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PB0_Foxy

Le pas d'hélice dans BOS

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Le but de ce topic est d'aider les gens à comprendre le fonctionnement et l'utilité du pas d'hélice.
 
Dans ce topic, nous allons abordé 3 types d'hélices:

  • l'hélice à calage fixe
  • l'hélice à calage variable
  • l'hélice à vitesse constante
  • l'exception allemande

l'hélice à calage fixe 
C'est le type d'hélice qui était utilisé sur les avions de la première guerre mondiale. Sur ce modèle d'hélice, il est impossible de modifier le calage des pales.
Le constructeur opte alors pour un compromis qui permettra d'avoir des performances "correctes" dans toutes les phases de vols (décollage, montée, croisière etc ...)
En effet, une hélice doté d'un calage à petit pas sera optimale pour le décollage et la basse vitesse tandis qu'une hélice doté d'un calage à grand pas sera plus adapté pour le vol en croisière mais nécessitera plus de distance pour le décollage par exemple.
On comprend donc aisément que ce type d'hélice est relativement contraignante et ne permet pas d'exploiter au mieux la puissance du moteur.
 
Cette hélice peux se comparer à une voiture équiper d'une boite de vitesse à une seule vitesse.
 
l'hélice à calage variable 
La problématique de l'hélice à calage fixe à très rapidement amené les constructeurs à effectuer la recherche d'une hélice apportant un rendement satisfaisant et ce dans toutes les phases de vols !
Ils ont alors étudié dans un premier temps les hélices à 2 position (cas des premiers spitfire et hurricane que vous trouverez dans clodo - aucun avion n'est doté de ce système dans BOS)
Le pilote avait alors le choix entre 2 positions, petit pas ou grand pas. Il lui suffisait alors de mettre l'hélice dans le calage souhaité en fonction de sa phase de vol.
 
post-605-0-32408800-1399729249_thumb.jpg pas_helice.jpg
 
Très rapidement on à donner plus de liberté à ce système et on a permis au pilote d'agir sur toute la plage du calage de l'hélice.
On passe alors d'une hélice à 2 positions à une hélice doté d'une multitude de positions. Par exemple si l'hélice à un calage pouvant aller de 22° à 90° (position drapeau) , le pilote pourra la régler exactement comme il le souhaite . Il pourrait notamment caler l'hélice à 27° , 55°, 78° etc ...
 
Ce type d'hélice est une grosse évolution, on peux la comparer à une voiture à boite de vitesse manuelle et à plusieurs rapport.
Les hélices à 2 positions se comportent comme une voiture à 2 vitesses, la première pour démarrer et fournir la traction et la seconde pour aller plus vite. Les autres hélices à calage variable (celle ou le pilote peux caler l'hélice exactement comme il le souhaite) peuvent être comparer à des voitures à boite de vitesses manuelles de 6 rapports (voir même beaucoup plus puisque l'hélice peux adopter un nombre de calage infini entre le petit et le grand pas)
 
 
l'hélice à vitesse constante
L'hélice à vitesse constante à été inventé pour palier aux problèmes de l'hélice à calage variable.
En effet le système d'hélice à calage variable présente un gros défaut. Si on se trouve par exemple en croisière avec le moteur à 2000 trs/mn et que l'on décide de piquer, alors le moteur va prendre des tours et on risque même de le faire passer en sur-régime.
On peux tout à fait faire l'analogie avec une voiture d'ailleurs ... Si vous êtes en 5 ème sur l'autoroute et qu'une grosse descente se présente, le moteur prends des tours.
 
Pour diminuer la charge de travaille du pilote et améliorer le rendement de l'hélice tout en protégeant le moteur, on à créer l'hélice à vitesse constante.
Le pilote n'agit plus directement sur le calage de l'hélice.
En fait il affiche un régime souhaité et un régulateur se charge de le maintenir. Ainsi si le pilote à afficher 2000 trs/mn et qu'il pique, le régulateur de pas d'hélice augmentera le pas automatiquement pour garder le régime moteur à 2000 trs/ mn.
 
On peux comparer ce type d'hélice au fonctionnement d'une voiture à boite de vitesse automatique. D'ailleurs, si on reste dans l'analogie avec les voitures, la manette d'hélice se comportera alors comme votre levier de boite auto à savoir que vous pourrez passer en mode éco (RPM assez bas) ou en mode sport (RPM assez haut)
Les valeurs de RPM à respecter en fonction des phases de vols sont donnés par le constructeur dans le manuel de vol. Ainsi il y aura un nombre de rpm idéal pour la montée, pour la croisière, pour le vol économique, ou encore pour le combat.

Ces valeurs sont différentes d'un avion à l'autre en fonction des rendements des hélices et des moteurs.
 
post-605-0-12645000-1399735415_thumb.jpg
 
 
L'exception allemande 
Le bf109 et le Fw190 utilise une hélice à vitesse constante légèrement différente !
En effet sur ces avions, le pilote ne dispose que d'une seule manette pour gérer son moteur contrairement aux avions classiques qui disposent d'une manette de gaz et d'une manette d'hélice.
Ceci simplifie encore l'utilisation de l'avion permettant au pilote de se concentrer sur sa mission.
 
En fait sur ces avions, il existe 2 modes de fonctionnement de l'hélice. Automatique ou manuel.

  • En mode automatique, pour une position manette, correspond un régime moteur bien précis. Ainsi le pilote ne risque pas d'emmener le moteur en sur-régime ou d'exercer trop de contraintes sur le moteur.
  • En mode manuel, on se retrouve dans un mode de fonctionnement d'une hélice à calage variable ! Le pilote décide manuellement via le bouton situé sous son pouce sur la manette des gaz comment il cale l'hélice. En croisière et afin de réduire la consommation de carburant ce mode était activé dans le but de réduire les rpm. Il servait aussi en cas de défaillance du mode de calage automatique

Techniquement, le mode auto était gérer par un capteur de pression d'huile qui pilotait le régulateur électrique de pas d'hélice. Le mode manuel lui intervenait directement sur le régulateur électrique

quelques schémas pour voir à quoi ça ressemble:

 

Le fameux régulateur électrique

vdmhydraulicelectric.jpg

 

Sur cette vue on ne voit pas le régulateur électrique ci-dessus, mais on voit bien le teleflex entraîner par ce même moteur (repère C). 

Il entraîne ensuite une couronne d'engrenage qui fini par changer le calage de chaque pales.

post-605-0-93914000-1399738325_thumb.jpg

 

post-605-0-08103500-1399738341_thumb.jpg

 

Et enfin voici une jolie photo de tout cette ensemble démonté

 post-605-0-86778800-1399738334_thumb.jpg

 

 

 

Conclusion:

Dans BOS tout les avions sont équipés de CSP (constant speed propeller) à savoir hélice à vitesse constante

.

D'une manière générale, on obtiendra la vitesse maximale avec la manette des gaz à fond et les RPM à fond.

Cependant, si vous voulez volez durant une longue période à grande vitesse, maintenez le palier et réduisez doucement les rpm . Vous constaterez que vous ne perdrez pas forcément beaucoup de vitesse.

Cela vous permettra par contre d'économiser du carburant, et de moins faire chauffer vos moteurs. Vous pourrez donc commencer à fermer vos radiateurs ce qui à terme vous permettra même d'aller plus vite.

Par exemple, faites un essai, voler en radada en Pe-2 à 2700 rpm gaz à fond. Une fois la vitesse max atteinte réduisez à 2100 rpm toujours gaz à fond. Regarder comment réagis votre vitesse à l'anémo

 

Les Bf109 et le Fw190 sont des exceptions, en automatique il n'y a aucune question à se poser.

En mode manuel par contre, n'oubliez pas que leurs hélices fonctionnent comme étant des hélices à calage variables (lorsque vous utiliserez ce mode attention donc aux sur-régimes dans les piqués)

N'utiliser ce mode manuel qu'en croisière pour réduire les RPM et économiser du carburant.

 

 

 

Annexes :

 

Vue des commandes du pas d'hélices en manuel sur le Bf109

 

pas_helice_109.jpg

 

pas_helice_109-2.jpg

 

Touches par défauts sur un clavier AZERTY :

mode du pas d'hélice Auto/Manuel (propeller pitch control) : R-shift + P

augmentation du pas d'hélice (Propellers high pitch) : R-shift + =  (maintenir appuyer jusqu'à la valeur désirée)

diminution du pas d'hélice (Propellers low pitch): R-shift + )  (maintenir appuyer jusqu'à la valeur désirée)

 

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Un grand merci pour cette explication très instructive... :good:

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j'ai essayé d'être clair mais ce n'est pas toujours simple.  :biggrin:

j'ajouterai surement des infos un peu plus tard dans ce topic pour le compléter

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Merci Foxy!!!!!!

 

Après lecture de ton post, je viens de décider de reprendre des études (sur le tard) d'aéronautique ..........je reviendrais voler sur BOS après avoir obtenu (peut être) mon diplôme !!!

 

 

:P:biggrin:

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Question: Si je vole à 550 km/h et que je veux maintenir ou augmenter ma vitesse, est-ce que diminuer le tour-minute pas d'hélice est une bonne idée. Pour reprendre l'analogie de la voiture, quand j'ai suffisamment de vitesse, je passe une vitesse supérieure. Fait-on la même chose avec un avion?

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Je crois comprendre ce que tu veux dire avec ton analogie pas d'hélice avion/boite vitesse voiture; mais comme l'expliquait Foxy dans le message primaire, si tu veux maintenir ta vitesse, ou mieux l'augmenter en baissant les tr/min de ton hélice, sans augmenter la pression d'admission, tout en diminuant ta consommation il te faudra fermer un peu tes volets (sur les d'avions russes, je ne pratique pas les avions allemands).  :wacko:

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Comme l'explique très bien l'article de Foxy, les avions du jeu (hormis pour le Bf109 et le Fw190) disposent d'une hélice à vitesse constante. Pour ce type d'hélice, l'analogie avec une boite de vitesse manuelle ne fonctionne pas.

Quand tu veux augmenter ta vitesse, il faut passer plus de puissance, ce qui passe par un régime moteur (tr/mn) plus élevé.

 

Le seul cas ou cela n'est pas vrai est en piqué, ou à un moment donné, si l'hélice tourne très vite, sa trainée induite croit plus rapidement que la poussée. En piqué, il y a donc intérêt, une fois que l'avion a pris assez de vitesse, à réduire les tr/minutes. (dans tous les cas il faut le faire, sinon on risque d'avoir un moteur qui tourne en sur-vitesse, ce qui risque de le faire serrer).

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Juste un petit Up pour Foxy

 

Est-il possible d'avoir l'image du régulateur électrique (image absente) ?

 

Merci d'avance ;)

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dito... bien écrit, meme si je changerais la "boite automatique" des voitures (avec des incréments définis) contre une boite sans incréments définis comme ci-dessous,

 

mais pour l'utilisateur l'effet est me mème- il n'a rien a gérer, les capteurs gèrent et règlent.
 

Beau travail!

imgf0001.png

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Je vais essayer de te retrouver çà à l'occasion même si au final ce n'est pas très important.

 

Pour l'image de la boite auto, j'aurai pu effectivement choisir comme tu le soulignes une boite CVT (Continuously variable transmission) d'autant plus que c'est ce que j'ai dans mon Audi ... mais peu de gens savent de quoi il s'agit.

Après effectivement l'hélice à vitesse constante s'apparente plus à une CVT qu'à une boite auto classique.

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question idiote:

le pas d'hélice allemand & russe ont un sens différent => on a un réel avantage dans un combat tournoyant à aller dans le sens du pas d'hélice?

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Je pense que tu confond pas d'hélice et couple moteur, le pas d'hélice c'est l'incidence des pales d'hélices.

Quand l'incidence est nul on dit que l'hélice est en "drapeau" (elle brasse dans le vide) sur certains avions modernes cette incidence peut être négative(reverse) l'hélice tractrice devient alors propulsive et permet de freiner l'avion à l'atterrissage.

Le couple du groupe motopropulseur entraîne l'avion en roulis dans le sens opposé, c'est-à-dire en roulis vers la gauche si l'hélice tourne à droite, le souffle hélicoïdal de l'hélice vient frapper la dérive et entraîne l'avion en lacet à gauche.

Encore aujourd'hui les pilotes de voltige utilisent le couple moteur dans leur programme, donc oui il vaut mieux engager un combat tournoyant dans le sens du couple moteur.

C'est un peu succinct comme explications mais tu pourra trouver sur internet de nombreux articles sur le sujet.

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