires de 1993 à 2008. Elle a utilisé des souffleries, des essais en vol avec instruments à bord et des modèles mathématiques.

Sa principale conclusion portait sur la hauteur du centre de masse par rapport à la ligne de poussée de l'hélice. Elle l'a appelée le paramètre clé. Les règles britanniques de conception des autogires, connues sous le nom de BCAR Section T, ont été modifiées grâce à ces travaux. La dernière mise à jour date de 2011, et l'Australie comme le Canada ont adopté les mêmes exigences de conception.

Les recommandations britanniques limitent désormais à environ deux pouces l'écart entre la ligne de poussée et le centre de gravité ; au-delà, le constructeur doit consulter l'autorité de régulation. Les grands constructeurs ont aussi abaissé le châssis sous le moteur, pour rapprocher l'hélice du centre de gravité. Mais corriger un danger ne supprime pas tous les dangers.

Le 12 novembre 2020, dans les Highlands écossais, un élève pilote volait seul dans un autogire Cavalon biplace. En vol, la tête de rotor s'est séparée de l'appareil, et le pilote a été tué. L'AAIB a publié son rapport en novembre 2024. Il a conclu que les charges d'une série de manœuvres avaient provoqué une surcharge structurelle.

Il a indiqué que le pilote était probablement entré dans un état de faible g, où le rotor est déchargé, vraisemblablement sans le vouloir. Cet état de faible g a pu dépasser les limites fixées dans le manuel de l'appareil. L'AAIB a formulé quatre recommandations de sécurité. Un faible g signifie que le rotor porte brièvement peu du poids de l'appareil, donc tout paraît plus léger que d'habitude.

C'est le même déchargement que nous venons de voir. Déchargez le rotor d'un autogire, et il peut perdre de la vitesse. Le risque ici n'est donc pas le décrochage d'un avion à voilure fixe qui inquiétait Cierva. C'est retirer le poids de l'aile tournante.

Nous n'avons pas trouvé de taux d'accidents récent pour les autogires d'aujourd'hui qui permette une comparaison équitable, donc nous n'affirmerons pas qu'ils sont désormais aussi sûrs que les autres avions légers. Des accidents mortels se sont encore produits, dont le crash de 2020 où la tête de rotor s'est détachée en vol.

Combien coûte un autogire ?

Maintenant, l'une des questions les plus recherchées : combien coûte un gyrocoptère ? Les prix dépendent du pays, de l'année et de ce qui est compris, donc nous donnerons l'année pour chaque exemple. À l'AirVenture 2021, un kit monoplace appelé JK-2 Nano était affiché à environ 26 000 dollars américains, avec un moteur de 38 chevaux. Conçu selon la Part cent trois, la réglementation américaine des ultralégers.

Aux États-Unis, ces règles n'exigent ni certificat de pilote ni même certificat médical. Les kits biplaces coûtent beaucoup plus cher. En 2014, un magazine américain indiquait que les kits de trois modèles d'un même constructeur coûtaient environ 70 000 à 120 000 dollars américains. Aux États-Unis, ils étaient vendus en kits, que les propriétaires aidaient à assembler.

En 2026, Magni, constructeur italien, annonçait des autogires biplaces sortis d'usine à environ De cent mille à cent soixante-quinze mille dollars américains, selon le modèle et le taux de change. En Grande-Bretagne, un biplace d'occasion construit en 2018 était proposé à moins de la moitié du prix que son vendeur disait qu'un neuf coûterait. Il faut aussi compter la formation : une école américaine demandait environ 275 dollars de l'heure, carburant et instructeur compris.

Pour les pilotes déjà titulaires d'un certificat de pilote sportif, ajouter une qualification autogire demande généralement 10 à 20 heures. Aux États-Unis, de nouvelles règles pour les aéronefs légers de sport sont entrées en vigueur par étapes à partir d'octobre 2025. Depuis juillet 2026, les autogires construits en usine peuvent être certifiés pour la première fois dans la catégorie des aéronefs légers de sport. Les titulaires d'un certificat de pilote sportif pouvaient déjà piloter des autogires ; ce qui change, c'est leur construction et leur vente.

Parmi ces exemples, le moyen le moins cher de voler est donc un petit kit monoplace que vous construisez vous-même. Quel que soit le prix, le bilan des accidents montre pourquoi la conception et la formation comptent.

L'aile que le vent fait tourner

Alors, qu'est-ce qui fait tourner le rotor d'un gyrocoptère ? L'air, qui remonte à travers les pales inclinées quand l'appareil avance. En vol normal, le moteur n'entraîne pas le rotor. Une partie de chaque pale transforme la poussée de l'air en couple, comme le fait une pale d'éolienne.

Ce couple maintient le rotor en rotation, et le rotor tournant porte l'appareil. Juan de la Cierva voulait un appareil qui ne décrocherait pas en volant trop lentement. Il l'a trouvé dans une aile que le vent fait tourner. Mais elle avait sa propre faiblesse : décharger brutalement le rotor peut le ralentir et faire piquer l'appareil.

Il a fallu des années d'accidents et de recherches pour le comprendre et modifier les règles. L'autogire a perdu sa mission de courrier aérien au profit de l'hélicoptère. Mais les hélicoptères utilisent toujours la même physique pour descendre en sécurité quand le moteur s'arrête.