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Hélice Tri-pales

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Hélice Tri-pales

Messagede Léonard le Mardi 24 Août 2010 15:53

J'ai aujourd'hui une hélice bi-pales de type E2A34C73 -NP  / Moteur IO520A.

Diamètre : 82/80 inches.

Je souhaite la remplacer par une Hartzell tri-pales cimeterre (du Père Lachaise)


Basic Kit Includes:

1 3-Bladed Propeller HC-J3YF-1RF/F8068
1 Polished Spinner C-4582-1P
1 STC Document Set SA02821CH

compatible d'un diamètre comparable de 82/78 inches.


Le constructeur annonce des rendements supérieurs en montée et croisière .. (en dehors d'un meilleur TBO) pour une garde au sol identique ...

Il me semble que les Cirrus sont équipés de ce type d'hélice et je les trouve extrêmement bruyants au décollage.

Quelle serait l'incidence sur le bruit d'un passage Bi vers Tri avec un diamètre identique ?

Merci pour les infos avec si possible quelques explications physiques.

Léo
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Re: Hélice Tri-pales

Messagede Manu le Mardi 24 Août 2010 17:43

J'ai un doute sur la possibilité de conserver le diamètre en rajoutant une pale de plus. Il me semble que la puissance absorbée est proportionnelle au nombre de pales et à la puissance 5 du diamètre.

Quelqu'un peut confirmer ?

Manu
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Re: Hélice Tri-pales

Messagede jp trimouille le Mardi 24 Août 2010 18:29

Il y a une équivalence disant que pour absorber la même puissance au même régime en passant de 2 à 3 pales, le diamètre de l'hélice est réduit de 100 à 87.
En vérifiant on trouve que 100 / 87 est la racine cubique de 3 / 2 (nombre de pales). Sans affirmer, je crois que c'est la raison.
La puissance 5 est valable pour deux hélices homothétiques. Une hélice qui est la reproduction exacte d'une autre à l'échelle 2 absorbe à même régime 2^5 = 32 fois plus de puissance ; mais c'est un cas d'école ne correspondant pas à la pratique ; en particulier le pas à l'échelle 2 est doublé (si, si) avec les mêmes angles de calage, et le pas doublé n'est pas une considération d'ordre pratique sur avion donné.
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Re: Hélice Tri-pales

Messagede pfiquet le Mardi 24 Août 2010 19:14

D'après un petit tableur de calcul d'hélice trouvé sur le net il y a 3 ou 4 ans, et sans faire intervenir d'éventuelles différences de conception des pales, j'ai trouvé les valeurs suivantes pour une vitesse de rotation de 2350 rpm.

Dia/Pas nb pales Hp absorbés DbA à 7m Poussée Vitesse eject.

82/80 ; 2 ; 339.94 ; 108.6 ; 552 Kgf ; 79.6 m/s

80/68 ; 3 ; 392.66 ; 107.0 ; 654 ; 67.6

76/72 ; 3 ; 338.63 ; 103.7 ; 593 ; 71.6

Ce n'est sans doute que purement théorique, mais ça donne une indication de l'influence des divers paramètres.

Si ça peut aider.
Philippe


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Re: Hélice Tri-pales

Messagede Andy le Mardi 24 Août 2010 21:50

Pour le bruit, j'ai vu ou plutôt entendu en montagne récemment, un DR400 avec une quadripale et je n'est pas trouvé qu'il faisait moins de bruit qu'avec une bipale, disons que le bruit était différend.
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Re: Hélice Tri-pales

Messagede piwi le Mardi 24 Août 2010 21:51

quand on passe d'une bipale à une tripale, à une quadripale ou cinq pales, à chaque fois le pas est changé, net on ne conserve pas la même incidence , me semble t'il, à la condition que le diamètre reste le même .

par contre si on garde le même pas, il faut alors diminuer le diamètre ,
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Re: Hélice Tri-pales

Messagede Luc Lion le Mardi 24 Août 2010 22:04

http://www.aftd.com/TCDS_PDFS%5CP36EA_14.pdf

Note: piwi, c'est une constant speed.

Luc
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Re: Hélice Tri-pales

Messagede andre44 le Mercredi 25 Août 2010 03:22

Bonjour


Image


Quand on compare des hélices c'est avion a pleine charge et + ..
C'est le diametre qui est le plus ponderant  sur la tire sur un avion ,  a diametre égale une  3 pales donne plus de traction, mais on ne pose pas l'hélice que l'on veut sur un avion certifié, en génerale quand on passe  a une trois pales, le diametre diminue de   2 a 4 pouces par rapport a la deux pales  
l'avantage d'une trois pales elle plus douce moins de vibration qu'une deux pales .
Sur un Cessan 180 les pilotes preferent la MaCcauley 2A34C203-B de 88"de diametre (2,24metres) 2 pales , elle procure une bonne tire, particulierement sur hydravion , sont défaut a 2600 rpm elle trés musicale , elle coute moins chere a l'achat et a l'entretient  , une 3 pales sur le même avion lorsque tu la tourne a plus de 2600rpm elle est  legerment moins musical, mais la differrence est mince , lorsque les gouttes d'eau, ou la gravel, a mangé le bout des pales, c'est 3 pales a changer .  

André

Il ont pose une Hartzel 3 pales (standard)  pour le bruit  , mais la deux pales FM 84  avait une meilleure tire  que la  4 pales Hoffman.
Bien la FM 84 "  a pas fixe, alors que la Hartzel est constant  speed  donc on ne peut pas faire une vrai comparaison .

  Image
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Re: Hélice Tri-pales

Messagede Léonard le Mercredi 25 Août 2010 20:21

Merci pour vos diverses réponses.
Les 2 hélices ont le même diamètre. 100LL a mis le STC de l'hélice Hartzell en remplacement de la Mc Cauley.

Je ne connais pas l'incidence sur le bruit de ce type d'hélice que l'on voit sur la première photo de DD par rapport à une classique bi-pale (voire tri)

Théoriquement chaque bout de pale a la même vitesse : le bruit global devrait être augmenté à moins que le profil cimeterre ait des caractéristiques différentes ...
A suivre ....

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Re: Hélice Tri-pales

Messagede Andy le Jeudi 26 Août 2010 14:20

Léonard a écrit:Théoriquement chaque bout de pale a la même vitesse : le bruit global devrait être augmenté à moins que le profil cimeterre ait des caractéristiques différentes ...
A suivre ....
Léo

Pour avoir une hélice bipale bois de forme cimeterre, je confirme le moindre bruit par rapport à la Mc Cauley que j'avais essayé.
On pourrait donc penser que cette forme spécifique, qui ne date pas d'hier, a peut-être plus d'influence sur les décibels que la multiplication simple des pales.
Comme l'hélice c'est en gros 50% du bruit de l'avion, pour réduire encore celui-ci il faudrait après se pencher sur l'échappement du moteur.
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Re: Hélice Tri-pales

Messagede robur le Vendredi 27 Août 2010 16:23

jp trimouille a écrit:Il y a une équivalence disant que pour absorber la même puissance au même régime en passant de 2 à 3 pales, le diamètre de l'hélice est réduit de 100 à 87.
En vérifiant on trouve que 100 / 87 est la racine cubique de 3 / 2 (nombre de pales). Sans affirmer, je crois que c'est la raison.


Curieux résultat !

Pour  deux hélices ayant des pales homothétiques, meme calage et fonctionnant avec des paramètres de similitude ( V/nd ) identiques :
Diamètre de l’helice tripale D3 = ( 2/3 D2^5 ) ^(1/5)

Application : bipale de 1.8 m = tripale de 1.66 m

jp trimouille a écrit:La puissance 5 est valable pour deux hélices homothétiques. Une hélice qui est la reproduction exacte d’une autre à l’échelle 2 absorbe à même régime 2^5 = 32 fois
plus de puissance ; mais c’est un cas d’école ne correspondant pas à la pratique ....


Effectivement ,car il faudrait penser dans ce cas à une sacré modification de cellule ..   .Image
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Re: Hélice Tri-pales

Messagede jp trimouille le Vendredi 27 Août 2010 18:50

Robur,

Nous ne parlons pas de la même chose.
Il s'agit de remplacer une bipale par une tripale sur avion donné.
On ne fonctionnera pas au même paramètre de similitude V/nD puisque V et n vont rester constants (même avion et même moteur) tandis que D nécessairement diminuera.

J'ai pris l'exemple du doublement du diamètre entre hélices homothétiques tournant au même régime.
Ce qui suit est un simple raisonnement détaillé :
Le pas géométrique est doublé puisque pas à distance R du moyeu = 2.pi.(angle de calage) et que R étant doublé, le pas l'est aussi.
Le même avion vole deux fois plus vite.
Il lui faudrait normalement à ce titre deux fois plus de puissance au cube, ou 8 fois plus.
Mais l'hélice est inutilement de diamètre double et inutilement de surface quadruple. Sa traction est inutilement quadruple de la valeur précédente, déjà 8 fois plus grande. Total 32, ou 2^5.
(Il lui faudrait alors tirer un avion de traînée quadruple pour demeurer à la même vitesse doublée).

Mais ici nous voulons conserver "n" et V en diminuant D. Le calage des pales ne pourra être le même. Il n'y a plus homothétie. Je ne divise plus le diamètre initial par la racine 5ème de 3/2.
Je le divise par sa racine cubique, et le rapport final des diamètres vaut 0,874.
Justification :
Une pale doit absorber à "n" égal une puissance réduite à 2/3.
Considérons son extrémité : sa vitesse est réduite à 0,874. Sa traînée est réduite à 0,874². Le produit des deux (puissance) est multiplié par 0,874 au cube = 0,667.

D'accord, le calage sera différent et différent le coeff de traînée de la pale ; mais il s'agit ici du Cx de profil, d'influence minime en regard du Cx induit qui correspond à la création du flux refoulé.
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Re: Hélice Tri-pales

Messagede robur le Samedi 28 Août 2010 16:40

jp trimouille a écrit: Robur,
Nous ne parlons pas de la même chose.
Il s’agit de remplacer une bipale par une tripale sur avion donné.

Mais si, Monsieur JPT, c’est bien ce dont j’ai essayé de parler, maladroitement sans doute.

jp trimouille a écrit:... ne fonctionnera pas au même paramètre de similitude V/nD puisque V et n vont rester constants (même avion et même moteur) tandis que D nécessairement diminuera.


Parfaitement exact, cette pertinente remarque transforme mon précédent message en bêtise.Image

Le coefficient de puissance CP décroît en effet lorsque V/ n D augmente .  

A régime constant , la différence de diamètre entre une bipale et une tripale absorbant la même puissance n’est donc pas aussi importante  que ce que j’avais stupidement calculé.

Correction :
n = 2450 tr/mn ; V = 165 km/h

Bipale     :   d = 1.8  m ; V/ nd = 0.6236 ; CP ( coef de puissance )  0.0239

Tripale (absorbant pratiquement la même puissance)

D = 1.715 m ; V/nd = 0.6545 ; CP = 0.03058

CP lus dans un tableau CP vs.  V/ nd , pour une bipale calée à 15° ? profil Clark Y
CP tripale = 1.5 CP bipale

Rappel : puissance absorbée = rho .CP n^3. D^5


jp trimouille a écrit:...J’ai pris l’exemple du doublement du diamètre entre hélices homothétiques tournant au même régime.
Ce qui suit est un simple raisonnement détaillé :
Le pas géométrique est doublé puisque pas à distance R du moyeu = 2.pi.(angle de calage) et que R étant doublé, le pas l’est aussi.
Le même avion vole deux fois plus vite.
Il lui faudrait normalement à ce titre deux fois plus de puissance au cube, ou 8 fois plus.

Mais l’hélice est inutilement de diamètre double et inutilement de surface quadruple. Sa traction est inutilement quadruple de la valeur précédente, déjà 8 fois plus grande. Total 32, ou 2^5.
(Il lui faudrait alors tirer un avion de traînée quadruple pour demeurer à la même vitesse doublée).


Exact , à V/ nd identique ; il faudra 32 fois plus de puissance pour animer l’hélice , puisque dans l’expression donnant la puissance absorbé on double D.
Mais pourquoi vouloir faire deux avions totalement homothétiques...


jp trimouille a écrit:...Mais ici nous voulons conserver “n” et V en diminuant D. Le calage des pales ne pourra être le même. Il n’y a plus homothétie.


L ‘homothétie ne change pas les angles (me semble-t-il ), le calage reste identique  et à V/ nd identique , les sections de pales situées sur des rayons homothétiques  fonctionnent à la même incidence.

Les coefficients de traction et de puissance absorbée sont donc eux aussi identiques.

jp trimouille a écrit:...Je ne divise plus le diamètre initial par la racine 5ème de 3/2.
Je le divise par sa racine cubique, et le rapport final des diamètres vaut 0,874.
Justification : une pale doit absorber à “n” égal une puissance réduite à 2/3.
Considérons son extrémité : sa vitesse est réduite à 0,874. Sa traînée est réduite à 0,874². Le produit des deux (puissance) est multiplié par 0,874 au cube = 0,667.
D’accord, le calage sera différent et différent le coeff de traînée de la pale ; mais il s’agit ici du Cx de profil, d’influence minime en regard du Cx induit qui correspond à la création du flux refoulé.


??? ....Le coefficient de puissance ( grandeur sans dimension ) intègre  les  trainées de pression, de frottement et l’inévitable trainée induite .
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Re: Hélice Tri-pales

Messagede fxavion le Samedi 28 Août 2010 22:18

jp trimouille a écrit:deux hélices homos, une hélice qui est la reproduction exacte d'une autre.


C'est sûr que dans ce cas, seule la parthénogenèse peut donner un résultat…Image
sle Image
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Re: Hélice Tri-pales

Messagede Léonard le Samedi 28 Août 2010 22:55

jp trimouille a écrit:
.................

Mais ici nous voulons conserver "n" et V en diminuant D....


Il me semblait pourtant avoir été clair ?? D= cste.

Seul le profil change et les varios annoncés à IAS égale en montée. En croisière, perfs identiques.

Je demandais simplement l'incidence du profil cimeterre sur le bruit généré ... par l'hélice par rapport à une bi-pale de diamètre identiqueau profil standard..

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