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ATPL FCL 021/080Motorisation / Hélice
HELICESLES DIFFERENTS TYPES D’HELICES
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 2 -24/04/02
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
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 3 -24/04/02
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.
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 4 -24/04/02
RENDEMENTPrenons le cas d’une augmentation de la vitesse avion (Va).
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 5 -24/04/02
RENDEMENTDans le cas d’une augmentation de la vitesse avion (Va) : - on constate que l’angle d’incidence diminue.
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 6 -24/04/02
RENDEMENTPrenons le cas d’une diminution de la vitesse avion (Va).
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 7 -24/04/02
RENDEMENTDans le cas d’une diminution de la vitesse avion : - on constate que l’angle d’incidence augmente.
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 8 -24/04/02
RENDEMENTPrenons le cas d’une diminution de la vitesse de rotation (U).
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 9 -24/04/02
RENDEMENTDans le cas d’une diminution de la vitesse de rotation (U) : - on constate que l’angle d’incidence diminue.
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 10 -24/04/02
RENDEMENTPrenons le cas d’une augmentation de la vitesse de rotation (U).
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 11 -24/04/02
RENDEMENTDans le cas d’une augmentation de la vitesse de rotation (U) : - on constate que l’angle d’incidence augmente.
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 12 -24/04/02
RENDEMENT
Par définition, le rendement d’une hélice est égal au rapport suivant :
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 13 -24/04/02
RENDEMENT
Par définition, le rendement d’une hélice est égal au rapport suivant :
Rendement hélice = h = Puissance restituée par l ’hélicePuissance absorbée par l ’hélice
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 14 -24/04/02
RENDEMENT
Par définition, le rendement d’une hélice est égal au rapport suivant :
Rendement hélice = h =
h =
Puissance restituée par l ’hélicePuissance absorbée par l ’hélice
Puissance propulsivePuissance du moteurOn 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 :
h = h maxi si = opti = 2
QCM
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 15 -24/04/02
HELICES A CALAGE FIXE Vrillage d’une pale d’hélice
Les sections d’une même pale n’ont pas la même vitesse périphérique :
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 16 -24/04/02
HELICES A CALAGE FIXE Vrillage d’une pale d’hélice
Les sections d’une même pale n’ont pas la même vitesse périphérique :
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 17 -24/04/02
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 :
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 18 -24/04/02
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 :
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 19 -24/04/02
Pour obtenir = opti pour chaque section de la pale et ainsi donner à l’hélice son rendement maxi, il faut vriller la pale selon la loi :
= + opti
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 20 -24/04/02
Pour obtenir = opti pour chaque section de la pale et ainsi donner à l’hélice son rendement maxi, il faut vriller la pale selon la loi :
= + opti
QCM
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 21 -24/04/02
Vu autrement :
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 22 -24/04/02
Exemple :
Hélice en bois lamellé collé façonnée en une pièce
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 23 -24/04/02
Remarque :Une hélice à incidence constante le long de la pale présente un pas géométrique variable le long de la pale.
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 24 -24/04/02
HELICES A CALAGE FIXE Courbe de rendement en fonction de la vitesse avion
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 25 -24/04/02
HELICES A CALAGE FIXE Courbe de rendement en fonction de la vitesse avion
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 26 -24/04/02
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 :
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 27 -24/04/02
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 28 -24/04/02
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 29 -24/04/02
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 30 -24/04/02
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 31 -24/04/02QCM
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 32 -24/04/02
HELICES A CALAGE FIXE Avantages d’une hélice à calage fixe
- simple, légère et de faible coût
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 33 -24/04/02
HELICES A CALAGE FIXE Inconvénient d’une hélice à calage fixe
- adaptée pour une seule incidence donc un seul rapport Va / U
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 34 -24/04/02
HELICES A CALAGE VARIABLE Hélice à calage réglable (au sol uniquement et moteur
arrêté)
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 35 -24/04/02
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.
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 36 -24/04/02
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.
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 37 -24/04/02
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
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 38 -24/04/02
Exemple d’hélice à deux calages :Motoplaneur SF-28
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 39 -24/04/02
HELICES A CALAGE VARIABLE Hélice à calages multiples
Tous les calages, du plus petit au plus grand, sont affichables en vol.
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 40 -24/04/02
HELICES A CALAGE VARIABLE Hélice à calages multiples
Tous les calages, du plus petit au plus grand, sont affichables en vol.
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 41 -24/04/02
HELICES A CALAGE VARIABLE Hélice à calages multiples
Tous les calages, du plus petit au plus grand, sont affichables en vol.
Les domaines d’application des valeurs extrêmes des calages sont identiques à ceux des hélices à deux pas.
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 42 -24/04/02
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
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 43 -24/04/02
Exemple d’hélice à calages multiples :Beechcraft Be 58 “Baron”
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 44 -24/04/02
+021-06-00Pourquoi 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 :
*021-12-00Une 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 :
RECUEIL DE QCM SUR LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 45 -24/04/02
+021-06-00Pourquoi 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
*021-12-00Une 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
RECUEIL DE QCM SUR LES DIFFERENTS TYPES D’HELICES
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 46 -24/04/02
*080-12-01Pourquoi 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 :
080-06-00Le 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 :
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 47 -24/04/02
*080-12-01Pourquoi 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
080-06-00Le 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
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 48 -24/04/02
+021-03-00 / 021-03-01Pour 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 :
*080-09-00L’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 :
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 49 -24/04/02
+021-03-00 / 021-03-01Pour 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
*080-09-00L’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
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 50 -24/04/02
*032-09-00Lors 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 :
*080-12-00Pour 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 :
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 51 -24/04/02
*032-09-00Lors 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
*080-12-00Pour 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
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 52 -24/04/02
080-06-00Pourquoi 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 :
*021-12-00Au 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 :
FCL021 - Motorisation : Hélices 03 : - Diapo 53 -24/04/02
080-06-00Pourquoi 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
*021-12-00Au 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