Ce qui détermine le nombre de pales des hélices

Dans la photo ci-dessus, l’Antonov AN 70 à 14 pales par moteur, dont huit sur l’hélice avant et six sur l’hélice arrière, ses hélices étant contre rotatives.

Est-ce que l’efficacité de l’hélice dépend de son nombre de pales ?

Les hélices à plus de quatre pales ne sont pas aussi efficaces que celles dont les pales sont quatre ou moins, en raison de la poussée plus faible qui peut résulter des courants d’hélice parasites. Mais de nombreux avions, dont l’ATR-42/72 ont six pales et plus. Quel est le raisonnement et les avantages de cette disposition?

Plus de pales sont moins efficaces. Mais plus de pales produisent une poussée plus élevée, pas plus basse. Plus de pales sont mauvaises pour l’efficacité, mais ce n’est pas l’efficacité qui propulse les avions, c’est la poussée. Plus de pales = plus de poussée avec plus de traînée, ce qui réduit le rendement énergétique. Moins de pales = moins de poussée avec moins de traînée, ce qui augmente l’efficacité énergétique. Dans la mesure du possible, les concepteurs d’aéronefs préfèrent augmenter la poussée en utilisant des pales plus longues. Mais il y a des limites à la longueur des trains d’atterrissage, et donc à la hauteur des moteurs par rapport au sol. Donc, si vous ne pouvez pas avoir des pales plus longues, ajoutez plus de pales.  Idéalement, une hélice ne devrait avoir qu’une seule pale. Chaque pale supplémentaire provoque des perturbations qui interfèrent avec le flux d’air sur les autres pales.

Lorsque la puissance du moteur augmente, la surface du disque d’hélice devrait également croître, mais cette croissance est limitée par la vitesse résultante des pointes des pales. Une fois que la vitesse des pointes de la pale devient supersonique, la traînée à cette section de la pale augmente sans augmentation correspondante de la poussée. Pour éviter cela, la meilleure option suivante est d’augmenter le coefficient de solidité de l’hélice, appelé aussi ratio d’activité. Ceci est fait en augmentant la longueur de la pale ou le nombre de pales.

Ne vous méprenez pas, c’est mauvais pour l’efficacité. Mais s’il y a assez de puissance disponible, l’ajout de plus de pales est le meilleur moyen de transformer la puissance du moteur en poussée.

Prenez le Supermarine Spitfire :

• Le prototype, propulsé par le Rolls-Royce PV-12 de 1 030 chevaux, avait une hélice à deux pales.
• À partir du Mk II, une hélice à trois pales a été montée pour accommoder la puissance croissante du RR Merlin (1 470 ch pour le Spitfire Mk V).
• Avec le Mk IX, une hélice à quatre pales était nécessaire pour les 1 575 ch du Merlin 61 suralimenté.
• Depuis le Mk XII, la puissance des Rolls-Royce Griffon a nécessité une hélice à cinq pales. La puissance du moteur est passée de 1735 ch à 2300 ch pour la dernière variante, le Mk XXIV.

Dans la photo ci-dessous, l’Antonov AN 32 à seulement quatre pales par moteur, ses moteurs étant moins puissants que ceux de l’Antonov AN 70, dont photo en haut.