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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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8. Intégration au moteur et à l’avion
Se reporter à la référence [2], pour plus de détails.
8.1 Interférences aérodynamiques
Les performances de l’hélice sont souvent déterminées lorsque celle-ci est isolée (montée sur un arbre de longueur infinie, pas de capot, pas de nacelle, pas d’entrée d’air de moteur ni d’aile dans son voisinage). Lorsque l’on installe l’hélice sur l’avion, il se produit des interactions aérodynamiques (avec l’aile, la nacelle du moteur, la casserole d’hélice…) qui, le plus souvent, modifient les performances (jusqu'à ± 10 % du rendement d’hélice). Il faut des moyens numériques puissants, encore en développement, pour anticiper correctement sur les conséquences de ces phénomènes.
Par ailleurs, il arrive que le sillage de l’hélice induise des effets non désirés quant au comportement de l’avion (décrochage dissymétrique ou anticipé de l’aile, « pollution » de l’écoulement aérodynamique autour du plan horizontal arrière de l’avion…). L’hélice peut aussi avoir un effet bénéfique comme le soufflage de l’aile qui améliore les performances au décollage.
Un exemple de ces influences est donné figure 39.
HAUT DE PAGE8.2 Diagramme d’interface fonctionnel
On voit sur la figure 40 la nature des informations échangées par les différents sous-systèmes impliqués dans la régulation de l’hélice. Physiquement, le calculateur numérique de commande et les dispositifs de changement de pas sont montés dans le compartiment moteur, tandis que les commandes, les interfaces pilote et le boîtier de synchrophasage sont situés dans le fuselage.
HAUT DE PAGE8.3 Équilibrage statique et dynamique
L’une des précautions à prendre lorsque l’on monte une hélice sur son arbre moteur, c’est de s’assurer que celle-ci est correctement équilibrée statiquement. Un équilibrage dynamique suivra, une fois l’hélice...
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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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