ce qui suit permettrait de mieux comprendre par la suite l'intérêt des hélices à calage variable, des hélices à vitesse constante, leur fonctionnement.
Les puristes et matheux crieront peut être au scandale, mais je n'aime pas les formules et équations ( je ne les comprend pas...)qui expliqueraient tout mais empêchent toute compréhension.
s'il y a des erreurs, reprenez moi. Ceci est une ébauche et servira de fil conducteur.
quelques éléments essentiels pour comprendre le fonctionnement d’une hélice.
Les pales de l’hélice se présentent comme une aile d’avion. leur déplacement dans l’air va engendrer une portance. Une partie de cette portance sera utile à la traction.
La portance dépend de la vitesse et de l’incidence.
Or pour un régime donné, la vitesse linéaire des pales augmente tout au long de celle ci en allant du moyeu vers l’extrémité. Pour homogénéiser la portance sur l’ensemble de la pale, l’incidence sera plus importante vers le moyeu, et décroît progressivement vers l’extrémité.
Hélice(géométrie) : Courbe s'enroulant autour d'un cylindre, en coupant les génératrices sous un angle constant
Pas d’hélice(géométrie ; mécanique) : distance séparant deux points d’intersection consécutifs d’une hélice avec la génératrice.
- hélice(mécanique)à pas constant
l'évolution de l'angle du profil permet de maintenir le même pas en tout point de la pale .
- hélices(mécanique) à pas variable.
l'évolution de l'angle du profil ne permet pas d'avoir un pas constant d'un bout à l'autre de la pale.
Ce n’est pas parce une hélice aura un pas constant, que le rendement sera constant en tout point de la pale.
En effet, pour un régime de rotation donné, si la vitesse croît proportionnellement avec le diamètre, la portance croît du carré de la vitesse.
L’augmentation de l’angle de calage vers le moyeu ne compense pas suffisamment la diminution de vitesse pour conserver la même portance qu’en bout de pale. De plus le profil devient épais et peu aérodynamique pour des raisons de solidité et rigidité.
Bref, un vrai casse tête pour les héliciers. Sans compter qu’il faut qu’elle soit également adaptée au moteur pour absorber sa puissance et en restituer le maximum.
Les forces.
La vitesse linéaire de rotation de la pale
La portance Fz est issue de la vitesse de la pale et de son incidence.
La traînée Fx est créée par la résistance à l'air de la pale.
La résistance aérodynamique Ra est la résultante de Fz et Fx
La traction est la composante dans l'axe avion de Ra.
Le frein est la composante dans le plan de rotation de Ra .
La portance maximale de la pale est atteinte lorsque l'incidence atteint la valeur de l'incidence de finesse maximum.
Calage : angle entre la corde du profil de la pale et le plan de rotation de l’hélice.
Incidence : angle entre la corde du profil de la pale et le vent relatif résultant de la vitesse linéaire de rotation de l’hélice et la vitesse de l’avion.
Voyons le cas d’une hélice à calage fixe, l'avion est orienté nez vers la droite :
Dans ce premier cas, l’avion est au point fixe, sa vitesse est nulle. L’ incidence est égale au calage.La traînée Fx et le frein sont confondus, et il en est de même pour la portance Fz et la traction.
Au moment du décollage on se rend compte que le rendement Fz/Fx est faible, et il sera d’autant plus faible que le calage sera important. Une hélice « petit pas » aura un meilleur rendement à basse vitesse qu’une hélice « à grand pas ».
L’avion a pris de la vitesse, le vecteur vitesse de la pale s’infléchit vers l’avant. de ce fait, l’incidence de pale diminue et se rapproche de la valeur de finesse max. la portance Fz croît et la traînée Fx diminue.Le régime moteur s’élève en conséquence. Le meilleur rendement sera atteint et l’avion n’accélèrera plus. si la vitesse s'élevait(descente, piqué) l'incidence deviendrait inférieure à celle de finesse max, la traction diminue, c'est le poids de l'avion qui entraîne l'avion.
Avec une hélice à grand pas, on obtient des vitesses plus élevées qu’avec une hélice à petit pas qui aurait atteint son rendement maximum plus tôt..
20 minutes d' illustration pratique dans IL2.
prenez un Me109E, 25%carburant, avec 70% de puissance, , pas d'hélice manuel,
faites 5 décollages à 90, 80, 70, 60, 50% de "pas d'hélice",
rotation à 180km/h dans les 5 cas.
mettez vous en palier à 50m de hauteur et laisser accélérer jusqu'à ce que la vitesse se stabilise.
Noter les régimes moteur stabilisés lors des mises en puissance sur frein avant décollage, puis lorsque les vitesses maximum auront été atteintes.
20 minutes d' illustration pratique dans IL2.
prenez un Me109E, 25%carburant, avec 70% de puissance, , pas d'hélice manuel,
faites 5 décollages à 90, 80, 70, 60, 50% de "pas d'hélice",
rotation à 180km/h dans les 5 cas.
mettez vous en palier à 50m de hauteur et laisser accélérer jusqu'à ce que la vitesse se stabilise.
Noter les régimes moteur stabilisés lors des mises en puissance sur frein avant décollage, puis lorsque les vitesses maximum auront été atteintes.
Puis la même chose avec 50% de puissance et "pas d'hélice" à 100,90, 80, 70, 60% .
ce sera plus édifiant qu'un long discours.
edit(texte originellement prévu pour accompagné les diagrammes):
- l’essai à 70% gaz et 100% de régime ne peut être réalisé pour cause de surrégime et casse moteur
- l’essai à 50% gaz et 50% de régime ne peut être réalisé non plus car la piste n’est pas assez longue pour le décollage
A suivre...? qu'en pensez vous?
