Fonctionnement du pas d'hélice.
Publié : mar. mai 13, 2014 10:40 pm
Je recopie un post de Foxy du fofo officiel très instructif sur le fonctionnement du pas d'hélice.
Par PB0_Foxy,
Le but de ce topic est d'aider les gens à comprendre le fonctionnement et l'utilité du pas d'hélice.
Dans ce topic, nous allons abordé 3 types d'hélices:
l'hélice à calage fixe
l'hélice à calage variable
l'hélice à vitesse constante
l'exception allemande
L'hélice à calage fixe :
C'est le type d'hélice qui était utilisé sur les avions de la première guerre mondiale. Sur ce modèle d'hélice, il est impossible de modifier le calage des pales.
Le constructeur opte alors pour un compromis qui permettra d'avoir des performances "correctes" dans toutes les phases de vols (décollage, montée, croisière etc ...)
En effet, une hélice doté d'un calage à petit pas sera optimale pour le décollage et la basse vitesse tandis qu'une hélice doté d'un calage à grand pas sera plus adapté pour le vol en croisière mais nécessitera plus de distance pour le décollage par exemple.
On comprend donc aisément que ce type d'hélice est relativement contraignante et ne permet pas d'exploiter au mieux la puissance du moteur.
Cette hélice peux se comparer à une voiture équiper d'une boite de vitesse à une seule vitesse.
l'hélice à calage variable :
La problématique de l'hélice à calage fixe à très rapidement amené les constructeurs à effectuer la recherche d'une hélice apportant un rendement satisfaisant et ce dans toutes les phases de vols !
Ils ont alors étudié dans un premier temps les hélices à 2 position (cas des premiers spitfire et hurricane que vous trouverez dans clodo - aucun avion n'est doté de ce système dans BOS)
Le pilote avait alors le choix entre 2 positions, petit pas ou grand pas. Il lui suffisait alors de mettre l'hélice dans le calage souhaité en fonction de sa phase de vol.
Très rapidement on à donner plus de liberté à ce système et on a permis au pilote d'agir sur toute la plage du calage de l'hélice.
On passe alors d'une hélice à 2 positions à une hélice doté d'une multitude de positions. Par exemple si l'hélice à un calage pouvant aller de 22° à 90° (position drapeau) , le pilote pourra la régler exactement comme il le souhaite . Il pourrait notamment caler l'hélice à 27° , 55°, 78° etc ...
Ce type d'hélice est une grosse évolution, on peux la comparer à une voiture à boite de vitesse manuelle et à plusieurs rapport.
Les hélices à 2 positions se comportent comme une voiture à 2 vitesses, la première pour démarrer et fournir la traction et la seconde pour aller plus vite. Les autres hélices à calage variable (celle ou le pilote peux caler l'hélice exactement comme il le souhaite) peuvent être comparer à des voitures à boite de vitesses manuelles de 6 rapports (voir même beaucoup plus puisque l'hélice peux adopter un nombre de calage infini entre le petit et le grand pas)
l'hélice à vitesse constante:
L'hélice à vitesse constante à été inventé pour palier aux problèmes de l'hélice à calage variable.
En effet le système d'hélice à calage variable présente un gros défaut. Si on se trouve par exemple en croisière avec le moteur à 2000 trs/mn et que l'on décide de piquer, alors le moteur va prendre des tours et on risque même de le faire passer en sur-régime.
On peux tout à fait faire l'analogie avec une voiture d'ailleurs ... Si vous êtes en 5 ème sur l'autoroute et qu'une grosse descente se présente, le moteur prends des tours.
Pour diminuer la charge de travaille du pilote et améliorer le rendement de l'hélice tout en protégeant le moteur, on à créer l'hélice à vitesse constante.
Le pilote n'agit plus directement sur le calage de l'hélice.
En fait il affiche un régime souhaité et un régulateur se charge de le maintenir. Ainsi si le pilote à afficher 2000 trs/mn et qu'il pique, le régulateur de pas d'hélice augmentera le pas automatiquement pour garder le régime moteur à 2000 trs/ mn.
On peux comparer ce type d'hélice au fonctionnement d'une voiture à boite de vitesse automatique. D'ailleurs, si on reste dans l'analogie avec les voitures, la manette d'hélice se comportera alors comme votre levier de boite auto à savoir que vous pourrez passer en mode éco (RPM assez bas) ou en mode sport (RPM assez haut)
Les valeurs de RPM à respecter en fonction des phases de vols sont donnés par le constructeur dans le manuel de vol. Ainsi il y aura un nombre de rpm idéal pour la montée, pour la croisière, pour le vol économique, ou encore pour le combat.
Ces valeurs sont différentes d'un avion à l'autre en fonction des rendements des hélices et des moteurs.
L'exception allemande :
Le bf109 et le Fw190 utilise une hélice à vitesse constante légèrement différente !
En effet sur ces avions, le pilote ne dispose que d'une seule manette pour gérer son moteur contrairement aux avions classiques qui disposent d'une manette de gaz et d'une manette d'hélice.
Ceci simplifie encore l'utilisation de l'avion permettant au pilote de se concentrer sur sa mission.
En fait sur ces avions, il existe 2 modes de fonctionnement de l'hélice. Automatique ou manuel.
[*]En mode automatique, pour une position manette, correspond un régime moteur bien précis. Ainsi le pilote ne risque pas d'emmener le moteur en sur-régime ou d'exercer trop de contraintes sur le moteur.
[*]En mode manuel, on se retrouve dans un mode de fonctionnement d'une hélice à calage variable ! Le pilote décide manuellement via le bouton situé sous son pouce sur la manette des gaz comment il cale l'hélice. En croisière et afin de réduire la consommation de carburant ce mode était activé dans le but de réduire les rpm. Il servait aussi en cas de défaillance du mode de calage automatique
Techniquement, le mode auto était gérer par un capteur de pression d'huile qui pilotait le régulateur électrique de pas d'hélice. Le mode manuel lui intervenait directement sur le régulateur électrique
quelques schémas pour voir à quoi ça ressemble:
Le fameux régulateur électrique
Sur cette vue on ne voit pas le régulateur électrique ci-dessus, mais on voit bien le teleflex entraîner par ce même moteur (repère C).
Il entraîne ensuite une couronne d'engrenage qui fini par changer le calage de chaque pales.
Et enfin voici une jolie photo de tout cette ensemble démonté
Conclusion:
Dans BOS tout les avions sont équipés de CSP (constant speed propeller) à savoir hélice à vitesse constante
.
D'une manière générale, on obtiendra la vitesse maximale avec la manette des gaz à fond et les RPM à fond.
Cependant, si vous voulez volez durant une longue période à grande vitesse, maintenez le palier et réduisez doucement les rpm . Vous constaterez que vous ne perdrez pas forcément beaucoup de vitesse.
Cela vous permettra par contre d'économiser du carburant, et de moins faire chauffer vos moteurs. Vous pourrez donc commencer à fermer vos radiateurs ce qui à terme vous permettra même d'aller plus vite.
Par exemple, faites un essai, voler en radada en Pe-2 à 2700 rpm gaz à fond. Une fois la vitesse max atteinte réduisez à 2100 rpm toujours gaz à fond. Regarder comment réagis votre vitesse à l'anémo
Les Bf109 et le Fw190 sont des exceptions, en automatique il n'y a aucune question à se poser.
En mode manuel par contre, n'oubliez pas que leurs hélices fonctionnent comme étant des hélices à calage variables (lorsque vous utiliserez ce mode attention donc aux sur-régimes dans les piqués)
N'utiliser ce mode manuel qu'en croisière pour réduire les RPM et économiser du carburant.
Annexes :
Vue des commandes du pas d'hélices en manuel sur le Bf109
Touches par défauts sur un clavier AZERTY :
mode du pas d'hélice Auto/Manuel (propeller pitch control) : R-shift + P
augmentation du pas d'hélice (Propellers high pitch) : R-shift + = (maintenir appuyer jusqu'à la valeur désirée)
diminution du pas d'hélice (Propellers low pitch): R-shift + ) (maintenir appuyer jusqu'à la valeur désirée)
Par PB0_Foxy,
Le but de ce topic est d'aider les gens à comprendre le fonctionnement et l'utilité du pas d'hélice.
Dans ce topic, nous allons abordé 3 types d'hélices:
l'hélice à calage fixe
l'hélice à calage variable
l'hélice à vitesse constante
l'exception allemande
L'hélice à calage fixe :
C'est le type d'hélice qui était utilisé sur les avions de la première guerre mondiale. Sur ce modèle d'hélice, il est impossible de modifier le calage des pales.
Le constructeur opte alors pour un compromis qui permettra d'avoir des performances "correctes" dans toutes les phases de vols (décollage, montée, croisière etc ...)
En effet, une hélice doté d'un calage à petit pas sera optimale pour le décollage et la basse vitesse tandis qu'une hélice doté d'un calage à grand pas sera plus adapté pour le vol en croisière mais nécessitera plus de distance pour le décollage par exemple.
On comprend donc aisément que ce type d'hélice est relativement contraignante et ne permet pas d'exploiter au mieux la puissance du moteur.
Cette hélice peux se comparer à une voiture équiper d'une boite de vitesse à une seule vitesse.
l'hélice à calage variable :
La problématique de l'hélice à calage fixe à très rapidement amené les constructeurs à effectuer la recherche d'une hélice apportant un rendement satisfaisant et ce dans toutes les phases de vols !
Ils ont alors étudié dans un premier temps les hélices à 2 position (cas des premiers spitfire et hurricane que vous trouverez dans clodo - aucun avion n'est doté de ce système dans BOS)
Le pilote avait alors le choix entre 2 positions, petit pas ou grand pas. Il lui suffisait alors de mettre l'hélice dans le calage souhaité en fonction de sa phase de vol.
Très rapidement on à donner plus de liberté à ce système et on a permis au pilote d'agir sur toute la plage du calage de l'hélice.
On passe alors d'une hélice à 2 positions à une hélice doté d'une multitude de positions. Par exemple si l'hélice à un calage pouvant aller de 22° à 90° (position drapeau) , le pilote pourra la régler exactement comme il le souhaite . Il pourrait notamment caler l'hélice à 27° , 55°, 78° etc ...
Ce type d'hélice est une grosse évolution, on peux la comparer à une voiture à boite de vitesse manuelle et à plusieurs rapport.
Les hélices à 2 positions se comportent comme une voiture à 2 vitesses, la première pour démarrer et fournir la traction et la seconde pour aller plus vite. Les autres hélices à calage variable (celle ou le pilote peux caler l'hélice exactement comme il le souhaite) peuvent être comparer à des voitures à boite de vitesses manuelles de 6 rapports (voir même beaucoup plus puisque l'hélice peux adopter un nombre de calage infini entre le petit et le grand pas)
l'hélice à vitesse constante:
L'hélice à vitesse constante à été inventé pour palier aux problèmes de l'hélice à calage variable.
En effet le système d'hélice à calage variable présente un gros défaut. Si on se trouve par exemple en croisière avec le moteur à 2000 trs/mn et que l'on décide de piquer, alors le moteur va prendre des tours et on risque même de le faire passer en sur-régime.
On peux tout à fait faire l'analogie avec une voiture d'ailleurs ... Si vous êtes en 5 ème sur l'autoroute et qu'une grosse descente se présente, le moteur prends des tours.
Pour diminuer la charge de travaille du pilote et améliorer le rendement de l'hélice tout en protégeant le moteur, on à créer l'hélice à vitesse constante.
Le pilote n'agit plus directement sur le calage de l'hélice.
En fait il affiche un régime souhaité et un régulateur se charge de le maintenir. Ainsi si le pilote à afficher 2000 trs/mn et qu'il pique, le régulateur de pas d'hélice augmentera le pas automatiquement pour garder le régime moteur à 2000 trs/ mn.
On peux comparer ce type d'hélice au fonctionnement d'une voiture à boite de vitesse automatique. D'ailleurs, si on reste dans l'analogie avec les voitures, la manette d'hélice se comportera alors comme votre levier de boite auto à savoir que vous pourrez passer en mode éco (RPM assez bas) ou en mode sport (RPM assez haut)
Les valeurs de RPM à respecter en fonction des phases de vols sont donnés par le constructeur dans le manuel de vol. Ainsi il y aura un nombre de rpm idéal pour la montée, pour la croisière, pour le vol économique, ou encore pour le combat.
Ces valeurs sont différentes d'un avion à l'autre en fonction des rendements des hélices et des moteurs.
L'exception allemande :
Le bf109 et le Fw190 utilise une hélice à vitesse constante légèrement différente !
En effet sur ces avions, le pilote ne dispose que d'une seule manette pour gérer son moteur contrairement aux avions classiques qui disposent d'une manette de gaz et d'une manette d'hélice.
Ceci simplifie encore l'utilisation de l'avion permettant au pilote de se concentrer sur sa mission.
En fait sur ces avions, il existe 2 modes de fonctionnement de l'hélice. Automatique ou manuel.
[*]En mode automatique, pour une position manette, correspond un régime moteur bien précis. Ainsi le pilote ne risque pas d'emmener le moteur en sur-régime ou d'exercer trop de contraintes sur le moteur.
[*]En mode manuel, on se retrouve dans un mode de fonctionnement d'une hélice à calage variable ! Le pilote décide manuellement via le bouton situé sous son pouce sur la manette des gaz comment il cale l'hélice. En croisière et afin de réduire la consommation de carburant ce mode était activé dans le but de réduire les rpm. Il servait aussi en cas de défaillance du mode de calage automatique
Techniquement, le mode auto était gérer par un capteur de pression d'huile qui pilotait le régulateur électrique de pas d'hélice. Le mode manuel lui intervenait directement sur le régulateur électrique
quelques schémas pour voir à quoi ça ressemble:
Le fameux régulateur électrique
Sur cette vue on ne voit pas le régulateur électrique ci-dessus, mais on voit bien le teleflex entraîner par ce même moteur (repère C).
Il entraîne ensuite une couronne d'engrenage qui fini par changer le calage de chaque pales.
Et enfin voici une jolie photo de tout cette ensemble démonté
Conclusion:
Dans BOS tout les avions sont équipés de CSP (constant speed propeller) à savoir hélice à vitesse constante
.
D'une manière générale, on obtiendra la vitesse maximale avec la manette des gaz à fond et les RPM à fond.
Cependant, si vous voulez volez durant une longue période à grande vitesse, maintenez le palier et réduisez doucement les rpm . Vous constaterez que vous ne perdrez pas forcément beaucoup de vitesse.
Cela vous permettra par contre d'économiser du carburant, et de moins faire chauffer vos moteurs. Vous pourrez donc commencer à fermer vos radiateurs ce qui à terme vous permettra même d'aller plus vite.
Par exemple, faites un essai, voler en radada en Pe-2 à 2700 rpm gaz à fond. Une fois la vitesse max atteinte réduisez à 2100 rpm toujours gaz à fond. Regarder comment réagis votre vitesse à l'anémo
Les Bf109 et le Fw190 sont des exceptions, en automatique il n'y a aucune question à se poser.
En mode manuel par contre, n'oubliez pas que leurs hélices fonctionnent comme étant des hélices à calage variables (lorsque vous utiliserez ce mode attention donc aux sur-régimes dans les piqués)
N'utiliser ce mode manuel qu'en croisière pour réduire les RPM et économiser du carburant.
Annexes :
Vue des commandes du pas d'hélices en manuel sur le Bf109
Touches par défauts sur un clavier AZERTY :
mode du pas d'hélice Auto/Manuel (propeller pitch control) : R-shift + P
augmentation du pas d'hélice (Propellers high pitch) : R-shift + = (maintenir appuyer jusqu'à la valeur désirée)
diminution du pas d'hélice (Propellers low pitch): R-shift + ) (maintenir appuyer jusqu'à la valeur désirée)
