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Hélice à pas variable

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Re: Hélice à pas variable

Messagede mikelima le Samedi 5 Janvier 2008 16:04

PH a bien fait de préciser CALAGE VARIABLE car le pas qui bien sur va varier aussi mais qui ne suit pas une loi linéaire comme vous allez le voir ci-dessous ne sera pas constant tout au long de la pale.
A ce petit jeu, on peut vite avoir de gros déboires si on s'amuse à vouloir bricoler soi-même, y compris à tourner au sol de manière inconsidérée les pales de certaines hélices soit disant étudiées pour.

A partir d'un exemple qui pourrait être une 78-40 soit 1981mm de diamètre et 1016mm de pas

Pour l'exemple, je n'ai pas pris en compte les phénomènes de glissement, déformation, etc…..
Les valeurs sont arrondies.

Image

Une autre hélice de type 78-45 soit même diamètre mais avec un pas de 1143 mm on obtient :

Image

Si on prend la section "B" de la 1ère hélice comme référence et que l'on veut agrandir le pas à 1143 mm on doit tourner la pale sur le moyeu à un calage à cette section de 24,5°
On a donc effectué une rotation de 24,5 – 22 = 2,5°

Les autres sections se retrouvent donc elles aussi à + 2,5° et on a une hélice qui se retrouve ainsi configurée :

Soit : A = 41,5°              B = 24,5°          C = 17,6°           D = 13,9°

Le calcul en pas, vous l'aurez compris, donne suivant les sections des pas différents, ainsi :

A la section A : 1112 mm qui est donc en retard
A la section B : 1143 mm qui est l'origine de la manip
A la section C : 1196 mm qui est donc en avance
A la section D : 1244 mm qui est donc en avance

Et qui par rapport à l'helice à calage fixe correspondante au pas de 1143 mm, on a :

la section A avec un plus petit calage (14,5 contre 42,3) donc un pas plus petit
la section B qui est égale, donc le même pas (of course)
les sections C et D avec un calage plus grand ( 17,6 contre 16,9) et (13,9 contre 12,8 ) donc un pas plus grand
Il vaut mieux s'attendre au prévisible que d'être surpris par l'inattendu
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Re: Hélice à pas variable

Messagede pfiquet le Samedi 5 Janvier 2008 22:50

A la lecture de toutes ces explications qui ont (presque) toutes raison tout en étant parfois un peu difficile à assimiler, Candide aurait peut-être posé cette question /

Aujourd'hui, les hélices à pas variable, associées à des régulateurs de vitesse, sont utilisés pour maintenir une vitesse de rotation constante du moteur, à charge pour le pilote, de gérer la pression d'admission pour obtenir une utilisation optimale de la courbe couple/puissance du moteur.

Cette relation n'étant que le résultat d'une formule mathématique (puissance = couple x vitesse angulaire), serait-il impensable sur une nouvelle génération d'appareil d'ajouter un capteur de couple (comme sur les hélicos) qui permettrait un affichage de la puissance réellement utilisée.

A la limite, on peut penser à une commande unique (ne serait-ce pas le cas sur les diesels) qui permette au pilote de définir la puissance souhaitée, associée à un sélecteur de mode de fonctionnement (décollage, croisière, approche, finale). Evidemment, cela implique une augmentation de la logique informatisée que tous n'apprécieront peut-être pas. L'homme est faillible, l'électronique aussi.

J'attends les réactions, merci.
Philippe


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Re: Hélice à pas variable

Messagede andre44 le Dimanche 6 Janvier 2008 07:38

Bonjour
Le calcul en pas, vous l'aurez compris, donne suivant les sections des pas différents, ainsi :

A la section A : 1112 mm qui est donc en retard
A la section B : 1143 mm qui est l'origine de la manip
A la section C : 1196 mm qui est donc en avance
A la section D : 1244 mm qui est donc en avance


Ces chiffres c'est un exemple ou une réference prise sur un model d'hélice precise ?
Tu souleve une verité sur les hélices a pas varaibles que j'avais essayer d'éxpliquer dans l'ancien forum
qui a tourner en derision avec Victor.
Ce probléme existe aussi dans les hélices pas a fixe ..
je vais essayer d'expliquer cela plus simplement,  avec des valeur de MaCCauley , mais je saisi que tu as bien compris les limites des hélices a pas variable ,
Dans la réalité le vrillage des hélices  a pas variable est bien differrent (plus grand)  que les hélices a pas fixe pour ces raisons..
une hélice a pas variable son vrillage  se déteriore quand on l'utilise au grand pas
le vrillage parfait  théorique n'est pas la meilleur combinaison pour avoir le maximum de rendement
Une bonne hélice doit avoir un pas en bout pale qui ne glisse pas il doit etre accroché a la vitesse de l'avion en croisere rapide.

Dans l'exemple que tu donne  c'est une mauvaise hélice,  elle force le moteur et génere beaucoup de tourbillon marginaux, avec une hartzel on arrive pas dans ces chiffres
A la section D elle ne devrait pas avoir plus que la section C  préferable avoir legerement moins
c'est le cas des MaCCauley sur les cessna 150 qui font 46" a cette section D ,alors quelle font 48 a la section C    

Quand tu envoie une hélice metallique pas fixe a l'atelier pour une modification de pas une augmentation de pas coute plus chere qu'une diminution de pas (plus de d'opération a differrentes stations)
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Re: Hélice à pas variable

Messagede mikelima le Dimanche 6 Janvier 2008 09:49

Rassure toi André ce ne sont que des exemples pour la démonstration

Les valeurs ne correspondent en rien à des hélices réelles, mais j'avais pris des valeurs pas trop idiotes pour que celà soit représentatif.

J'ai d'ailleurs signalé "Pour l'exemple, je n'ai pas pris en compte les phénomènes de glissement, déformation, etc…..
Les valeurs sont arrondies.
"

Attention donc quand on mesure une hélice car cela ne peut se faire qu'en statique alors qu'en rotation (2450 tr/mn), les déformations engendrées, notamment en bout de pale, modifient le calage et donc le pas réel à la section en question.
Il est donc difficile de connaitre exactement le profil de l'hélice en dynamique
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Re: Hélice à pas variable

Messagede Manu le Mardi 8 Janvier 2008 16:59

Geneviève G. a écrit:Plus modeste :

Image


Fairey Gannett ?

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Re: Hélice à pas variable

Messagede Geneviève G. le Mardi 8 Janvier 2008 22:51

Manu a écrit:Fairey Gannett ?
Manu

Tout juste !   Image

Image
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Re: Hélice à pas variable

Messagede flyjodel le Vendredi 1 Mars 2013 18:48

tiens un vieux sujet !

Si le moteur c'est les jambes du cycliste et l'hélice la roue du vélo, ce que je n'aime pas dans l'analogie avec le vélo ou la boîte de vitesses, c'est qu'elle laisse supposer que l'hélice ne tourne pas à la même vitesse que le moteur (possible dans le cas d'un réducteur) mais surtout que le rapport entre les deux peut varier, ce qui n'est pas du tout le cas.

A la limite on pourrait imaginer une action directe des pédales sur la roue comme sur le Grand-bi, mais avec une roue dont le diamètre pourrait changer selon la charge demandée à l'ensemble.
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Re: Hélice à pas variable

Messagede Alex62 le Samedi 2 Mars 2013 16:08

E.MONNIER a écrit:
AH génial , je vous remercie , je commence à m'y retrouver ....

à qui le tour pour donner sa vision du sujet ?

Image

Helice contre rotative sur un mustang....P51 , moteur rolls royce



Concernant les hélices contrarotatives, elles ont l'avantage d'une plus grande surface de pale, ce qui augmente le coefficient de plénitude (en gros, plus le coeff de plénitude est grand, plus l'hélice peut absorber de puissance. D'ailleurs 2 facteurs permettent d'augmenter ce coeff de plénitude: augmentation de la corde de la pale, ou augmentation du nombre de pale). Le C130 Hercules est une très bonne illustration du premier facteur: pales "pagaies" avec une corde de pale très grande.

Mais les hélices contrarotatives ont aussi l'avantage d'éliminer pratiquement tous les effets asymétriques du souffle d'hélice, du couple résistant et de l'action gyroscopique.
Ce qui rend l'avion plus facile et plus agréable à piloter!

La maniabilité est améliorée, puisque la seconde hélice redresse le souffle produit par la première, d'où un écoulement d'air à haute vitesse rectiligne sur les ailes et la queue!

Pas d'embardée au décollage par ex, plus de puissance absorbée par l'hélice et plus de facilité à piloter l'avion... Bref, presque tous les avantages!

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Image

Avro Shackleton
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Re: Hélice à pas variable

Messagede Bee Gee le Dimanche 3 Mars 2013 10:50

Prenons un DR48, hélice pas fixe, moteur Lyco 180 cv à 2700 t/min

l'hélice à calage fixe adapté pour la croisière, freine le moteur à 2250 t/min plein gaz au point fixe, à 2250 t/min le O360 ne donne que 135-140 cv, on perd 40 cv pour la phase d'accéleration au decollage

Dit en passant, l'exercice fait au niveau de la mer, donne pour 2250 t/min environ 29 pouces de pression d'admission, ce qui tord le coup au soit disant "surcouple" souvent mentionné,

Donc on décolle dans ces conditions, avec l'augmentation de vitesse le régime augmente, on se retrouve ensuite en montée optimale, plein gaz 160 km/h environ 2500 t/min et la pression d'admission qui va diminuer avec l'altitude, puis en palier plein gaz on atteindre la Vmax avec 2700 t/min voire un peu plus, on croise recommandé à 2600 t/min, à un régime trop élevé qui ne donne pas vraiment la meilleure consommation spécifique..

Si on installe une hélice constant speed on voit qu'on gagne sur tous les tableaux, puissance max disponible au décollage et en montée, moteur dans la plage de régime de moindre conso spécifique en croisière,

Avec le O360 180 cv , le rapport volumétrique modéré permet d'éviter la détonation plein gaz au régime faible du déollage 2250 t/min, étant affranchi de cette contrainte grâce à l'hélice constant speed, on peut alors augmenter le rapport volumétrique, on gagne 20 cv, le même moteur passe de 180 à 200 cv, mais avec en contrepartie un risque de détonation plein gaz à un régime plus élevé que 2250 t/min... Pouvant tourner à des régimes plus faible en croisière, on a un meilleur remplissage, le rendement est meilleur..

Enfin les fameux couples "24-24" "25-25" souvent mentionnés sont des simplifications d'usage pour les pilotes non professionnels, une étude un peu plus recherché permet de voir qu'on peut tourner en continu avec des PA fortes à régime faible, mais évidemment dans les limites données par le constructeur, ainsi en croisère économique, très intéressant sur un avion de faible autonomie (avion de voltige par exemple), on s'aperçoit vite qu'à vitesse identique on consomme moins en tournant à 24 pouces 2000 t/min plutôt que 20 pouces et 2400 t/min ... la différence est très nette, expérience vécue en vol de convoyage avec plusieurs avions de même type.

Durant la guerre du Pacifique, et dans son attaque réussi sur l'avion Betty de Yamamoto, Lanphier avait bien étudié les courbes moteur des Allison de ses P38, il était arrivé au même résultat: régime lent, PA forte dans les limite constructeur, sans ce "détail" sa mission n'aurait jamais réussi...

On gagne donc sur tous les tableaux..
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Re: Hélice à pas variable

Messagede andre44 le Dimanche 3 Mars 2013 19:14

Bonjour

on s'aperçoit vite qu'à vitesse identique on consomme moins en tournant à 24 pouces 2000 t/min plutôt que 20 pouces et 2400 t/min ... la différence est très nette, expérience vécue en vol de convoyage avec plusieurs avions de même type.

Exact verrifié sur plusieurs avions , une hélice de plus petit diametre avec un gand pas en croisere , bas régime si le moteur le tolere (parceque un O-360 autour de 2000 rpm avec une hélice metallique il n'aime pas cela .)
Avec l'experience et essaie de differrentes hélices , mon point de vue a changé sur les hélices a pas varible . Il  faut faire les comparaisons sur le même avion, que cela soit décollage, vitesse de croisiere , consomation, ect..
Une fois qu'un pilote a essayé une hélice P_TIP  en bois recouverte de carbone, une hélice au forme differrente, qui s'ajuste a la charge et la vitesse du moteur  ,  plein gaz en statique en montant ou en palier, pleinne vitesse la differrence de RPM  et autour de 100rpm (aussi important que cela soit  a -25 ou a +30c pas de differrence sur les RPM alors que les autres hélices a pas fixe  il y a jusqu'a 100RPM de moins au décollage a -20c )
Si on veut éviter la détonation sur O360, poser deux magnetos éléctronique P-Mag l'avance s'ajuste en fonction de la pression admission et des RPM . (en haute altitude en croisere économique l'avance dépasse les 30 degrés sur un o-360)  

Une des raisons que l'on a remplacer la grande hélice metallique MacCauley sur ce PA 18  homebuilt 180hp  c'etait vibration sous les regimes de 2200rpm, et comme cet avion avait une vitesse de croisiere trop importante a 2400 rpm (difficile a voyager en groupe avec les autres avions plus lent)  on a testé l'hélice en bois carbone , presque constant speed .
Décollage plus court , meilleur taux de monté et une croisere rapide  a 2100rpm voir même moins 1900rpm . Économie de carburant , hélice legere la reponse du moteur est rapide .
versus  une Hartzel , poids, entretient, mecanisme,  régulateur .
C'est vraiment simple éfficace  (pas encore approuvé pour avion certifié, comme les mag éléctronique mais quelle  belle amélioration, ces hélices et je comprend pas pourquoi cette technologie n'est pas reprise par d'autre hélicier ? ) aussi pourquoi si peu de constructeur amateur, ne l'on pas essayé ?          

On a procedé par échange, avec un autre avion , avant d'en acheter une , satisfaction complete du pilote commande aussitot d 'une hélice .  
J'ai le vidéo du décollage c'est instantané mise des gaz décollage  ..  

Avec son hélice P_TIP  
Image

Avec son hélice Mac Cauley 82 pouce de diametre
Image

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Hélice à pas variable

Messagede aria gérard le Dimanche 3 Mars 2013 19:55

de formation mécano-auto je n'arrive pas à suivre....

Question : c'est quoi cette PA et comment la modifie-t-on sur un carburateur d'avion ?

je suppose qu'avec un système à injection c'est différent.
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Re: Hélice à pas variable

Messagede andre44 le Dimanche 3 Mars 2013 20:09

Bonjour
aria gérard a écrit:de formation mécano-auto je n'arrive pas à suivre....

Question : c'est quoi cette PA et comment la modifie-t-on sur un carburateur d'avion ?

je suppose qu'avec un système à injection c'est différent.


Sur une auto c'est la depression dans le collecteur admission  que cela soit injection ou carburateur c'est la même chose
Cela indique la charge du moteur , plus cette valeur approche la pression atmospherique plus le moteur se remplie il est chargé , au contraire au ralentie ou en descente frein moteur cela approche le vide .

Sur un avion c'est le même principe  et les valeurs en aviation c'est géneralement en pouce de mercure  
comme la presion atmospherique fait autour de 30 pouces de mercure  et que bon nombre de moteur on des RPM autour de 2600 rpm,  cela fait un racourcie simple avec les valeurs indiquées .

Pour faire simple
En géneral en croisere en dit  24 pouces de mercure  a l'admission pour 2400rpm
Les RPM du moteur suivent dans une certaine proportion la pression admission  2200 rpm 22pouces de mercure bien ce n'est pas coulé dans le ciment  mais cela nous indique si le moteur est en charge ou en sous charge .  

Comme on adopte les RPM de statique plein gaz ,  pour la croisere .
c'est une facon racourcie, pour la conduite des moteurs avions standard .

André
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Re: Hélice à pas variable

Messagede Bob le Dimanche 3 Mars 2013 20:15

aria gérard a écrit:de formation mécano-auto je n'arrive pas à suivre....

Question : c'est quoi cette PA et comment la modifie-t-on sur un carburateur d'avion ?

je suppose qu'avec un système à injection c'est différent.


La PA est la pression de l'air qui entre dans le carbu.
Rien à voir avec l'injection ou pas.

C'est en gros la pression atmosphérique à l'endroit considéré moins les pertes de charge dans les tubulures.
On donne la PA historiquement en pouces de mercure, soit 29,92 = 1013. Ce qui est pratique car on a une (relative) correlation avec le régime (en centaines de tours) soit par exemple au décollage 27 de PA et 27(00) tours.

Plein gaz au niveau de la mer, la PA est d'environ 30.
Sur un Rallye 235 cv, à 300 m d'altitude, on a environ 27 de PA au décollage.

Seul un turbo permet de garder (ou plutôt rétablir) une PA élevée avec l'altitude, mais il faut que le moteur soit "renforcé"

Edit : grillé par André... Image
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Re: Hélice à pas variable

Messagede flyjodel le Dimanche 3 Mars 2013 23:22

Et le turbo permet aussi d'obtenir des PA supérieures à la pression atmosphérique pour les perfos de décollage. 34 à 36 pouces de Hg avec deux turbos à la mise en puissance.
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Re: Hélice à pas variable

Messagede Yankeeromeo le Lundi 4 Mars 2013 20:53

mikelima a écrit:(...) Attention donc quand on mesure une hélice car cela ne peut se faire qu'en statique alors qu'en rotation (2450 tr/mn), les déformations engendrées, notamment en bout de pale, modifient le calage et donc le pas réel à la section en question.
Il est donc difficile de connaitre exactement le profil de l'hélice en dynamique

A moins que ces déformations ne soient prévues dès la conception de l'hélice, et calculées en conséquence.
Un vrillage qui change selon la charge, ça peut aussi être maîtrisé... et ça existe.
D'accord, ce n'est pas facile, mais faisable. Comme dans le cas de P_Tip, dans l'exemple donné par André, mais il y a aussi d'autres. ;-)
Mais on s'éloigne du sujet : pas variable.
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