rendement d`une hélice

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Un avion, même parfaitement conçu, peut avoir des performances déplorables si l’hélice n’est
pas correctement calculée. Quelle que soit la solution retenue : pas fixe, pas réglable au sol ou pas
variable en vol, le savoir-faire du fabricant d’hélice sera de proposer la solution la plus cohérente.
L'hélice est déterminée pour absorber 100% de la puissance maximale du moteur et, l'hélice,
comme tout dispositif mécanique, a un rendement. Ce rendement est le rapport entre la puissance
transmise à l'avion et celle transmise par le moteur.
La courbe ci-dessous est la transcription des mesures faites par la NACA (1938) sur une
hélice à calage fixe.
La graduation sur l'axe horizontal est le rapport entre la vitesse de l'avion et la vitesse
théorique de l'hélice, ce qui veut dire que le point 100% sera la vitesse de l'avion qui correspondrait au
pas de l'hélice multiplié par la vitesse de rotation (hélice en transparence). A ce point, le rendement
est nul.
Le point d'origine 0% correspond à la vitesse nulle de l'avion car l’avion étant à l’arrêt, le
rendement propulsif est nul. Le rendement passe par un maximum et se situe à plus de 80% entre
60% et 85% de la vitesse de l'hélice en transparence. Cette valeur de plus de 80% est une valeur
typique sur un avion rapide (200 km/h) avec un moteur tournant aux alentours de 2700 tr/mn. Sur un
appareil lent, comme un paramoteur, le rendement ne dépassera pas 50% avec un tel régime de
rotation. Pour obtenir un rendement comparable, il faudrait une vitesse de rotation du moteur de
l’ordre de 300 tr/mn et une hélice tripale de 4m de diamètre !!!!!
Les quelques flèches sur le graphique sont là pour fixer les idées. En supposant que la vitesse
de croisière corresponde à 90% de la vitesse de rotation maximale du moteur (par exemple 2500
tr/mn) et que toute la phase de décollage s'effectue à ce même régime. A la rotation, environ 100
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km/h et 2500 tr/mn, le rendement est au mieux de 50%. En montée à 2500 tr/mn, le rendement est de
65%.
Pendant la phase d'accélération, le rendement est déplorable. L’hélice est décrochée et une
bonne partie de la puissance est gaspillée par la traînée qui en découle. C'est-à-dire qu’avec un
moteur de 100 cv, il n’y a que 50 à 65 cv utilisés pendant le décollage et la montée initiale.
Si l’avion est doté d’une hélice favorisant une vitesse de croisière élevée, le décollage sera
interminable. Si on a privilégié le décollage, la vitesse de croisière sera réduite et le décollage se fera
sur une distance acceptable.
Un avion peut se passer d'une hélice à calage variable, mais de même qu'une voiture ne peut
se passer d'une boîte de vitesses, un avion ne peut se passer d'une hélice à calage variable si la
plage de vitesse est élevée ou si on cherche à obtenir le maximum des possibilités du moteur.
Sur un appareil doté d’un moteur de puissance réduite (Luciole, SD1), l’hélice à pas variable
permettra de ne pas gaspiller le peu de puissance disponible.
Cependant, il faut savoir qu’une hélice à pas variable en vol a également une plage de
vitesse où la pale est décrochée, mais le mécanisme de réglage en atténue les effets.
Une hélice réglée au petit pas aura un rendement plus élevé pendant la phase de décollage.
Le rendement est de plus de 80% au lieu de 50% et, pour rester au maximum du rendement, le
mécanisme fera évoluer le pas de l'hélice au fur et à mesure que la vitesse de l'avion augmente.