Bibliographie & annexes
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En anglais
Auteur(s)
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Jean-Luc PHILIPPE : Ingénieur de l’École nationale supérieure d’arts et métiers et de l’École supérieure des techniques aérospatiales - Chef de projet Hélices (Ratier-Figeac)
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Lire l’articleINTRODUCTION
L‘hélice aérienne est le mode propulsion qui a accompagné le développement de l’aéronautique dès sa naissance. Aujourd’hui encore, bien que concurrencée par d’autres concepts, elle est largement utilisée sur les avions évoluant à des vitesses subsoniques. L’hélice est aujourd’hui un équipement toujours moderne, qui profite des dernières avancées technologiques réalisées dans de nombreuses disciplines.
Dans cet article seront exposés les problèmes essentiels que doit maîtriser l’hélicier, afin de concevoir le meilleur produit (en termes de sécurité, de performances et de coût d’exploitation). Bien que non exhaustif, il permettra également à tout non-spécialiste de disposer d’une vue synthétique de la démarche qui conduit à la réalisation d’un tel équipement.
Les sujets abordés concernent aussi bien les performances aérodynamiques que la régulation du système, le dimensionnement structural ou l’intégration de l’hélice dans son environnement (acoustique, protections diverses et installation sur avion).
Bien que détaillée pour les hélices aériennes de forte puissance, l’approche ici présentée peut aussi bien s’appliquer à des produits voisins tels que les éoliennes, les hélices marines ou les ventilateurs par exemple.
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Régulation du pas de l’hélice
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2. Définitions et principe de fonctionnement
2.1 Notion de rendement propulsif
L’objectif, pour une hélice, consiste à créer une force propulsive par variation de la quantité de mouvement de l’air qui la traverse (avec le meilleur rendement possible) et à la transmettre à la structure de l’avion. Il faut analyser la définition du rendement propulsif (différent du rendement d’hélice défini ultérieurement) pour mettre en relief l’intérêt de l’hélice (figure 1, associée à la théorie de Froude).
Considérons que l’avion évolue à la vitesse V 0. Le débit massique d’air D qui traverse le disque hélice est accéléré à la vitesse V 2 en arrière de celui-ci. La force propulsive vaut, par application du théorème de la quantité de mouvement :
D (V2 – V0)
et la puissance propulsive :
Pp = V0D (V2 – V0)
La puissance fournie au fluide vaut (théorème de l’énergie cinétique) :
Le rendement propulsif est donc égal à :
avec V 2 > V 0.
Celui-ci sera d’autant meilleur que V 2 sera proche de V 0. Ainsi, pour une traction requise, devant compenser la traînée de l’avion, on cherchera à peu accélérer un grand volume d’air si un avion évolue à faible vitesse (et inversement, on cherchera à beaucoup accélérer un petit volume pour un avion à grande vitesse, d’où l’essor des turboréacteurs). Du seul point de vue du rendement propulsif, l’hélice est donc meilleure aux basses vitesses.
HAUT DE PAGE2.2 Définition d’une hélice...
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Définitions et principe de fonctionnement
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BOUSQUET (J.M.) - Introduction à l’aérodynamique des hélices - . École supérieure des techniques aérospatiales (ESTA) (1998).
-
(2) - Source - : société Ratier-Figeac (1998).
-
(3) - HIRSCH (R.) - Détermination et calcul des hélices d’avion. Optima simples et coaxiales. - Publication scientifique et technique du ministère de l’Air ; n 220.
-
(4) - * - Source Onera.
-
(5) - GOUNET (H.), LEWY (S.) - Contribution à l’étude théorique et expérimentale du bruit d’hélice. - Onera Chatillon ; 19 e colloque d’aérodynamique appliquée de l’AAAF, Marseille (8 au 10/11/1982).
-
(6) - GUFFOND (D.) - Givrage en aéronautique. - Cours SAE 23.
- ...
La réglementation encadrant la certification d’une hélice est fixée principalement par les autorités américaines (FAR PART 35) et européennes (JAR-P).
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Office national d’études et de recherche aéronautique (ONERA)
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Ratier-Figeac, France
Hamilton Standard, États-Unis
Dowty Rotol, Grande-Bretagne
Hartzell Propeller Inc., États-Unis
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