A.- M._ travaillait comme aide de cuisine à l'Institut X._. A ce titre, il était assuré contre le risque d'accident professionnel et non professionnel auprès de la Nationale Suisse Assurances (ci-après : la Nationale). Le 23 février 1989, l'assuré s'est blessé au genou droit à la suite d'une mauvaise chute, ce qui a entraîné une incapacité de travail durable de 50 % dans son activité habituelle. La Nationale a pris en charge le cas et a mis l'assuré au bénéfice d'une rente d'invalidité fondée sur un taux de 50 % dès le 1er avril 1993 (décision du 24 mars 1993). En 1994, M._ a annoncé une rechute. Son médecin traitant, le docteur I._, a attesté une incapacité de travail de 75 % dès le 21 septembre 1994. Son employeur l'a licencié pour le 31 décembre 1994 au motif que sa rentabilité était insuffisante. A la demande de la Nationale, l'assuré a été examiné par le docteur S._, spécialiste FMH en chirurgie orthopédique. Au terme de son examen, ce médecin a considéré qu'il ne pouvait plus travailler comme aide de cuisine depuis le 1er janvier 1995, ajoutant qu'il n'était pas réaliste d'envisager dans son cas une reconversion professionnelle, eu égard en particulier à son âge (rapport du 17 août 1995). Après s'être entretenu avec le docteur G._, médecin conseil de la Nationale, le docteur S._ a admis l'existence d'une capacité de travail résiduelle de 50 % dans une activité adaptée légère, en précisant qu'il s'agissait là d'un taux théorique, «car dans la réalité des faits (on) ne voit pas quelle activité, même réduite, pourrait encore exercer un patient de 60 ans, handicapé physiquement, s'exprimant avec difficulté en français, confronté en plus à un marché de l'emploi pour le moins tendu» (lettre du 9 juillet 1996 au médecin conseil de la Nationale). Par décision du 20 février 1996, la Nationale a augmenté la rente d'invalidité de 50 à 65 % avec effet au 1er décembre 1994. Suite à l'opposition de l'assuré, qui demandait une rente d'invalidité fondée sur le même taux que celui retenu par l'AI à partir du 1er décembre 1994, soit 100 % (décision du 11 octobre 1995), la Nationale a mis en oeuvre une expertise qu'elle a confiée au docteur C._, spécialiste FMH en orthopédie. Dans un rapport du 8 mai 1997, ce médecin a conclu que, compte tenu de l'âge et du manque de formation de l'assuré, des mesures d'ordre professionnel n'étaient pas envisageables et que seule une activité adaptée et très légère lui restait en définitive ouverte (petite manutention avec la possibilité de changer fréquemment de positions). Par décision du 17 septembre 1997, la Nationale a écarté l'opposition de l'assuré. B.- Celui-ci a recouru contre cette décision. Par jugement du 24 mars 1999, le Tribunal des assurances du canton de Vaud a rejeté le recours. C.- M._ interjette recours de droit administratif contre ce jugement dont il requiert l'annulation sous suite de dépens, en concluant derechef à l'octroi d'une rente d'invalidité fondée sur une incapacité de gain de 100 %. La Nationale conclut au rejet du recours, tandis que l'Office fédéral des assurances sociales ne s'est pas déterminé. 