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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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4. Aérodynamique des hélices
On se reportera à la référence [1]
4.1 Classification des méthodes de calcul
Les différentes méthodes sont comparées dans le tableau 1.
Selon le type de résultat recherché (qui dépend du niveau d’avancement d’un projet industriel de développement d’hélice), on utilisera successivement plusieurs méthodes de calcul :
-
en phase de début de projet, on utilisera des méthodes simples et rapides qui donneront les performances globales de l’hélice et permettront de choisir sa géométrie (méthode des singularités) ;
-
en phase avancée de conception, on utilisera des méthodes plus lourdes d’utilisation pour caractériser dans le détail le comportement de l’hélice choisie, dans son environnement (Euler ou Navier/Stokes).
Dans la suite de ce paragraphe sera brièvement exposé l’ensemble des différentes méthodes de calcul existantes. Une attention particulière sera portée sur les méthodes simplifiées (Froude, Glauert et élément de pale), la méthode de la ligne portante et la méthode basée sur les équations d’Euler.
HAUT DE PAGE4.2 Théorie monodimensionnelle (Froude)
On se reportera à la référence [1].
Cette théorie considère que l’hélice est un disque de discontinuité de pression au sein de l’écoulement qui le traverse librement (mais il y a continuité de vitesse) ; les vitesses sont axiales uniquement et le fluide est supposé parfait et incompressible (cf. figure 1).La traction vaut :
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Aérodynamique des hélices
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BIBLIOGRAPHIE
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(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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