Hélices de paramoteur et tailles - Parapente Pura Vida

J'aimerais expliquer pourquoi une grande hélice est préférable à une petite. En fait, je vais aborder tous les aspects liés aux différents types et modèles d'hélices. Il faut tenir compte de certains paramètres lors de la conception d’une nouvelle hélice : 1. Diamètre 2. Profil 3. Corde 4. Angle d’attaque 5. Nombre de pales. Ces cinq paramètres doivent être équilibrés. Si vous disposez d’une hélice qui fonctionne bien avec un moteur spécifique et que vous souhaitez l’améliorer, il ne suffira pas de modifier un seul paramètre. Vous ne pouvez pas simplement augmenter, par exemple, le diamètre de l’hélice tout en laissant les autres paramètres inchangés, car l’hélice opposera alors davantage de résistance au moteur et celui-ci n’aura pas suffisamment de puissance pour atteindre le régime souhaité.

Diamètre et poussée

La vitesse est l'ennemie de tout ce qui vole, car plus la vitesse est élevée, plus la résistance est grande. L'air se comporte de la même manière au niveau d'une hélice. Si vous essayez de déplacer l'air très rapidement, des tourbillons et des résistances se formeront aux bords du flux d'air. Cela signifie qu'il est plus efficace d'essayer de déplacer un grand volume d'air à une vitesse plus faible qu'un petit volume à une vitesse plus élevée.

Cela signifie que si vous disposez d'une hélice de grand diamètre, celle-ci déplace une grande masse d'air à une vitesse plus faible. Une hélice plus petite ne capte qu'une petite quantité d'air et, pour obtenir la même poussée, il faudra déplacer l'air plus rapidement, ce qui est inefficace.

En paramoteur, une hélice de 125 cm est plus ou moins la norme. Chez Scout Paramotors, nous utilisons une hélice de 132 cm. Pourquoi ? Parce qu’une augmentation relativement faible du diamètre permet d’obtenir une poussée bien plus importante.

De combien encore ? Eh bien, si l'on exclut la zone des pointes et du centre, qui ne contribuent pas à la poussée, la différence au niveau de la zone effective de poussée

entre une hélice de 125 cm et une autre de 132 cm, elle passe à 16%, alors que la différence de diamètre n'est que de 6%.

Cela ne signifie pas qu'une hélice plus grande soit 16% plus efficace, mais presque. Cela signifie plutôt que l'hélice plus grande capte 16% de volume d'air à chaque rotation, ce qui lui permet de déplacer un volume d'air plus important et suffit à le faire circuler à une vitesse moindre.

Comment choisir la taille

Alors, quelle taille d'hélice te faut-il ? Je te conseillerais d'acheter la plus grande possible. Bien sûr, si tu possèdes déjà un paramoteur, tes options seront limitées, mais il faut prévoir un espace de 7 cm de chaque côté, entre les extrémités de l'hélice et la cage, par mesure de sécurité.

Si tu as la possibilité de choisir une cage plus grande, n'hésite pas, à condition de pouvoir bien étendre les bras pour décoller correctement.

Cependant, elle ne doit pas être trop grande. Le rayon de réduction, qui détermine la vitesse de rotation de l'hélice, est un élément important.

Prenons trois exemples : une hélice classique de 125 cm, une autre de 132 cm et une hélice extrême de 150 cm ; toutes équipées du même moteur Moster Plus de Vittorazi de 185 cm³.

Avec un rapport de réduction de 2,68 et un régime maximal de 8 600 tr/min, vous n'obtiendrez qu'à peine 3 200 tr/min.

Avec une hélice de 125 cm, les extrémités tourneront à une vitesse de Mach 0,62 (environ 765 km/h). Avec une hélice de 132 cm, la vitesse est de 0,65. Avec une hélice de 150 cm, la vitesse dépasserait Mach 0,7.

La vitesse idéale pour une hélice est de Mach 0,62. Si la vitesse des extrémités dépasse ce seuil, le bruit devient insupportable.

C'est pour cette raison que notre hélice Scout de 132 cm n'a pas passé le test acoustique en Allemagne, nécessaire à l'homologation. Elle était légèrement plus bruyante que la limite autorisée.

Avec une hélice de 150 cm, il faut modifier le rapport de réduction du moteur pour maintenir un régime bas.

Profil de l'hélice

Il faut ensuite tenir compte du profil. Chaque fabricant et chaque concepteur choisit des profils différents.

Si l'on compare trois modèles courants, la célèbre Helix (helix-propeller.de) présente un profil assez massif ; ensuite, il y a la Scout de 132 cm (scoutparamotor.com), similaire à l'Helix mais plus élancée ; et enfin, l'e-Prop (e-props.fr) présente un profil fin.

Dans un profil, ce n'est pas l'épaisseur qui compte, mais la forme. Le profil relativement élancé de l'e-prop est rendu possible grâce à une technologie de production très intéressante qui permet de les fabriquer aussi fines.

L'autre différence réside également dans la surface plus réduite de l'hélice. Sur l'hélice Scout, celle-ci est rectiligne. C'est e-Prop qui a été le premier à intégrer une courbe dans le profil inférieur.

Au final, il s'agit de trois façons différentes d'obtenir fondamentalement le même résultat.

Pas et angle d'attaque

Le dernier élément à prendre en compte est le pas. Le pas d'une hélice correspond à la distance parcourue par celle-ci en un tour, comme si elle fendait parfaitement l'air. Le pas est déterminé par la corde et l'angle d'attaque de l'hélice.

Chez Scout, nous avons travaillé sur une nouvelle hélice et pris certaines décisions. Nous avons décidé d’utiliser une hélice de plus grand diamètre, 132 cm, qui est la plus grande pouvant être utilisée en toute sécurité sur le châssis Scout, et nous avons choisi un nouveau profil, inspiré en partie de l’e-Prop. Il ne reste plus qu’à déterminer l’angle d’attaque de l’hélice.

Peu importe le temps que vous passez devant l'ordinateur, vous ne saurez jamais quel angle d'attaque utiliser tant que vous n'aurez pas piloté le paramoteur. Lors des essais, nous utilisons des hélices réglables afin de pouvoir modifier l'angle d'attaque et trouver le point optimal.

Si l'angle d'attaque de l'hélice augmente, le pas augmentera également, ce qui entraînera une charge plus importante sur le moteur. Par conséquent, si l'angle d'attaque est trop élevé, le moteur n'aura pas assez de puissance pour atteindre les 8 600 tr/min souhaités.

Si l'angle d'attaque est trop faible, l'hélice ne fonctionnera pas efficacement et le moteur tournera à plus de 8 600 tr/min, ce qui risque de l'endommager.

C'est pourquoi il est important de trouver le point optimal pour faire tourner le moteur correctement.

Une fois que nous, les fabricants, avons trouvé ce point optimal grâce aux essais, la dernière étape consiste à créer une hélice à pas fixe qui soit pratique et facile à utiliser pour le consommateur

• DISTANCE LIBRE ENTRE LES POINTES Quelle que soit l'hélice que vous utilisez, par mesure de sécurité, il doit toujours y avoir 7 cm entre les pointes et la cage. Photo : Scout Paramotors

Essai statique de poussée

Maintenant, comment savoir quelle hélice est meilleure qu'une autre, ou laquelle est la mieux adaptée à votre moteur et à vous-même ? La règle générale est la suivante : plus elle est grande, mieux c'est : une hélice plus grande offre davantage de poussée et un meilleur rendement.

De même, si vous disposez de trois hélices de même taille, comment savoir laquelle est la meilleure ? La méthode la plus courante pour le déterminer consiste à réaliser un essai statique, qui consiste à tester un paramoteur sur un banc d'essai et à mesurer la poussée statique.

Mais en réalité, on n'obtient pas de données fiables ; on ne peut comparer que les données mesurées le même jour, avec le même moteur et les mêmes conditions d'humidité et de pression atmosphérique. Si les mesures sont effectuées à deux jours d'intervalle, elles ne peuvent pas être comparées.

Est-ce utile ? Chez Scout, nous ne réalisons pas d'essais statiques sur les hélices, car cela me semble inutile.

Tests en conditions réelles

Il existe de meilleures façons de comparer les ailes. Lorsque je les teste, la première chose que je souhaite comparer est le taux de montée, qui est très facile à mesurer. Il suffit de décoller le même jour, avec la même aile, le même poids et le même pilote, de relâcher les freins pour ne pas interférer avec le pilotage, puis de mesurer le temps en secondes nécessaire pour monter de 100 m.

C'est la mesure la plus précise de la poussée dynamique que vous obtiendrez. Vous n'obtiendrez pas la valeur de la poussée en kilos, mais le taux de montée, ce qui vous permettra de comparer quelle hélice offre la plus grande poussée un même jour et dans les mêmes conditions.

La deuxième chose qu'il est essentiel de vérifier est la température de la culasse après une montée de 30 secondes à pleine puissance. Le Moster Plus de Vittorazi est un peu sensible aux températures élevées, c'est pourquoi la plupart des hélices sont équipées d'ailettes de refroidissement et qu'il est important de disposer d'un bon système de refroidissement sur le moteur.

Le quatrième aspect concerne le régime moteur nécessaire pour voler en ligne droite, car celui-ci déterminera la consommation de carburant lors des vols de longue distance. Plus il est bas, mieux c'est. Il est conseillé de vérifier la température de la culasse en vol en ligne droite, mais cela ne pose généralement pas de problème.

Les trois hélices que j'ai mentionnées, Helix, e-Prop et Scout, présentent des caractéristiques identiques en termes de taux de montée, de refroidissement à pleine puissance, de régime à vitesse de croisière et de température à vitesse de croisière, et je n'ai pas remarqué de grande différence.

Tu remarqueras notamment une différence au niveau du bruit. Le bruit, mesuré en décibels, joue un rôle important en Allemagne et en Autriche, pays dans lesquels cette mesure fait partie des critères d'homologation.

Notre moteur Scout n'a pas obtenu l'homologation car il dépassait légèrement la limite, peut-être parce que l'hélice est un peu plus grande, ce qui augmente la vitesse des extrémités et rend le bruit plus fort.

J'ai également remarqué une différence de performances en altitude. Lorsque j'ai participé à l'Icarus Trophy aux États-Unis, nous avons effectué plusieurs vols en altitude au-dessus de chaînes de montagnes. J'ai eu l'impression que l'e-Prop offrait des performances légèrement supérieures en altitude. Je n'ai pas pu le mesurer, je ne disposais pas du matériel nécessaire, mais c'est ce que j'ai ressenti.

Enfin, l'accélération, qui dépend du poids de l'hélice. Plus la masse à accélérer est importante, plus il faut fournir d'énergie et plus l'hélice met de temps à atteindre son régime maximal.

À cet égard, l'e-Prop est la plus légère. Cela ne pose pas de problème si votre style de vol consiste à voler à vitesse de croisière et sur de longues distances ; il faut seulement en tenir compte si vous utilisez soudainement beaucoup de puissance, comme c'est le cas en vol de slalom. Dans ce cas, il serait préférable d'utiliser une hélice plus légère.

CARBONE FRAIS : Dans le domaine des profils, ce n’est pas seulement l’épaisseur qui compte, mais aussi la forme. La nouvelle hélice de Scout Paramotors s’inspire du profil de l’e-Prop, qui présente une face inférieure incurvée. Photo : Scout Paramotors

Hélices à trois pales

J'ai essayé quelques hélices à trois pales et j'en suis arrivé à la conclusion que je n'avais pas gagné en poussée. En revanche, il y avait moins de vibrations et le son était excellent !

Le bruit d'une hélice à trois pales est différent. J'avais l'impression qu'elle était plus bruyante, mais ce n'était pas le cas lorsque nous l'avons mesuré. En revanche, le son est impressionnant, comme celui d'une hélice de Moto GP.

L'inconvénient, c'est qu'elles sont évidemment plus chères et plus lourdes que les hélices à deux pales.

Cependant, si vous utilisez un moteur très puissant, comme un Polini 250, il faut un fort débit d’air pour que l’hélice reçoive une puissance suffisante. Le mieux est d’opter pour une hélice plus grande, mais l’envergure des bras constitue une contrainte. D'autres options consistent alors à utiliser des pales plus larges, avec une corde plus importante, à augmenter le nombre de pales ou à accroître l'angle d'attaque.

Pour un moteur puissant, une hélice à quatre pales constitue un bon choix.