L’HELICE / LES HELICES

✈️ 1. Comment fonctionne une hélice d’avion léger ?

Une hélice d’avion agit comme une aile tournante.
Chaque pale possède un profil aérodynamique semblable à celui d’une aile. Lorsque le moteur fait tourner l’hélice :

Les pales génèrent une portance, mais orientée horizontalement.
Cette portance crée une traînée propulsive, c’est-à-dire une poussée vers l’avant.
L’air est accéléré vers l’arrière → l’avion est poussé vers l’avant (principe d’action/réaction).

Les facteurs qui influencent la poussée

La vitesse de rotation (RPM)
Le pas de l’hélice (angle des pales)
Le diamètre de l’hélice
La vitesse de l’avion dans l’air

✈️ 2. Les principaux types d’hélices

✔️ A. Hélice à pas fixe

Les pales ont un angle constant, défini à la fabrication.
Simple, légère, fiable, moins coûteuse.
Compromis entre performance au décollage et en croisière.

Types :

Pas court (climb prop) → meilleure traction au décollage et montée, mais moins efficace en croisière.
Pas long (cruise prop) → meilleure vitesse en croisière, décollage plus long.

✔️ C. Hélice à pas variable en vol

Le pilote ou un système automatique modifie le pas en vol.

Deux sous-types :

1) Pas variable simple (variable pitch)

Le pilote ajuste le pas pour optimiser traction ou vitesse.
L’angle des pales change grâce à un mécanisme (hydraulique, électrique ou centrifuge).

2) Hélice à vitesse constante (constant speed propeller)

Le système ajuste automatiquement le pas pour maintenir un régime moteur constant.
Le pilote sélectionne un régime (RPM), le régulateur modifie le pas pour le maintenir.
Très efficace → meilleures performances et consommation optimisée.

✈️ 3. Que signifie le “pas” de l’hélice ?

✔️ Le pas correspond à l’angle des pales, qui détermine :

la quantité d’air déplacée à chaque tour,
la “vitesse d’avancement théorique” pour un tour d’hélice.

On peut comparer cela aux vitesses d’un vélo :

Pas court (petit braquet)
Beaucoup de tours, forte traction, bon pour décoller, mais faible vitesse max.
Pas long (grand braquet)
Transmission plus “dure”, moins de traction à basse vitesse mais excellente efficacité en croisière.

✈️ 4. Comment fonctionne une hélice à pas variable ?

Le mécanisme varie selon les modèles, mais le principe général est le suivant :

A. Mécanisme hydraulique (le plus courant sur avions certifiés)

Un régulateur d’hélice utilise la pression d’huile pour tourner les pales.
Un flyweight governor compare le régime réel au régime souhaité.
Si l’hélice tourne trop vite : il augmente le pas, ce qui ralentit la rotation.
Si l’hélice tourne trop lentement : il diminue le pas, ce qui accélère la rotation.

B. Mécanisme électrique (courant en ULM)

Un moteur électrique modifie l’angle des pales via un réducteur.

C. Mécanisme centrifuge + volets aérodynamiques

Utilise les forces centrifuges pour augmenter/diminuer le pas naturellement.
Systèmes simples et légers, typiques des hélices ULM.

✈️ 5. Résumé simple

Type d’hélice	Fonctionnement	Avantages	Inconvénients
Pas fixe	Angle constant	Simple, fiable, pas cher	Performance moyenne
Réglable au sol	Angle modifiable avant vol	Optimisation selon mission	Pas réglable en vol
Variable en vol	Angle ajustable en vol	Performances maximales	Complexe, plus coûteux
Vitesse constante	Maintient un RPM fixe	Optimale partout	Système complexe

LES EFFETS DE L’HELICE

✈️ 1. Les effets aérodynamiques principaux induits par une hélice

Une hélice qui tourne génère plus que de la poussée. Elle modifie également les flux d’air autour de l’avion et crée des moments parasites que le pilote doit gérer.

Les quatre effets majeurs sont :

Le souffle hélicoïdal (spiral slipstream)
L’effet gyroscopique (gyroscopic precession)
L’asymétrie de traction (P-factor)
Le couple de renversement

Leur intensité dépend du pas de l’hélice et de la vitesse de l’avion.

✈️ 2. Le souffle hélicoïdal (spiral slipstream)

🌀 Définition

L’hélice accélère l’air en spirale autour du fuselage.
À basse vitesse, ce flux « tape » asymétriquement la dérive.

🛩️ Effet typique

Sur la plupart des avions à hélice tournant dans le sens horaire (vu du cockpit) :
→ la spirale d’air frappe le côté gauche de la dérive.
→ Cela pousse la dérive à droite et fait pivoter le nez à gauche.

Intensité selon :

Vitesse faible → très fort (décollage, montée)
Vitesse élevée → quasi nul
Pas fort / forte puissance → souffle plus énergique
Pas faible / bas régime → effet réduit

✦ Bon usage

Lors du décollage → anticiper avec du pied droit.
Stabilise partiellement en montée si bien compensé.

✦ Mauvais usage

Mauvaise compensation = dérive latérale importante, risque de sortie de piste.

✈️ 3. L’asymétrie de traction (P-factor)

🛩️ Définition

En forte incidence, le disque d’hélice n’est plus perpendiculaire à la trajectoire :

La pale descendante a un angle d’attaque plus élevé → elle génère plus de traction
La pale montante a un angle plus faible

→ Résultat : poussée décalée latéralement → le nez tire à gauche (moteur horaire).

Intensité selon :

Grande incidence → fort (montée, basse vitesse)
Pleine puissance → fort
Pas long → accentué (pales attaquent plus fort)
Croisière → presque nul

✦ Bon usage

Peu utile, c’est un effet parasite. Juste à contrer au pied.

✦ Mauvais usage

Si mal compensé, l’avion tend à :
- dévier latéralement,
- nécessiter des ailerons → perte d’efficacité,
- créer un dérapage dissymétrique dangereux proche du décrochage.

✈️ 4. Le couple de renversement (torque effect)

🌀 Définition

Le moteur et l’hélice tournent vers la droite → réaction : l’avion veut rouler à gauche (loi action/réaction).

Intensité selon :

Forte puissance
RPM élevé
Pas faible (car hélice tourne plus vite)
Basse vitesse (ailerons peu efficaces)

✦ Bon usage

Anticiper au décollage, garder les ailes horizontales.

✦ Mauvais usage

À basse vitesse : peut faire basculer l’avion et créer une inclinaison involontaire.

✈️ 5. L’effet gyroscopique

🌀 Définition

L’hélice agit comme un gyroscope.
Si on modifie rapidement l’assiette (cabrer/piquer), cela crée un couple perpendiculaire.

Surtout présent :

sur avion avec hélice lourde,
sur moteurs rotatifs ou puissants,
en manœuvres rapides.

Exemple :

Sur un moteur tournant à droite :

Tirer le manche = la force gyroscopique va provoquer un lacet à droite.

✈️ 6. Influence du pas de l’hélice sur ces effets

Type de pas	Effet principal	Incidences
Pas court (climb)	Hélice tourne vite → forte traction à bas régime	↗ souffle hélicoïdal, ↗ couple de renversement, ↗ P-factor
Pas long (cruise)	Hélice tourne plus lentement pour la même puissance	↘ effets parasites, mais ↗ P-factor en forte incidence
Pas variable	Optimisation continue	Le pilote peut réduire les effets en réglant le régime

✈️ 7. À différentes phases de vol

🛫 Décollage (pleine puissance, basse vitesse)

→ Tous les effets sont maximaux :

fort souffle hélicoïdal
fort couple
fort P-factor
compensation pied droit indispensable

🛩️ Montée

→ P-factor dominant (forte incidence)
→ Soufle hélicoïdal toujours actif

🧭 Croisière

→ Effets presque nuls (vitesse élevée, faible puissance)

🛬 Approche

→ Effets faibles sauf changement brusque de puissance → gyroscopique possible

✈️ 8. Bonnes pratiques pour minimiser les effets indésirables

Utiliser le pied pour garder le vol coordonné (bille centrée).
Appliquer progressivement la puissance.
En pas variable :
→ adapter RPM/pas pour limiter l’excès de couple.
Sur hélice pas fixe :
→ comprendre le comportement de son avion en montée (prop climb) vs croisière (prop cruise).
Ne pas compenser aux ailerons ce qui doit être corrigé au pied.

✈️ 9. Résumé

Bas régime / haute vitesse : effets faibles
Haut régime / basse vitesse : effets maximum
Pas court : augmente les effets parasites
Pas long : réduit couple et spirale mais augmente P-factor en montée