La distribution de corde des profils définissant la géométrie des pales de notre hélice ou eolienne est un facteur déterminant des performances de la pale de notre eolienne, hydrolienne, hélice de bateau, helice d'avion ou ventilateur... Dans l' onglet dimensions pale ou aile une série de curseurs permet de modeler la forme de vos pales ou aile dans toutes ses dimensions.

Nous avons vu avec les ailes que les fuites en bout d'aile gênèrent des pertes de portance et une traînée induite qui porte préjudice au rendement, ou finesse de notre aile.

Nos pales d' eolienne ou d'hélice étant des ailes en rotation, il est bien naturel que ce phénomène de pertes en bout de pales soit lui aussi pris en compte dans la forme de notre pale. Nous avons vu dans la description de l' allongement que ces pertes en bout de pales sont d' autant plus importantes que l' allongement de notre aile ou pale est faible.

 

La distribution des cordes doit donc respecter un allongement suffisant pour éviter le gaspillage d'énergie. Une pale d'helice d'hélicopteres. a un allongement si important que les pertes de bout de pales sont très réduites. Les pales d helice ou d' eoliennes devront donc être les plus longues possible pour diminuer les pertes, mais en pratique nous sommes souvent limités en longueur, donc la répartition de la portance doit être faite de manière à ce que le maximum de portance soit concentré le plus loin possible des bouts de l'aile ou de la pale. La forme réalisant au mieux cette condition pour l'aile est l' ellipse, mais ça nous en avons déjà parlé dans l' article sur les ailes en général.

• Pour une aile tournante, comme la pale d'hélice, la vitesse perçue par les éléments de la pale, est composée de la vitesse de rotation, et de la vitesse du fluide devant l'hélice. Ceci implique que la vitesse perçue par un élément en bout de pale est plus importante que la vitesse perçue par un élément proche de l' arbre d'hélice(vitesse apparente).

La formule de la portance:

Portance(2D)(en Newtons)= Cz X surface aile(m²) X Masse volumique fluide(Kg/m3) X ( vitesse fluide²(m/sec)/2).

La portance est directement liée au carré de la vitesse perçue par le profil et a la largeur de l'aile; Si on ne tient pas compte des pertes en bout d'aile, La portance évolue avec le carré de la vitesse. Donc a distribution de corde égale, une aile tournante aura sa portance centrée sur les éléments les plus rapide donc vers le bout.

 

HELICIEL actualise le schéma de distribution de corde et la distribution de la portance qu'il en découle à chaque modification de géométrie. Nous voyons ci dessous une pale d'hélice et sa portance et ensuite la même forme mais appliquée a une aile. Ceci nous montre bien que la répartition de la portance est centrée sur le bout pour l'hélice (car la vitesse relative est plus importante en bout de pale) alors que pour l'aile la répartition de la portance suit la distribution des cordes(car la vitesse relative est constante):

Distribution des cordes et de la portance sur 5 éléments de pale et d'aile(en bleu avec les pertes en bout de pale) d'une hélice (image de gauche) et d'une aile(image de droite) de même forme développée

 

Nous avons vu que la meilleur répartition de la portance était de forme elliptique, pour l'aile ceci correspond donc a une distribution des cordes elliptique, mais pour une hélice, si l'on désire que la portance soit répartie de manière elliptique il nous faut augmenter les cordes des éléments proche de l'axe d'hélice pour compenser la différence de vitesse perçue par les éléments:

Distribution de cordes sur une hélice donnant une concentration de la portance plus loin du bout de pale donc moins de perte en bout de pale.

 

Voici cote a cote une éolienne du commerce dont les formes de pales sont optimisées pour concentrer la portance le plus loin possible du bout afin de diminuer les pertes de bout de pale et une forme d'aile optimisée pour les même effets:

Veillez donc à bien répartir votre distribution de corde pour diminuer au maximum les pertes de bout de pale et ainsi augmenter le rendement de vos hélices. Pour une hélice propulsive la notion de rendement demande une petite précision. qui prend en considération le rendement propulsif

 

voir aussi les pales des helices et des eoliennes

 

La corde de la pale détermine la surface de la pale sur laquelle s' applique la force de portance. Ceci agit donc pour les hélices et hydrofoils en milieu liquide sur les conditions de formation de cavitation