Réglage de l'hélice

[andre44]

Bonjour
Dans notre petit monde d'avions , de petit pilote
les hélices en bois en carbone metallique les diamères varie de 68" a 84" pour les hydravions
les grandes hélices métallique a pas fixe plus de 2 mètres C'est des Mac cauley

Les Sensenich cela varie de 69" a 76" et la tolérence est de 1/8 sur le (tracking)
les plus utilisé 72" Cessna 140 ,Luscombe , Citabria ,Piper , moteur de 85 hp a 90HP et 0-235
74" sur le 0-320
76" sur le O-360

C'est évident que l'on recherche toujours a avoir un bon tracking ,mais un 3,2 mm , trés peu de pilote le remarque a l'usage sur le siège .

Plusieurs compagnies font des hélices en bois ,ou composite, ajustable au sol , certain on un mauvais dessin , il n'ont pas profiter de l'expèrience des anciens héliciers
Une hélice doit avoir une forme spécifique , une arcure sur la pale si cela n'est pas respecté lorsque elle en contreinte au décollage elle entre en oscillation , aprés une certaine vitesse de roulage elle commence a tirer .
Plusieurs pilotes d'ULM avec de 912 100 hp on fait ce constat au décollage l'hélice part a vibrer et manque de traction , cela disparait après une certaine vitesse .
Suite a une réparation et remise dans le tracking sur une Sensenich ou Mac Caulkey si on ne respect pas l'arcure qui est plus prononcé sur les Sensenich on a également un léger problème d'oscillation .
C'est facilement mesurable sur un marbre avec des piges et rouleaux a différent endroit de la pales
les manufacturier donne pas ces détails , il faut les mesurer sur des hélices neuves et se bâtir une banque de données .
Les hélices Evra sont dans le même principe que les Sensenich arcure par en avant . ( les Mac Cauley c'est différent )

André

[Delépine]

C'est une Evra de diamètre 1,42 m.

[robur]

A régime constant, l'incidence sur la pale varie avec la vitesse. ..

C'est exact, je m'en doutais un peu.

...Par exemple, pour un régime constant de 2500 tr/min et une vitesse variant de 50 à 120 Kts, on trouve une incidence à 0,7 R d'une hélice de 1,70 m de diamètre qui varie de 9 à 20 degrés. De cette variation découle des efforts asymétriques sur les pales

A vitesse constante et aux incidences usuelles, l'incidence des pales ne doit pas varier beaucoup sur un tour et par conséquent la dissymétrie des efforts n'a pas réellement de raison d'exister   !

... puisque le "pas" (et non le calage) n'est pas équilibré (d'où le tracking), croissant en vitesse (jusqu'à l'efficacité maxi de l'hélice).

Incompréhensible .
Je pense que les limites du tracking sont liées à un problème inertiel, faire tourner l'hélice autour d 'un axe qui n'est pas l'un de ses axes principaux d'inertie engendre sur les paliers du vilebrequin des efforts cycliques qui peuvent exciter les modes propres de la masse du moteur suspendu et
de la structure...

[gma]

A régime constant, l'incidence sur la pale varie avec la vitesse. Par exemple, pour un régime constant de 2500 tr/min et une vitesse variant de 50 à 120 Kts, on trouve une incidence à 0,7 R d'une hélice de 1,70 m de diamètre qui varie de 9 à 20 degrés. De cette variation découle des efforts asymétriques sur les pales, puisque le "pas" (et non le calage) n'est pas équilibré (d'où le tracking), croissant en vitesse (jusqu'à l'efficacité maxi de l'hélice). La variation de l'effort axial de traction s'accompagne d'un moment au pied de pale, qui serait annulé si la pale était équipée d'un axe de battement, mais faute d'en avoir, il y a une oscillation du moyeu à la fréquence n et une vibration axiale reporté au vilebrequin quand la pale est rigide, absorbée par la flexion de la pale quand elle est souple. Donc la fatigue du pied de pale (non articulé) et celle de la butée de vilebrequin est une conséquence directe du tracking aérodynamique.

Ben oui, mais comme l'incidence du disque d'hélice varie elle aussi, disons d'une dizaine de degrés sur un avion de voyage, et de -20 à +20 degrés sur un avion de voltige, tout cela ressemble fort, pour l'aviation légère, à une discussion sur le sexe des anges.

Ben voyons ! Mais c'est intéressant ton issue, on va pouvoir revendre plus facilement les moteurs d'avion de voltige, on va passer les TBO de 1400 à 2000 hrs.

[Delépine]

J'ai passé une bonne journée. Ce matin j'ai volé 48 minutes et cet après-midi j'ai appris pourquoi les souris font dix crottes à la minute.
Ce sont ses cailloux du petit Poucet. La crotte de souris scintille dans l'ultra-violet qu'elle réfléchit, et la souris voit l'ultra-violet.
Cependant l'explication ne me paraît pas convaincante. Je vois moi aussi les crottes de souris et pourtant je ne vois pas l'ultra-violet.
Démonstration : si je voyais l'ultra-violet on ne l'aurait pas appelé ultra-violet.

[Gilles131]

A régime constant, l'incidence sur la pale varie avec la vitesse. Par exemple, pour un régime constant de 2500 tr/min et une vitesse variant de 50 à 120 Kts, on trouve une incidence à 0,7 R d'une hélice de 1,70 m de diamètre qui varie de 9 à 20 degrés. De cette variation découle des efforts asymétriques sur les pales, puisque le "pas" (et non le calage) n'est pas équilibré (d'où le tracking), croissant en vitesse (jusqu'à l'efficacité maxi de l'hélice). La variation de l'effort axial de traction s'accompagne d'un moment au pied de pale, qui serait annulé si la pale était équipée d'un axe de battement, mais faute d'en avoir, il y a une oscillation du moyeu à la fréquence n et une vibration axiale reporté au vilebrequin quand la pale est rigide, absorbée par la flexion de la pale quand elle est souple. Donc la fatigue du pied de pale (non articulé) et celle de la butée de vilebrequin est une conséquence directe du tracking aérodynamique.

Ben oui, mais comme l'incidence du disque d'hélice varie elle aussi, disons d'une dizaine de degrés sur un avion de voyage, et de -20 à +20 degrés sur un avion de voltige, tout cela ressemble fort, pour l'aviation légère, à une discussion sur le sexe des anges.

Ben voyons ! Mais c'est intéressant ton issue, on va pouvoir revendre plus facilement les moteurs d'avion de voltige, on va passer les TBO de 1400 à 2000 hrs.

Une issue??
Et c’est quoi ton problème? C’est factuel: ça te gène, les faits?

[gma]

...Par exemple, pour un régime constant de 2500 tr/min et une vitesse variant de 50 à 120 Kts, on trouve une incidence à 0,7 R d'une hélice de 1,70 m de diamètre qui varie de 9 à 20 degrés. De cette variation découle des efforts asymétriques sur les pales

A vitesse constante et aux incidences usuelles, l'incidence des pales ne doit pas varier beaucoup sur un tour et par conséquent la dissymétrie des efforts n'a pas réellement de raison d'exister !

Tout dépend du battement transversal que vous réalisez lors du montage, et que vous ne vérifiez pas avec la méthode de contrôle du battement longitudinal décrit avant. C'est d'ailleurs pour ça qu'un battement longitudinal parfait n'exclue l'existence d'un tracking conséquent, Pour Manu, on peut être à moins de 3 mm en battement et se retrouver avec 6 mm de tracking à 2500 tr/min.
C'est pourquoi j'exposais que la mesure d'un battement longitudinal n'est qu'une première mesure avant celle seconde du track, qui doit permettre d'éluder les doutes sur l'état du moyeu / vilebrequin.

Plus loin, se posera peut-être la question de comment on équilibre en pas une hélice bipale pas fixe. quand on se retrouve avec du tracking alors que le battement statique était très bien.

Donc l'incidence... Ou plutôt les écarts d'incidence entre pale existent, la fréquence pose tout autant problème, les réducteurs sur les premiers ULM pas au point sur ce plan pourraient témoigner.

... puisque le "pas" (et non le calage) n'est pas équilibré (d'où le tracking), croissant en vitesse (jusqu'à l'efficacité maxi de l'hélice).

Incompréhensible .
Je pense que les limites du tracking sont liées à un problème inertiel, faire tourner l'hélice autour d 'un axe qui n'est pas l'un de ses axes principaux d'inertie engendre sur les paliers du vilebrequin des efforts cycliques qui peuvent exciter les modes propres de la masse du moteur suspendu et
de la structure...

Avec le tracking, il ne faut pas penser, il faut mesurer et corriger. A encore aujourd'hui, ce qui limite le tracking d'hélice c'est la rupture nette du vilebrequin ou de l'arbre porte moyeu au droit du palier (rupture par fatigue). Fouillez sur le net, il y a plein de vidéos.

Pour les hélices à pas variable, on observe parfois la rupture de l'axe porte came de calage, faisant passer une des pales en grand pas ou drapeau.
La prévention est donc encore de faire des mesures très précise pour limiter ce phénomène et surtout ses conséquences fâcheuses.

[gma]

Ben oui, mais comme l'incidence du disque d'hélice varie elle aussi, disons d'une dizaine de degrés sur un avion de voyage, et de -20 à +20 degrés sur un avion de voltige, tout cela ressemble fort, pour l'aviation légère, à une discussion sur le sexe des anges.

Ben voyons ! Mais c'est intéressant ton issue, on va pouvoir revendre plus facilement les moteurs d'avion de voltige, on va passer les TBO de 1400 à 2000 hrs.

Une issue??
Et c’est quoi ton problème? C’est factuel: ça te gène, les faits?

Non ! Ce qui me gêne c'est ton absence de faits, juste l'approximation d'une dizaine de degrés pour l'avion de voyage (or il y a mon calcul d'avant, que tu cites, qui dit la même chose)... Puis ton égarement (enfumage ?) sur l'avion de voltige avec ces -20 / +20, mais dont tous savent ici que le moteur sera dézingué en fin de saison et l'hélice révisée.
Donc oui, il y a un problème : Ton post ne sert à rien, n'apporte rien, ne donne rien, pas de faits (nouveau)...
On entre dans le bistrot en fait.

[Gilles131]

Ben voyons ! Mais c'est intéressant ton issue, on va pouvoir revendre plus facilement les moteurs d'avion de voltige, on va passer les TBO de 1400 à 2000 hrs.

Une issue??
Et c’est quoi ton problème? C’est factuel: ça te gène, les faits?

Non ! Ce qui me gêne c'est ton absence de faits, juste l'approximation d'une dizaine de degrés pour l'avion de voyage (or il y a mon calcul d'avant, que tu cites, qui dit la même chose)... Puis ton égarement (enfumage ?) sur l'avion de voltige avec ces -20 / +20, mais dont tous savent ici que le moteur sera dézingué en fin de saison et l'hélice révisée.

Avion de voyage: regarde la différence d’incidence entre le palier en croisière et l’arrondi. Si tu veux une valeur au dixième de degré (enfumage), il y faudra un calcul machine par machine, en fonction de la masse et du centrage.
Avion de voltige: il suffit de regarder les figures modernes. +/- 20 degrés est en-dessous de la réalité. Ajoute-s’y au moins autant en dérapage, positif et négatif. Et en pleine puissance la plupart du temps.
Pour l’influence sur la durée de vie des moteurs l’EVAA saura te renseigner. Avec du vécu, pas du Wikipedia.

[gma]

Le seul élément constructif du message précédent, c'est le rapprochement fait entre les effets d'hélice et l'influence sur la durée de vie du moteur.

Alors, en aviation certifiée comme en celle non certifiée, pas utile d'aller voir un client en particulier (evaa), mieux vaut s'adresser au bon dieu plutôt qu'à ses saints... Le ou les constructeurs de moteurs.
Et en ce sens, les BS, BI voir AD de Lycoming saurons mieux renseigner que le client evaa en particulier qui ne fait que suivre lesdites consignes du constructeur.

Pour ces utilisations particulières, le principe américain c'est de faire le même travail de surveillance que l'exploitation normale, mais à des périodes raccourcies. Ce n'est pas une procédure nouvelle, c'est vieux comme le taylorisme, cela s'appelle PSR en Français, soit plan de surveillance renforcé.
Mais tous les avions du monde ne volent pas avec des moteurs américains, tout le monde n'a pas la même méthode pour garantir une fiabilité lorsque le moyen est utilisé anormalement.
L'autre solution, qui fonctionne aussi bien, c'est un suivi rigoureux des états de référence du constructeur, ils sont nombreux pour un moteur, le contrôle du battement statique est un des items.
Vous connaissez ce système, puisqu'il était déployé jusque dans l'industrie automobile, certains se souviennent peut-être encore des manuels d'utilisation de voiture avec la méthode de contrôle des jeux de culbuteurs, ... C'est le PSQ en français : Plan de surveillance qualité, dont le fameux PS4N qui prévoyait 4 niveaux de compétences : Le N1 (utilisateur), le N2 (maintenance process), le N3 (maintenance centrale) et le N4 qui était le niveau constructeur, dont RG et obsolescence.
En France, dans les années 50, le contrôle d'un tracking hélice (on l'appelait voilage), c'était du N2, soit l'atelier de maintenance du club.

Aujourd'hui, on essaye d'éteindre le feu en mélangeant PSR et PSQ, mais la compétence a disparue, donc les gammes opératoires sont curieusement vides... Personne ne sait faire le boulot.
Mais il faut se rassurer, le PE peut être fait par le propriétaire de l'avion / responsable de navigabilité... Même s'il ne sait pas contrôler son track, voir être convaincu qu'il faille le faire.

En suivant les états de référence d'un moteur, on sait comment il vieillit... On va pas voir evaa pour leur avis, non ! On prend le matériel de mesure et on mesure les jeux de vilebrequin, les jeux aux soupapes, les écartements d'électrode, les calages, les densités et viscosités,...

Un jeune de 20 ans avait cette expertise il y a 60 ans et nos moteurs sont de 1930, donc c'est possible.

Lol bien sûr...

Donc ce que j'ai écris dans ce post, c'est ce qu'on savait faire avant, j'ai rien inventé, c'est aussi ce que l'on sait toujours faire dans certains pays ou l'EASA et la FAA ne sont pas encore passés.
Accessoirement, là aussi ou le discours des Deakin et consorts ne prennent pas vu qu'ils passent quand même pour des bleusbytes.

[Gilles131]

Le seul élément constructif du message précédent, c'est le rapprochement fait entre les effets d'hélice et l'influence sur la durée de vie du moteur.
…

C’est bien ce que je disais: tu as un problème avec les faits.
À partir de là, tout ton baratin est simplement inutile et ne fait que polluer le sujet.

[gma]

Le seul élément constructif du message précédent, c'est le rapprochement fait entre les effets d'hélice et l'influence sur la durée de vie du moteur.
…

C’est bien ce que je disais: tu as un problème avec les faits.
À partir de là, tout ton baratin est simplement inutile et ne fait que polluer le sujet.

Pas vraiment, puisqu'on t'explique depuis le début que le problème du track c'est le différentiel de pas d'une pale à l'autre et non les variations d'incidence de tout le plan de l'hélice. Traite la cause, pas les effets. On s'en tape que ton zinc de voltige va de -20 à +20, le monsieur demande comment régler un track d'un avion à l'arrêt, hélice tournante.

Puisque tu n'as pas de problème avec les faits, explique nous comment tu corriges le montage d'une bipale bois dont le battement statique est dans la tolérance mais dont le tracking est hors tolérance. Accessoirement, comment tu mesures pour t'assurer que le flasque de vilebrequin n'a pas d'impact sur les mesures que tu fais sur l'hélice.

Bien évidemment, on touche ni à l'hélice, ni au flasque.

[Bob]

À noter que le monsieur Delépine n'a pas demandé comment régler, mais quelle était la tolérance, et quels dommages potentiels, et d'autre part l'hélice ne va pas tourner bien vite, car c'est à la main et bougies enlevées !

[Delépine]

Je remercie gma de m'avoir renseigné : 3 mm, et pourquoi pas 2 qui seraient mieux.
Il va sans dire que le procédé décrit au premier message est le seul à ma portée.
Ensuite les mânes de Ferdinand Porsche veilleront ou non sur moi, mais je ne me mettrai pas à avoir plus peur qu'avant parce qu'on me fera remarquer que je n'ai pas des moyens de professionnel lourdement équipé.

[gma]

À noter que le monsieur Delépine n'a pas demandé comment régler, mais quelle était la tolérance, et quels dommages potentiels,  et d'autre part l'hélice ne va pas tourner bien vite, car c'est à la main et bougies enlevées !

Constater le défaut ce n'est que la moitié du travail. Or il faut le finir, donc autant savoir où cela mène.
Constater un battement statique longitudinal dans les clous ne garanti pas l'absence de tracking.
Pour corréler tracking et battement statique, Delepine doit faire un relevé d'écart de pas, c'est le contrôle de la balance transversale, cela se fait avec un petit outillage simple, un niveau d'artillerie et une mesure à 0,7 R, pale contrôlée à l'horizontale.

Pour une hélice de moins de 2 m, ce contrôle de la balance en pas est suffisamment précis pour se passer, ensuite, du passage au drapeau.