Conflit de théorie sur les hélices, qui a raison ?

[nlc]

Bonjour à tous, c'est mon premier message ici !

J'ai un conflit théorique sur les hélices avec un ami et je souhaiterais savoir qui a raison, et avec les bonnes explications.

Le conflit théorique concerne l'hélice en mode moulinet, et concerne uniquement une hélice de type pas fixe.

On considère que l’aéronef est à sa vitesse de croisière, par exemple 50m/s, et que le moteur fournit de la puissance à l'hélice, qui tourne à disons 2000rpm, et qui tracte donc à la vitesse de croisière.

On considère une casse de la transmission avec l'hélice qui se retrouve alors en mode moulinet, que l'on considère parfait sans frottement de roulements ou autre, et avec la même vitesse aéronef de 50m/s. Il me certifie que le régime hélice augmenterait plus haut que les 2000rpm du mode traction lorsqu'on est en vol croisière (donc lorsque le moteur fournit de la puissance à l'hélice).

Pour ma part je considère que c'est strictement impossible, et que même en moulinet parfait, le régime hélice ne pourra en aucun cas dépasser le régime que l'on aurait en mode transparence (avec le moteur qui fournit la puissance qui permet d'avoir l'hélice en transparence, sans traction ni freinage).

C'est à dire que je considère qu'on ne pourrait avoir que cette logique, à vitesse de l'aéronef constante :

RPM moulinet pur < RPM transparence < RPM mode traction vol croisière.

Pour moi ce qu'il se passe en moulinet c'est que la vitesse relative de l'avion avec la composante de vitesse de rotation hélice fait que l'incidence de la pale se retrouve négative, ce qui va effectivement la faire accélérer.
Mais si elle accélère, la composante de vitesse de rotation augmente, ce qui fait que la résultante de l'incidence ramène cette incidence pale vers l'incidence nulle, donc celle où il n'y a ni poussée ni freinage. Le régime se stabilisant alors à une vitesse un peu inférieure à la vitesse en mode transparence, car on doit aussi vaincre la trainée de l'hélice.

Dans ce cas on extrait de l'énergie de l'avancement et on freine l’équivalent de l'énergie qu'il faut pour contrer la traînée propre de l'hélice à ce régime.

Qui a raison ?

[wove]

Bonjour,
Quand l'hélice tourne plus vite que la vitesse de transparence, cela engendre qu'elle "tire" l'avion vers l'avant (vol en croisière, par exemple).
En mode moulinet : SI l'hélice tournait plus vite que la vitesse de transparence, cela voudrait dire aussi qu'elle tirerait l'avion vers l'avant. Impossible : en mode moulinet, au contraire, l'hélice freine l'avion.

Ta conclusion est donc la bonne : en moulinet, l'hélice tourne moins vite que la vitesse de transparence, et à fortiori moins vite que la vitesse en croisière.

Je serais curieux de savoir quel raisonnement pourrait faire penser l'inverse ?

Bon moulinage !

[nlc]

Justement je n'arrive pas à comprendre son raisonnement.
En fait j'ai l'impression qu'en mode moulinet il ne prend pas en compte la trainée de l'hélice qui provoque un couple résistant.

[Ramel]

Salut, si sa théorie était bonne, ça voudrait dire que le moteur en vol à 50m/s serait un frein qui ralentit l'hélice.

[Bob01]

Dans les suppositions de départ, comment l'avion peut-il continuer à voler à 50 m/s si l'hélice ne fournit plus de traction ?
En descente, oui bien sûr, mais pas pour longtemps...

Dans le livre de référence sur les bimoteurs légers (Pierre Bonneau), il est écrit que sur un bi de 2 x 500 cv, une hélice en moulinet absorbe l'équivalent de 75 cv.
S'il est possible de bloquer la rotation de l'hélice, la résistance n'est plus que de 35 cv.
Si l'hélice est en drapeau, il n'y a plus que 10 cv absorbés !

[nlc]

Dans les suppositions de départ, comment l'avion peut-il continuer à voler à 50 m/s si l'hélice ne fournit plus de traction ?
En descente, oui bien sûr, mais pas pour longtemps...

Oui on suppose la vitesse fixe. Comme si on faisait le test en soufflerie quoi.

Dans le livre de référence sur les bimoteurs légers (Pierre Bonneau), il est écrit que sur un bi de 2 x 500 cv, une hélice en moulinet absorbe l'équivalent de 75 cv.

Très interessant, mais s'agit-il d'un moulinet pur (hélice totalement libre), où moteur au ralenti qui serait alors entraîné par l'hélice ?

S'il est possible de bloquer la rotation de l'hélice, la résistance n'est plus que de 35 cv.
Si l'hélice est en drapeau, il n'y a plus que 10 cv absorbés !

Oui c'est tout l’intérêt du mode drapeau, mais la question qui nous concerne c'est hélice pas fixe, pas de possibilité de mise en drapeau.

Si vous une vitesse constante donnée la transmission casse et que l'hélice se retrouve en moulinet pur sans aucun frottement de roulement, pour moi on a la logique suivante :

RPM moulinet pur (transmission cassée hélice en totale roue libre) < RPM transparence (transmission opérationnelle) < RPM mode traction vol croisière (transmission opérationnelle)

[nlc]

J'ai même fait une expérimentation concrète pour vérifier la théorie. Elle me donne raison mais il considère que l'expérience n'est pas représentative par rapport au nombre de reynolds de l'hélice ou de la viscosité de l'air à cette échelle.

montage_moulinet.jpeg

montage_moulinet_image.jpeg

moutage_moulinet_resultats.png

[wove]

J'ai même fait une expérimentation concrète pour vérifier la théorie. Elle me donne raison mais il considère que [...]

Parfois, même quand ils se trompent, il faut savoir laisser les amis heureux avec leurs croyances et ne pas les contrarier inutilement avec la vérité, tant que cela ne nuit à personne

[nlc]

Je sais bien, mais le problème c'est que ce sujet est très important pour le projet sur lequel je travaille en ce moment. Je dois prendre en compte chaque cas de défaillance pour analyser les conséquences possibles.
Le mode moulinet pur est un mode de défaillance possible, je dois absolument savoir ce qu'il se passe exactement dans cette configuration.

[Yankeeromeo]

Très interessant, mais s'agit-il d'un moulinet pur (hélice totalement libre), où moteur au ralenti qui serait alors entraîné par l'hélice ?

A moins que l'arbre d'hélice soit cassé, le moteur (au ralenti, ou arrêté) est toujours entraîné pas l'hélice... ce qui crée une résistance due aux frottements. Je sais que tu les aurais éliminés, mais cette abstraction théorique ne peut pas arriver en situation réelle...
Le moteur est soit au ralenti, soit arrêté (mais tourne librement), soit bloqué.

[wove]

(Remarque : je ne sais pas si ton montage expérimental permet de répondre exactement à la question que tu te poses au départ. Mais bravo en tout cas pour ce montage !)

Si je comprends bien, ta question est de comparer la vitesse de rotation de l'hélice, pour une même vitesse de déplacement de l'avion, quand :
- l'hélice est tractive, entraînée par la puissance moteur sur le vol en palier,
- l'hélice est en transparence (donc forcément avec un filet de gaz moteur pour compenser sa traînée, et l'avion en descente pour garder la vitesse)
- l'hélice est en moulinet "pur" (non reliée au moteur !), et donc freinante (et donc l'avion encore un peu plus en descente pour garder la vitesse).

Pour répondre :
- Tu as établi un raisonnement théorique simple et robuste pour arriver à une conclusion.
- Ton ami te "certifie" une réponse contraire, ce qui te met le doute.

Pour lever le doute, le mieux est de demander à ton ami quelles sont les raisons qui l'amènent à une conclusion contraire.
Puis d'évaluer (avec l'aide de ce forum si besoin) si ces raisons sont farfelues, ou solides et vérifiables, ou plutôt entâchées d'une erreur identifiable (c'est le cas idéal).

Tiens nous au courant !

[sonex710]

Bonjour NLC,
Ton raisonnement est juste.
Le fonctionnement des hélices est analysé dans le rapport NACA640, qui décrit des mesures de traction, puissance et de rendement en fonction du coefficient de vitesse (V/N.D). Ce rapport a été traduit en français par l'association Inter-Action.
http://inter.action.free.fr/

[nlc]

Bonjour à tous,

Merci pour vos retours !

Ce qui est rigolo c'est qu'à présent, un autre ami qui était d'accord avec moi sur le fait que régime moulinet pur < régime transparence < régime traction, n'a pas la même explication que moi sur la raison du POURQUOI le régime moulinet est plus faible, et pourquoi il freine l'avion

C'est passionnant ces réflexions !

[wove]

oui, l'aviation offre des sujets passionnants de réflexion !
Et comme souvent, il peut y avoir plusieurs chemins possibles pour étudier un problème technique, tout en arrivant à la bonne conclusion de manière rigoureuse.
(et les autres chemins semés d'erreurs nous font grandir quand on s'en rend compte )

[Yankeeromeo]