Comment fonctionnent les hélices?

Il ne suffit pas de brasser de l’air pour faire avancer un avion ! Ainsi, si l’on prend une planche quelconque et qu’on la met à la place d’une hélice, on aura beau la faire tourner très vite, l’avion ne bougera pas.

Comment donc les hélices permettent de faire bouger les avions?

Tout d’abord, un peu de vocabulaire…

Isolons une pale d’une hélice :

1) Bord d’attaque

2) Bord de fuite

3) Intrados

4) Extrados

5) Moyeux

6) Pas

Ces mots ne vous rappellent ils rien? C’est le même vocabulaire employé que celui des ailes de l’avion. C’est normal : une aile et une hélice ont un peu le même comportement, sauf que dans le cas de l’hélice, on lui imprime un mouvement circulaire autour de son moyeu…

Phénomène physique :

Je reprends mon profile d’hélice, et observe son comportement aérodynamique:

Comme pour l’aile, on observe une dépression sur l’extrados (qui fournit 75% de la traction), et une surpression sur l’intrados (qui assure les 25% restant). C’est donc bien la dépression crée par le mouvement de l’hélice qui aspire l’hélice vers l’avant, et non pas l’air poussé vers l’arrière qui fait avancer l’avion…

C’est pour cette raison que les avions équipés d’hélices ne peuvent pas dépasser mach 1: à ces vitesses, le vent relatif détruit la dépression, et donc, la traction de l’hélice…

Le pas:

Pour simplifier, le pas d’une hélice, c’est la torsion de la pale. La vitesse linéaire (d’un point donné) de la pale variant en fonction de la distance avec le moyeu, le pas doit diminuer afin de conserver une force de traction linéaire sur toute la longueur. Sans ce vrillage, les extrémités des pales auraient une force de traction plus importante que le centre, ce qui engendrerait de fortes contraintes au pied de la pale.

Si sur les hélices des petits avions le pas est fixe, sur les avions a la technologie plus complexe, il est variable : on peut en cours de vol changer l’orientation de la pale, ce qui permet d’avoir un calage toujours optimal par rapport à l’utilisation (un petit pas au décollage, et un pas plus important en croisière).

How does the propellers works?
It is not enough to mixing air to move a plane! Thus, if we take any one board and put it in place of a propeller, you can rotate it very fast, the plane will not move.
So, how does the propellers move planes?

First, some vocabulary ...
Isolate an airfoil of a propeller:
1) Edge
2) Trailing edge
3) Underside
4) Upper surface
5) Hubs
6) Lead

Does these words remind you anything? It's the same vocabulary as the wings of the plane. This is normal: a wing and a propeller are a bit the same thing, except that the propeller had a rotary movement around its hub ...

Physical phenomenon:
I take back my propleer airfoil profile and observes its aerodynamics beahaviour:
As for the wing, there is a depression on the upper surface (which provides 75% of strength), and pressure on the underside (which provides the remaining 25%). So although the depression created by the movement of the propeller that sucks the propeller forward and not pushed the air backwards that drives the plane ...

Thats why propller planes can not ride over mach 1: at that speed, the reltive wind cancel the front depression and broke the depression, so, the strength…

The lead:
For simplicity, the propller lead is the twist of the airfoil. The linear velocity (for a point) of the airfoil varies with its distance from the hub, the lead must decrease to maintain a linear pulling force on its entire length. Without this twist, the ends of the airfoils would have a pulling force higher than the center, which would generate high stress at the foot of the airfoil.
If on the propellers of small aircraft the lead is fixed, on the airliner, has the technology is more complex, it is variable: it can change in flight by orientation of the airfoil, which allows a calibration for optimal use on each flight phase (one small step at takeoff, and a bigger step in cruise).