Un article également très intéressant sur la conception des hélices de tout type et les les contraintes de fabrication et de forme pour chacune d’elles.
Il provient du site http://heliciel.com/, site consacré aux hélices en tout genre. Fort instructif.
J’ai noté en particulier ce paragraphe sur les vibrations engendrées par les hélices, et leurs causes:
L’hélice est le siège de vibrations dont les sources sont différentes : l’ une est induite par le moteur; l’ une provient de l’ emplacement de l’hélice, d’autres sont spécifiques à l’hélice ; d’autres d’ origines diverses.
- Moteur. — Des oscillations de torsion très importantes sont engendrées par le moteur à pistons; ces vibrations de torsion du vilebrequin provoquent des efforts alternés considérables dans le moyeu et les pales d’hélice. Elles ont nécessité le renforcement des sections de base de l’hélice, par rapport à ce que celles-ci eussent été, pour répondre aux conditions du calcul des efforts aérodynamiques et centrifuges. Pour remédier à cet état de choses, on peut interposer entre le moteur et l’hélice un accouplement élastique dont le rôle est de diminuer les efforts qui prennent naissance dans le moyeu en raison de l’ irrégularité du couple-moteur et d’ interdire que ne s’ établisse un régime de résonance entre les vibrations du moteur et celles de l’hélice. Par ailleurs, des dampers sont montés sur des vilebrequins et les moteurs sont liés élastiquement aux cellules. Ces vibrations — qui découlent du système alternatif — ne se produisent pas dans le turbopropulseur. De ce fait, avec les turbines, il est possible d’ utiliser des hélices plus minces et plus légères. Le poids spécifique des hélices de turbine se situe à 70 — 80 gr. par cheval pour l’hélice simple.
- Emplacement de l’hélice. Cette excitation aérodynamique résulte de l’ interaction entre l’hélice et le capot moteur, le bord d’attaque de l’aile, le train d’atterissage, plus généralement tout ce qui est obstacle à l’ écoulement de la masse d’air brassée par l’hélice.Doù la nécessité de dessiner, en tenant compte de l’hélice, toute la partie de l’ avion intéressée par le champ aérodynamique de cette hélice. On peut être amené aussi à modifier le nombre de pales de l’hélice, pour agir sur la fréquence des vibrations en provenance du propulseur. Il faut aussi tenir compte de l’influence réciproque des propulseurs placés sur une même aile et de l’ interaction hélice-sol laquelle jadis provoqua des ruptures de pales chez Junkers.
- Hélice. Les vibrations spécifiques de l’hélice proviennent : d’un déséquilibre statique, d’un déséquilibre dynamique, d’un déséquilibre aérodynamique, d’une excitation aérodynamique interne.
- Déséquilibre statique. — Dû à des imperfections de fabrication, il y est facilement remédié par une opération simple de contrôle.
- Déséquilibre dynamique. — Ce défaut provient de la distribution inégale des masses dans l’hélice. Il ne peut être décelé que lorsque l’hélice est en mouvement. En première approximation on y remédie en réalisant l’ équilibrage statique aux différents pas de l’hélice. Une solution rigoureuse exige des installations très importantes ; notamment une immense coquille d’ acier, en deux parties, entre lesquelles il existe un vide absolu dans lequel tourne l’hélice en expérimentation. Il existe un tel appareillage chez Hamilton Standard.
- Déséquilibre aérodynamique. — Ce déséquilibre est provoqué par les faibles différences de forme ou de calage provenant des tolérances de fabrication ou de réglage qui peuvent exister entre les pales d’une même hélice. Ces pales alors fournissent des poussées inégales et absorbent des couples inégaux. Les appareillages d’ essais actuels permettent de déceler ces défauts auxquels on peut remédier.
- Excitation aérodynamique interne. — Il s’ agit là de vibrations qui se produisent entre les pales d’une hélices ; elles ont été décelées sur les hélices à quatre pales ou plus mais non sur les tripales. Elles n’ engendrent aucune réaction sur l’arbre d’hélice.
- Vibrations d’ origines diverses. - Ce sont celles qui se produisent dans les cas fortuits : excitation aérodynamique au passage d’un obstacle, dans la traversée d’une couche d’air turbulente, dans le sillage d’un mobile quelconque.
