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ATPL FCL 021/080 Motorisation / Hélice HELICES LES DIFFERENTS TYPES DHELICES.

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1 ATPL FCL 021/080 Motorisation / Hélice HELICES LES DIFFERENTS TYPES DHELICES

2 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 2 -24/04/02 HELICES : LES DIFFERENTS TYPES RENDEMENT HELICES A CALAGE FIXE Vrillage dune pale dhélice Courbe de rendement en fonction de la vitesse avion Avantages Inconvénient HELICES A CALAGE VARIABLE Hélice à calage réglable Hélice à deux pas Hélice à calages multiples

3 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 3 -24/04/02 RENDEMENT Nous avons vu dans le chapitre précédent, que la position et lintensité de Ra changeaient avec la valeur de langle dincidence des pales de lhélice. Observons, maintenant, les variations de langle dincidence des pales lorsque Va ou U varient, dans le cas dune hélice à calage fixe.

4 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 4 -24/04/02 RENDEMENT Prenons le cas dune augmentation de la vitesse avion (Va).

5 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 5 -24/04/02 RENDEMENT Dans le cas dune augmentation de la vitesse avion (Va) : - on constate que langle dincidence diminue.

6 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 6 -24/04/02 RENDEMENT Prenons le cas dune diminution de la vitesse avion (Va).

7 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 7 -24/04/02 RENDEMENT Dans le cas dune diminution de la vitesse avion : - on constate que langle dincidence augmente.

8 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 8 -24/04/02 RENDEMENT Prenons le cas dune diminution de la vitesse de rotation (U).

9 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 9 -24/04/02 RENDEMENT Dans le cas dune diminution de la vitesse de rotation (U) : - on constate que langle dincidence diminue.

10 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 RENDEMENT Prenons le cas dune augmentation de la vitesse de rotation (U).

11 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 RENDEMENT Dans le cas dune augmentation de la vitesse de rotation (U) : - on constate que langle dincidence augmente.

12 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 RENDEMENT Par définition, le rendement dune hélice est égal au rapport suivant :

13 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 RENDEMENT Par définition, le rendement dune hélice est égal au rapport suivant : Rendement hélice = h = Puissance restituée par l hélice Puissance absorbée par l hélice

14 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 RENDEMENT Par définition, le rendement dune hélice est égal au rapport suivant : Rendement hélice = h = h = Puissance restituée par l hélice Puissance absorbée par l hélice Puissance propulsive Puissance du moteur On démontre (voir précédemment) que ce rendement ne dépend que de la valeur de langle dincidence au niveau de chaque section de pale. Il existe alors une et une seule incidence qui conduit au rendement maximum de lhélice : h = h maxi si = opti = 2 QCM

15 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 HELICES A CALAGE FIXE Vrillage dune pale dhélice Les sections dune même pale nont pas la même vitesse périphérique :

16 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 HELICES A CALAGE FIXE Vrillage dune pale dhélice Les sections dune même pale nont pas la même vitesse périphérique :

17 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 Comme la vitesse de translation dune pale est uniforme le long de celle-ci, les angles davance réelle ne sont donc pas les mêmes pour chaque section de la pale :

18 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 Comme la vitesse de translation dune pale est uniforme le long de celle-ci, les angles davance réelle ne sont donc pas les mêmes pour chaque section de la pale :

19 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 Pour obtenir = opti pour chaque section de la pale et ainsi donner à lhélice son rendement maxi, il faut vriller la pale selon la loi : = + opti

20 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 Pour obtenir = opti pour chaque section de la pale et ainsi donner à lhélice son rendement maxi, il faut vriller la pale selon la loi : = + opti QCM

21 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 Vu autrement :

22 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 Exemple : Hélice en bois lamellé collé façonnée en une pièce

23 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 Remarque : Une hélice à incidence constante le long de la pale présente un pas géométrique variable le long de la pale.

24 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 HELICES A CALAGE FIXE Courbe de rendement en fonction de la vitesse avion

25 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 HELICES A CALAGE FIXE Courbe de rendement en fonction de la vitesse avion

26 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 HELICES A CALAGE FIXE Courbe de rendement en fonction de la vitesse avion Etudions cette courbe, pour en comprendre lallure. Logiquement, chacun de ses points est limage dune incidence particulière :

27 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02

28 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02

29 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02

30 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02

31 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 QCM

32 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 HELICES A CALAGE FIXE Avantages dune hélice à calage fixe - simple, légère et de faible coût

33 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 HELICES A CALAGE FIXE Inconvénient dune hélice à calage fixe - adaptée pour une seule incidence donc un seul rapport Va / U

34 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 HELICES A CALAGE VARIABLE Hélice à calage réglable (au sol uniquement et moteur arrêté)

35 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 HELICES A CALAGE VARIABLE Hélice à deux calages Il est possible, pour ce type dhélice, dafficher lun des deux calages offerts (petit ou grand), en fonction des conditions de vol.

36 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 HELICES A CALAGE VARIABLE Hélice à deux calages Il est possible, pour ce type dhélice, dafficher lun des deux calages offerts (petit ou grand), en fonction des conditions de vol.

37 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 HELICES A CALAGE VARIABLE Hélice à deux calages Il est possible, pour ce type dhélice, dafficher lun des deux calages offerts (petit ou grand), en fonction des conditions de vol. - petit pas : phases de décollage, montée, et vols aux basses vitesses - grand pas : phase de croisière et vols aux vitesses élevées QCM

38 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 Exemple dhélice à deux calages : Motoplaneur SF-28

39 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 HELICES A CALAGE VARIABLE Hélice à calages multiples Tous les calages, du plus petit au plus grand, sont affichables en vol.

40 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 HELICES A CALAGE VARIABLE Hélice à calages multiples Tous les calages, du plus petit au plus grand, sont affichables en vol.

41 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 HELICES A CALAGE VARIABLE Hélice à calages multiples Tous les calages, du plus petit au plus grand, sont affichables en vol. Les domaines dapplication des valeurs extrêmes des calages sont identiques à ceux des hélices à deux pas.

42 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 Avantages dune hélice à calages multiples : conservation du rendement hélice maximal pour plusieurs vitesses de vol diminution de la consommation spécifique amélioration des performances avion Inconvénients dune hélice à calages multiples : poids du mécanisme de changement de pas complexité du mécanisme de changement de pas coût dachat et maintenance

43 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 Exemple dhélice à calages multiples : Beechcraft Be 58 Baron

44 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/ Pourquoi les pales dune hélice sont elles vrillées ? a) pour éviter le décollement des filets dair ; b) pour obtenir une vitesse périphérique constante le long de la pale ; c) pour obtenir un pas géométrique constant le long de la pale ; d) pour obtenir un angle dincidence constant le long de la pale. –Réponse : * Une pale dune hélice est vrillée pour ? a) garder un angle dincidence constant le long de la pale ; b) pouvoir supporter des contraintes supérieures ; c) diminuer la vitesse tangentielle de la pale de lemplanture à lextrémité ; d) éviter lapparition de phénomènes soniques. –Réponse : RECUEIL DE QCM SUR LES DIFFERENTS TYPES DHELICES

45 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/ Pourquoi les pales dune hélice sont elles vrillées ? a) pour éviter le décollement des filets dair ; b) pour obtenir une vitesse périphérique constante le long de la pale ; c) pour obtenir un pas géométrique constant le long de la pale ; d) pour obtenir un angle dincidence constant le long de la pale. –Réponse : DRéponse : D * Une pale dune hélice est vrillée pour ? a) garder un angle dincidence constant le long de la pale ; b) pouvoir supporter des contraintes supérieures ; c) diminuer la vitesse tangentielle de la pale de lemplanture à lextrémité ; d) éviter lapparition de phénomènes soniques. –Réponse : ARéponse : A RECUEIL DE QCM SUR LES DIFFERENTS TYPES DHELICES

46 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 * Pourquoi une pale dhélice est-elle vrillée du pied à lextrémité ? a) parce que langle dincidence local dun élément de pale dépend du rapport entre la vitesse de cet élément dans le plan de rotation et la vitesse vraie de laéronef ; b) pour que lextrémité produise la traction maximale ; c) pour que le pied produise la traction maximale ; d) parce que langle dincidence local dun élément de pale dépend du rapport entre la vitesse de cet élément dans le plan de rotation et la vitesse angulaire de lhélice. –Réponse : Le rendement dune hélice est mieux défini par le rapport suivant : a) puissance au frein sur puissance maximum ; b) puissance propulsive sur puissance totale ; c) puissance propulsive sur puissance sur larbre ; d) puissance thermique sur puissance sur larbre. –Réponse :

47 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 * Pourquoi une pale dhélice est-elle vrillée du pied à lextrémité ? a) parce que langle dincidence local dun élément de pale dépend du rapport entre la vitesse de cet élément dans le plan de rotation et la vitesse vraie de laéronef ; b) pour que lextrémité produise la traction maximale ; c) pour que le pied produise la traction maximale ; d) parce que langle dincidence local dun élément de pale dépend du rapport entre la vitesse de cet élément dans le plan de rotation et la vitesse angulaire de lhélice. –Réponse : ARéponse : A Le rendement dune hélice est mieux défini par le rapport suivant : a) puissance au frein sur puissance maximum ; b) puissance propulsive sur puissance totale ; c) puissance propulsive sur puissance sur larbre ; d) puissance thermique sur puissance sur larbre. –Réponse : CRéponse : C

48 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/ / Pour une hélice à calage fixe, pour un régime de rotation constant, si la vitesse propre augmente : a) langle dincidence augmente ; b) langle dincidence diminue ; c) langle dincidence reste constant ; d) langle dincidence diminue puis reste constant à partir dune certaine valeur. –Réponse : * Langle dincidence des pales dune hélice à calage fixe augmente lorsque : a) la vitesse diminue et le régime moteur augmente ; b) la vitesse augmente et le régime moteur diminue ; c) la vitesse et le régime moteur diminuent ; d) la vitesse et le régime moteur augmentent. –Réponse :

49 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/ / Pour une hélice à calage fixe, pour un régime de rotation constant, si la vitesse propre augmente : a) langle dincidence augmente ; b) langle dincidence diminue ; c) langle dincidence reste constant ; d) langle dincidence diminue puis reste constant à partir dune certaine valeur. –Réponse : BRéponse : B * Langle dincidence des pales dune hélice à calage fixe augmente lorsque : a) la vitesse diminue et le régime moteur augmente ; b) la vitesse augmente et le régime moteur diminue ; c) la vitesse et le régime moteur diminuent ; d) la vitesse et le régime moteur augmentent. –Réponse : ARéponse : A

50 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 * Lors du roulage, au décollage, la poussée (traction) dune hélice à pas fixe : a) est constante pendant les phases de décollage et de montée ; b) diminue légèrement au fur et à mesure que la vitesse de lavion augmente ; c) ne varie quen fonction de lévolution de la masse de lavion ; d) augmente légèrement au fur et à mesure que la vitesse de lavion augmente. –Réponse : * Pour une hélice à pas fixe, conçue pour le vol en croisière, langle dincidence de chaque pale, mesuré à la section de référence : a) diminue lorsque la vitesse de laéronef diminue (sans modification du régime moteur) ; b) est toujours positif lors dune descente au ralenti ; c) est optimal lorsque laéronef se trouve en vol de croisière stabilisé ; d) est plus faible au roulage quen vol (sans modification du régime moteur). –Réponse :

51 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/02 * Lors du roulage, au décollage, la poussée (traction) dune hélice à pas fixe : a) est constante pendant les phases de décollage et de montée ; b) diminue légèrement au fur et à mesure que la vitesse de lavion augmente ; c) ne varie quen fonction de lévolution de la masse de lavion ; d) augmente légèrement au fur et à mesure que la vitesse de lavion augmente. –Réponse : B * Pour une hélice à pas fixe, conçue pour le vol en croisière, langle dincidence de chaque pale, mesuré à la section de référence : a) diminue lorsque la vitesse de laéronef diminue (sans modification du régime moteur) ; b) est toujours positif lors dune descente au ralenti ; c) est optimal lorsque laéronef se trouve en vol de croisière stabilisé ; d) est plus faible au roulage quen vol (sans modification du régime moteur). –Réponse : CRéponse : C

52 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/ Pourquoi langle de calage des pales dune hélice change-t-il du pied jusquau sommet de celles-ci ? a) pour compenser le changement de géométrie des sections droites des pales ; b) pour fournir une traction augmentée au pied des pales ; c) parce que lépaisseur des sections de pale augmente du pied jusquau sommet ; d) pour compenser laugmentation de la vitesse périphérique au sommet des pales. –Réponse : * Au lâcher des freins, la combinaison correcte concernant le pas de lhélice (1) et la position de la manette hélice (2) est : a) (1) grand pas, (2) avant b) (1) petit pas, (2) avant c) (1) petit pas, (2) arrière d) (1) grand pas, (2) arrière –Réponse :

53 FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo /04/ Pourquoi langle de calage des pales dune hélice change-t-il du pied jusquau sommet de celles-ci ? a) pour compenser le changement de géométrie des sections droites des pales ; b) pour fournir une traction augmentée au pied des pales ; c) parce que lépaisseur des sections de pale augmente du pied jusquau sommet ; d) pour compenser laugmentation de la vitesse périphérique au sommet des pales. –Réponse : DRéponse : D * Au lâcher des freins, la combinaison correcte concernant le pas de lhélice (1) et la position de la manette hélice (2) est : a) (1) grand pas, (2) avant b) (1) petit pas, (2) avant c) (1) petit pas, (2) arrière d) (1) grand pas, (2) arrière –Réponse : BRéponse : B


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