Qu'elle soit destinée à capter de l'énergie, ou à propulser un fluide(ou un véhicule), la construction d'une helice nécéssite une approche concrete qui associe, la prédiction des performances, et la définition géométrique de la pale permettant d'éditer les plans ou le modèle 3D.

Le cheminement des méthodes de calcul et de conception d' hélices, nous montre que les methodes sont diverses, mais celle qui a permis aux hommes de décoller, predisait les performances à partir d'une géométrie de profil:

Les freres Wright avaient effectué une serie de tests de profils miniatures en soufflerie qui leur permis de calculer, d'extrapoler, les performances de leurs ailes. Il connaisaient donc la poussée à produire pour compenser la trainée de leurs ailes, une poussée produite par 2 hélices. Le rendement des hélices était d'autant plus important, qu'il ne disposaient pas de la puissance dont les moteurs disposent aujourd'hui. Le vol autonome était innaccessible du fait de l'impossibilité de pouvoir générer la poussée nécéssaire avec un moteur embarqué de poids raisonnable. Trouver un moteur au meilleur rapport poids puissance possible était primordial, mais gaspiller cette puissance avec un mauvais rendement d'hélice était exclus!

 

 

1904: Un moteur, des ailes, des hélices... et une méthode!

L'hélice peut être considérée comme une aile tournante car, comme une aile, elle utilise la portance de ses pales pour générer de la poussée. L'idée d'utiliser leur méthode de prédiction de forme et de performance d'aile, et de la transposer à l'hélice était elle naturelle?, géniale?...En tout cas, les freres wright ont décidés de considerer l'hélice comme un aile tournante, ils ont extraplolé, et ils ont décollé. Les methodes modernes de calcul d'hélice étaient nées:

Pour appliquer les performances des profils de l'aile à la pale, il faut tout de même tenir compte de certaines differences. Suivant la distance, de l'axe au point observé sur la pale, la vitesse apparente percue au point observé varie. Il est donc necéssaire de calculer les performances de l'hélice en tenant compte de ces variations de vitesse.

Un découpage de la pale en tranches, allant du pied au bout de pale, nous permet d'étudier les éléments de pale aux vitesses relatives à chaque position sur le rayon. L'experience nous dit qu'un decoupage de la pale superieur a 10 éléments ne nous apporte pas beaucoup de gain en précision et augmente considerablement les temps de calculs...

La portance et la trainée de chaque élément est donc calculée en fonction des vitesses relatives des éléments. La projection des trainées et portances, en couple et poussée, est utilisée pour déterminer ensuite les performances globales de l'hélice.Cette méthode basique de l'élément de pale est couplée a d'autre methodes pour prendre en compte les vitesses induites. La méthode des éléments de pale, combinée à la théorie tourbillonnaire , utilise des bases de données de performances des profils, pour résoudre le systeme d'équation nous donnant les performances de notre hélice.