L’ HELICE

Le vol rectiligne est décomposé en 4 forces La portance fz opposée au poids P La traction Tu opposée à la trainée Fx

L’hélice sera le moyen de traction

L’HELICE Description de l’hélice Fonctionnement de l’hélice Les différents types d’hélice Les phénomènes liés à l’hélice

DESCRIPTION DE L’HELICE L’hélice appartient au groupe motopropulseur

DESCRIPTION DE L’HELICE Elle est directement entrainée par le moteur, sur nos avions.

DESCRIPTION DE L’HELICE Forme qui s’affine vers les extrémités

DESCRIPTION DE L’HELICE En coupe, une forme d’aile avion

DESCRIPTION DE L’HELICE Quelques définitions

FONCTIONNEMENT DE L’HELICE L’hélice tourne autour de son axe et va attaquer l’air avec une certaine incidence

FONCTIONNEMENT DE L’HELICE En tournant, elle va se comporter comme un tire bouchon dans l’air Le pas de l’hélice est la distance que parcourrait l’hélice en un tour, si les pales se « vissaient » dans l’air 

FONCTIONNEMENT DE L’HELICE Elle créera ainsi une force tractive Elle subira une force résistante

FONCTIONNEMENT DE L’HELICE Rappels sur aile d’avion Si la vitesse linéaire augmente, alors la portance augmente aussi Si on augmente la vitesse de rotation de l’hélice, la traction augmente

FONCTIONNEMENT DE L’HELICE On remarque que sur l’hélice : la vitesse angulaire sera constante mais pas la vitesse linéaire

FONCTIONNEMENT DE L’HELICE En avion une action sur l’incidence permet d’obtenir une variation de portance Pour l’hélice on jouera sur le calage le long de la pale qui diminuera L’hélice est vrillée

FONCTIONNEMENT DE L’HELICE De plus comme pour une aile à vitesse lente, une aile épaisse résistera mieux au décrochage L’hélice est plus épaisse à sa base qu’à son extrémité

FONCTIONNEMENT DE L’HELICE Pour avoir une force tractive constante le long de la pale, il n’y a qu’une partie de l’hélice qui est réellement tractive à une distance située à 70% de la longueur de la pale (référence)

FONCTIONNEMENT DE L’HELICE Par contre tous les éléments de la pale auront le même angle d’incidence

FONCTIONNEMENT DE L’HELICE Une force est crée quand l’hélice tourne pendant le vol C’est l’incidence qui déterminera sa direction Ra est décomposée en 2 forces sur 2 axes Ft et Fr Ft est tractive, donc L’hélice est tractive Ici l’avion est en croisière, la puissance et la vitesse sont constantes

FONCTIONNEMENT DE L’HELICE A un régime donné, la vitesse se stabilise seule

FONCTIONNEMENT DE L’HELICE Si la vitesse diminue, l’incidence augmente

FONCTIONNEMENT DE L’HELICE Si je fais varier le nombre de tours l’incidence varie

FONCTIONNEMENT DE L’HELICE Si j’augmente le nombre de tours l’incidence augmente

FONCTIONNEMENT DE L’HELICE Si l’ incidence diminue jusqu’à être nulle, alors Ra va se confondre avec Fr La traction Ft est nulle L’hélice n’est plus motrice mais elle ne freine pas non plus l’avion On dit que l’hélice est en transparence Cas d’entraînement à la panne moteur

FONCTIONNEMENT DE L’HELICE Si la vitesse augmente encore, l’incidence devient négative Ra pivote et Ft va contre le sens de l’avion et le freine L’hélice est en frein

FONCTIONNEMENT DE L’HELICE Si la vitesse de l’avion augmente encore, l’incidence devient très négative Ra pivote encore Ft freine toujours l’avion mais Fr entraîne le moteur (donc emballement du moteur) L’hélice est en moulinet C’est le cas de la panne moteur ou d’un avion qui pique sans corriger sa puissance

FONCTIONNEMENT DE L’HELICE Une hélice est donc faite pour voler dans une certaine plage de vitesse De plus on constate que même à une incidence optimum Ra n’est pas confondue avec Ft Il y a donc une perte d’énergie entre la puissance que délivre le moteur et la puissance délivrée par l’hélice pour tracter l’avion C’est le rendement

FONCTIONNEMENT DE L’HELICE

LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES On vient de voir qu’une hélice est limitée en utilisation Certains modèles optimiseront leur rendement aux diverses phases du vol, notamment en montée, et croisière, par variation de pas Nous allons considérer 2 types d’hélices: à pas fixe et à vitesse constante

LES DIFFERENTS TYPES D’HELICE L’hélice à calage fixe

LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES Au départ il n’y avait que les hélices à calage fixe, c’est la plus répandue aujourd’hui: Plage d’utilisation : soit décollage, soit croisière Avantages: Robuste Simple Peu chère

LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES L’hélice à calage fixe On la contrôle aux moyens: Du compte tours Et d’une manette de gaz

LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES

LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES Pour augmenter la plage de vitesse de l’hélice, on a fait varier le calage

LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES L’hélice à vitesse constante

LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES L’hélice à vitesse constante Le groupe motopropulseur serat manœuvrée au moyen de 3 manettes

LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES L’hélice à vitesse constante Elle est contrôlée a l’aide de 2 instruments, qui mesurent la pression d’admission et le nombre de tours par minute

LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES L’hélice à vitesse constante Il ne faut jamais que la p.a. soit supérieur au nombre de tour

LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES L’hélice à vitesse constante Pour ce faire on agit dans un ordre précis sur les manettes de gestion moteur

LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES L’hélice à vitesse constante Un astucieux système permet de réguler le calage en fonction du nombre de tours par minute désiré

LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES L’hélice à vitesse constante (principe du régulateur de watt)

LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES L’hélice à vitesse constante a b Vitesse hélice stable, le tiroir ferme les orifices des tuyauteries a et b

LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES L’hélice à vitesse constante a b position des boules une fois: N affiché = N réel (nouvel équilibre entre les pressions de la came et des boules) Le pilote affiche une vitesse > Le tiroir descend, la pression d’huile passe par la tuyauterie b Le piston se déplace vers la droite, diminuant le pas La vitesse hélice augmente Les boules s’écartent et font remonter le tiroir Un nouvel équilibre est établi, a et b sont fermés (la vitesse hélice a augmenté)

LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES L’hélice à vitesse constante a b position des boules une fois: N affiché = N réel (nouvel équilibre entre les pressions de la came et des boules) Le pilote affiche une vitesse < Le tiroir monte, la pression d’huile passe par la tuyauterie a Le piston se déplace vers la gauche, augmentant le pas La vitesse hélice diminue (le couple résistant augmentant) Les boules se rapprochent et font descendre le tiroir Un nouvel équilibre est établi, a et b sont fermés (la vitesse hélice a diminué)

LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES L’hélice à vitesse constante a b position des boules une fois: N affiché = N réel (nouvel équilibre entre les pressions de la came et des boules) Vitesse hélice > (descente) Les boules s’écartent, le tiroir monte, la pression passe par a Le piston se déplace vers la gauche, augmentant le pas La vitesse hélice diminue (le couple résistant augmentant) Les boules se rapprochent et font descendre le tiroir Un nouvel équilibre est établi, l’ancienne vitesse hélice est retrouvée, a et b sont fermés

LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES L’hélice à vitesse constante a b position des boules une fois: N affiché = N réel (nouvel équilibre entre les pressions de la came et des boules) Vitesse hélice < (montée) Les boules se rapprochent, le tiroir descend, la pression passe par b Le piston se déplace vers la droite, diminuant le pas Dans le cas d’une montée, il sera nécessaire d’augmenter la puissance, après avoir augmenter les tours La vitesse hélice augmente (le couple résistant diminuant) Les boules s’écartent et font monter le tiroir Un nouvel équilibre est établi, l’ancienne vitesse hélice est retrouvée, a et b sont fermés

LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES L’hélice à vitesse constante La commande d’hélice peut être électrique. Dans ce cas, le déplacement du plateau provoque l’ouverture ou la fermeture de contacts, permettant d’alimenter un moteur électrique agissant sur le pas d’hélice, dans un sens ou dans l’autre. Si une fuite d’huile devait survenir, l’hélice se positionnerait dans la configuration la moins pénalisante, pour assurer le retour au sol, soit plein petit pas pour les monomoteurs.

LES EFFETS MOTEURS LIES A L’HELICE On considère cinq effets: Couple de renversement Souffle hélicoïdal Couple de tangage Dissymétrie de traction de l’hélice à forte incidence Effet gyroscopique

LES EFFETS MOTEURS LIES A L’HELICE Couple de renversement

LES EFFETS MOTEURS LIES A L’HELICE Souffle hélicoïdal

LES EFFETS MOTEURS LIES A L’HELICE Couple de tangage

LES EFFETS MOTEURS LIES A L’Hélice Effets de traction dissymétrique La pale montante a une incidence < à la pale descendante, notamment aux grandes incidences de vol (vol lent) C’est pour cela qu’en montée notamment, la bille est à droite, et qu’il est nécessaire de mettre du pied à droite

LES EFFETS MOTEURS LIES A L’HELICE Effet gyroscopique Réaction: l’avion cabre Sens de rotation de l’hélice vu de la place pilote Si action sur le palonnier à gauche Réaction: lacet à gauche Si action à piquer du pilote Réaction: lacet à droite Si action à cabrer du pilote Si action sur le palonnier à droite Réaction: l’avion pique

Bons vols…