ATPL FCL 021/080 Motorisation / Hélice HELICES LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES

HELICES : LES DIFFERENTS TYPES RENDEMENT HELICES A CALAGE FIXE Vrillage d’une pale d’hélice 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

RENDEMENT Nous avons vu dans le chapitre précédent, que la position et l’intensité de Ra changeaient avec la valeur de l’angle d’incidence des pales de l’hélice. Observons, maintenant, les variations de l’angle d’incidence des pales lorsque Va ou U varient, dans le cas d’une hélice à calage fixe.

RENDEMENT Prenons le cas d’une augmentation de la vitesse avion (Va).

RENDEMENT Dans le cas d’une augmentation de la vitesse avion (Va) : - on constate que l’angle d’incidence diminue.

RENDEMENT Prenons le cas d’une diminution de la vitesse avion (Va).

RENDEMENT Dans le cas d’une diminution de la vitesse avion : - on constate que l’angle d’incidence augmente.

RENDEMENT Prenons le cas d’une diminution de la vitesse de rotation (U).

RENDEMENT Dans le cas d’une diminution de la vitesse de rotation (U) : - on constate que l’angle d’incidence diminue.

RENDEMENT Prenons le cas d’une augmentation de la vitesse de rotation (U).

RENDEMENT Dans le cas d’une augmentation de la vitesse de rotation (U) : - on constate que l’angle d’incidence augmente.

RENDEMENT Par définition, le rendement d’une hélice est égal au rapport suivant :

RENDEMENT Par définition, le rendement d’une hélice est égal au rapport suivant : Rendement hélice = hh = Puissance restituée par l ’hélice Puissance absorbée par l ’hélice

hh = hh maxi si a = a opti = a2 RENDEMENT Par définition, le rendement d’une hélice est égal au rapport suivant : Rendement hélice = hh = hh = 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 l’angle d’incidence au niveau de chaque section de pale. Il existe alors une et une seule incidence qui conduit au rendement maximum de l’hélice : hh = hh maxi si a = a opti = a2 QCM

HELICES A CALAGE FIXE Vrillage d’une pale d’hélice Les sections d’une même pale n’ont pas la même vitesse périphérique :

HELICES A CALAGE FIXE Vrillage d’une pale d’hélice Les sections d’une même pale n’ont pas la même vitesse périphérique :

Comme la vitesse de translation d’une pale est uniforme le long de celle-ci, les angles d’avance réelle ne sont donc pas les mêmes pour chaque section de la pale :

Comme la vitesse de translation d’une pale est uniforme le long de celle-ci, les angles d’avance réelle ne sont donc pas les mêmes pour chaque section de la pale :

Pour obtenir a = a opti pour chaque section de la pale et ainsi donner à l’hélice son rendement maxi, il faut vriller la pale selon la loi : w = b + a opti

Pour obtenir a = a opti pour chaque section de la pale et ainsi donner à l’hélice son rendement maxi, il faut vriller la pale selon la loi : w = b + a opti QCM

Vu autrement :

Exemple : Hélice en bois lamellé collé façonnée en une pièce

Remarque : Une hélice à incidence constante le long de la pale présente un pas géométrique variable le long de la pale.

HELICES A CALAGE FIXE Courbe de rendement en fonction de la vitesse avion

HELICES A CALAGE FIXE Courbe de rendement en fonction de la vitesse avion

HELICES A CALAGE FIXE Courbe de rendement en fonction de la vitesse avion Etudions cette courbe, pour en comprendre l’allure. Logiquement, chacun de ses points est l’image d’une incidence particulière :

QCM

HELICES A CALAGE FIXE Avantages d’une hélice à calage fixe - simple, légère et de faible coût

HELICES A CALAGE FIXE Inconvénient d’une hélice à calage fixe - adaptée pour une seule incidence donc un seul rapport Va / U

HELICES A CALAGE VARIABLE Hélice à calage réglable (au sol uniquement et moteur arrêté)

HELICES A CALAGE VARIABLE Hélice à deux calages Il est possible, pour ce type d’hélice, d’afficher l’un des deux calages offerts (petit ou grand), en fonction des conditions de vol.

HELICES A CALAGE VARIABLE Hélice à deux calages Il est possible, pour ce type d’hélice, d’afficher l’un des deux calages offerts (petit ou grand), en fonction des conditions de vol.

HELICES A CALAGE VARIABLE Hélice à deux calages Il est possible, pour ce type d’hélice, d’afficher l’un 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

Exemple d’hélice à deux calages : Motoplaneur SF-28

HELICES A CALAGE VARIABLE Hélice à calages multiples Tous les calages, du plus petit au plus grand, sont affichables en vol.

HELICES A CALAGE VARIABLE Hélice à calages multiples Tous les calages, du plus petit au plus grand, sont affichables en vol.

HELICES A CALAGE VARIABLE Hélice à calages multiples Tous les calages, du plus petit au plus grand, sont affichables en vol. Les domaines d’application des valeurs extrêmes des calages sont identiques à ceux des hélices à deux pas.

Avantages d’une hélice à calages multiples : conservation du rendement hélice maximal pour plusieurs vitesses de vol diminution de la consommation spécifique amélioration des performances avion Inconvénients d’une hélice à calages multiples : poids du mécanisme de changement de pas complexité du mécanisme de changement de pas coût d’achat et maintenance

Exemple d’hélice à calages multiples : Beechcraft Be 58 “Baron”

RECUEIL DE QCM SUR LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES +021-06-00 Pourquoi les pales d’une hélice sont elles vrillées ? a) pour éviter le décollement des filets d’air ; 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 d’incidence constant le long de la pale. Réponse : *021-12-00 Une pale d’une hélice est vrillée pour ? a) garder un angle d’incidence constant le long de la pale ; b) pouvoir supporter des contraintes supérieures ; c) diminuer la vitesse tangentielle de la pale de l’emplanture à l’extrémité ; d) éviter l’apparition de phénomènes soniques.

RECUEIL DE QCM SUR LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES +021-06-00 Pourquoi les pales d’une hélice sont elles vrillées ? a) pour éviter le décollement des filets d’air ; 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 d’incidence constant le long de la pale. Réponse : D *021-12-00 Une pale d’une hélice est vrillée pour ? a) garder un angle d’incidence constant le long de la pale ; b) pouvoir supporter des contraintes supérieures ; c) diminuer la vitesse tangentielle de la pale de l’emplanture à l’extrémité ; d) éviter l’apparition de phénomènes soniques. Réponse : A

*080-12-01 Pourquoi une pale d’hélice est-elle vrillée du pied à l’extrémité ? a) parce que l’angle d’incidence local d’un élément de pale dépend du rapport entre la vitesse de cet élément dans le plan de rotation et la vitesse vraie de l’aéronef ; b) pour que l’extrémité produise la traction maximale ; c) pour que le pied produise la traction maximale ; d) parce que l’angle d’incidence local d’un élément de pale dépend du rapport entre la vitesse de cet élément dans le plan de rotation et la vitesse angulaire de l’hélice. Réponse : 080-06-00 Le rendement d’une 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 l’arbre ; d) puissance thermique sur puissance sur l’arbre.

*080-12-01 Pourquoi une pale d’hélice est-elle vrillée du pied à l’extrémité ? a) parce que l’angle d’incidence local d’un élément de pale dépend du rapport entre la vitesse de cet élément dans le plan de rotation et la vitesse vraie de l’aéronef ; b) pour que l’extrémité produise la traction maximale ; c) pour que le pied produise la traction maximale ; d) parce que l’angle d’incidence local d’un élément de pale dépend du rapport entre la vitesse de cet élément dans le plan de rotation et la vitesse angulaire de l’hélice. Réponse : A 080-06-00 Le rendement d’une 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 l’arbre ; d) puissance thermique sur puissance sur l’arbre. Réponse : C

+021-03-00 / 021-03-01 Pour une hélice à calage fixe, pour un régime de rotation constant, si la vitesse propre augmente : a) l’angle d’incidence augmente ; b) l’angle d’incidence diminue ; c) l’angle d’incidence reste constant ; d) l’angle d’incidence diminue puis reste constant à partir d’une certaine valeur. Réponse : *080-09-00 L’angle d’incidence des pales d’une 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.

+021-03-00 / 021-03-01 Pour une hélice à calage fixe, pour un régime de rotation constant, si la vitesse propre augmente : a) l’angle d’incidence augmente ; b) l’angle d’incidence diminue ; c) l’angle d’incidence reste constant ; d) l’angle d’incidence diminue puis reste constant à partir d’une certaine valeur. Réponse : B *080-09-00 L’angle d’incidence des pales d’une 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 : A

*032-09-00 Lors du roulage, au décollage, la poussée (traction) d’une 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 l’avion augmente ; c) ne varie qu’en fonction de l’évolution de la masse de l’avion ; d) augmente légèrement au fur et à mesure que la vitesse de l’avion augmente. Réponse : *080-12-00 Pour une hélice à pas fixe, conçue pour le vol en croisière, l’angle d’incidence de chaque pale, mesuré à la section de référence : a) diminue lorsque la vitesse de l’aéronef diminue (sans modification du régime moteur) ; b) est toujours positif lors d’une descente au ralenti ; c) est optimal lorsque l’aéronef se trouve en vol de croisière stabilisé ; d) est plus faible au roulage qu’en vol (sans modification du régime moteur).

*032-09-00 Lors du roulage, au décollage, la poussée (traction) d’une 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 l’avion augmente ; c) ne varie qu’en fonction de l’évolution de la masse de l’avion ; d) augmente légèrement au fur et à mesure que la vitesse de l’avion augmente. Réponse : B *080-12-00 Pour une hélice à pas fixe, conçue pour le vol en croisière, l’angle d’incidence de chaque pale, mesuré à la section de référence : a) diminue lorsque la vitesse de l’aéronef diminue (sans modification du régime moteur) ; b) est toujours positif lors d’une descente au ralenti ; c) est optimal lorsque l’aéronef se trouve en vol de croisière stabilisé ; d) est plus faible au roulage qu’en vol (sans modification du régime moteur). Réponse : C

080-06-00 Pourquoi l’angle de calage des pales d’une hélice change-t-il du pied jusqu’au 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 l’épaisseur des sections de pale augmente du pied jusqu’au sommet ; d) pour compenser l’augmentation de la vitesse périphérique au sommet des pales. Réponse : *021-12-00 Au lâcher des freins, la combinaison correcte concernant le pas de l’hélice (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

080-06-00 Pourquoi l’angle de calage des pales d’une hélice change-t-il du pied jusqu’au 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 l’épaisseur des sections de pale augmente du pied jusqu’au sommet ; d) pour compenser l’augmentation de la vitesse périphérique au sommet des pales. Réponse : D *021-12-00 Au lâcher des freins, la combinaison correcte concernant le pas de l’hélice (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 : B