L'hélice propulsive: le rendement propulsif optimal:

Laissée pour compte car elle semblait dépassée par les réacteurs ou les hydrojets , avec la recherche d'économie, l' hélice de propulsion de bateau et avions redevient une solution technique de premier plan. Le réacteur était symbole de puissance et de modernité mais son faible rendement (20 à 30 % max) fait que l'hélice revient au devant de la scene avec ses 80 a 95 % de rendement pour l'hélice contra rotative!

Avant d'évoquer les particularités des hélices marines ou aériennes, introduisons quelques notions qui nous aideront à mieux comprendre le fonctionnement des helices propulsive (avions , bateaux , ventilations)

Une hélice de bateau , une helice d'avion ou des hélices de ventilation, auront des formes différentes car les contraintes d'implantation et le fluide ambiant diffèrent, mais les principes génerant la force propulsive, expliqués ici, sont identiques.

Quel que soit le fluide, air ou eau, l'hélice de propulsion (ou de traction) utilise le phénomène de réaction pour appliquer une poussée au véhicule. La force appliquée au fluide est égale et opposée à la force appliquée sur l'axe d'hélice.

Comme Newton nous l'a expliqué, la force est égale au produit de la masse par l' accélération F= M x A

La force de poussée sera donc proportionnelle à la masse de fluide accéléré. Pour générer la même force nous pouvons:

Accélérer faiblement une grande quantité de fluide. Hélice de grande taille génerant peu de portance relative à la surface de la pale) ce cas correspond à une hélice faiblement chargée.

Accélérer beaucoup une petite quantité de fluide. (Hélice de petite taille générant beaucoup de portance relative a la surface de la pale) ce cas correspond à une hélice fortement chargée.

• Une petite histoire pour imager cette relation entre masse et accéleration; Faisons une course de canoé. Comme rame on à le choix entre une pelle à pizza et une cuillère a café. Sachant qu'en appuyant fort sur la pelle à pizza, ou en ramant très rapidement avec la petite cuillère, nous dépenserons la même quantité d'énergie.

à votre avis qui va gaspiller le plus d'énergie en fuites autour de la surface transmettant la force au fluide? ,celui qui rame à toute vitesse avec une petite cuillère ou celui qui choisi la pelle à pizza? Vous choisissez quoi par instinct sans réfléchir?

 

Là c'est de la triche, il rame à toute vitesse avec une pelle à pizza!

Tout ça pour dire que plus l'hélice est grande, moins il y aura de fuites et mieux on se portera. Ceci est vrai pour les hélices de bateau, les helices d'avion ou des hélices de ventilation. Un autre point de vue plus théorique mais tres important nous permet aussi d'évaluer la rentabilité de notre effort par rapport à la vitesse de déplacement: le rendement propulsif.

voir: Vitesse de rotation , vitesse fluide et diamètre d'hélice: