L'hélice par F-AVSK
L'hélice a été le premier système de propulsion en aviation et reste encore utilisée pour les avions ne nécessitant pas de grandes vitesses de translation.
Schématiquement, une hélice d’avion est avant tout une aile qui tourne (les ailes et les pales ont des profils voisins), tirant l’avion vers l’avant, en restituant au maximum 85% (environ) de la puissance fournie par le moteur pour une hélice classique; et jusqu'à 90% pour des hélices contra-rotatives.
La face avant de la pale est bombée comme l’extrados d'un profil d’aile tandis que la face arrière (l’intrados) est généralement plate. La vitesse de l'air à l'extrados supérieure à celle de l'intrados crée une dépression relative à l'extrados et un surpression relative à l'intrados qui génèrent la "traction".
Le Pas de l'hélice
Il faut bien distinguer le pas géométrique, qui est fixe, et le pas effectif qui varie avec la vitesse et le régime. Le pas géométrique est la distance théorique que l'hélice parcourt en faisant un tour, sans "glisser" (sans déraper dans le fluide, comme une vis dans du bois). Le pas effectif est la distance que parcourt réellement l’hélice, lorsqu’elle fait un tour complet. Dans son fonctionnement, le pas effectif de l'hélice est plus faible que le pas géométrique.
Pas variable (ou plus exactement calage variable)
Le calage des pales peut être augmenté ou diminué pour adapter l'incidence de la pale à la vitesse de vol, pour fournir plus de force à vitesse faible (en montée), ou moins de force à plus grande vitesse (en croisière). En cas de panne du moteur, les pales peuvent être orientées de manière à offrir la moindre résistance au vent et ne pas créer de traînée. On parle alors de mettre l'hélice en drapeau. Pour un pas donné, le calage angulaire du profil va décroissant en s'éloignant du centre, car la vitesse locale augmente avec le rayon, d'où l'aspect vrillé de l'hélice.
- Petit Pas PP : Calage de 10° (environ) de la pale ;
- Grand Pas GP : Calage de 45° (environ) de la pale ;
- Mise en Drapeau : Calage à 90° (environ) de la pale, pour l’effacer dans le vent.
Pour simplifier, plus le pas est grand, plus la vitesse de l'avion peut être grande.
En Mode Manuel, le pilote peut donc modifier à la demande le calage des pales en actionnant les commandes PP et GP. En Mode Automatique, c’est le régulateur de vitesse (couplé à la commande des gaz ou avec une remontée du régime moteur) qui modifie le calage des pales, le pilote ne pouvant intervenir que pour les positions PP et GP (hélice à régime constant).
Tractive ou propulsive
Une hélice est dite tractrice ou propulsive selon qu'elle est placée devant ou derrière le véhicule, on donc qu'elle le 'tire' ou le 'pousse'. Par exemple, le Dornier Do X est à hélices propulsives, le Gross à hélice tractrice, et, plus rare, le Do 335 utilise deux hélices, l'un propulsive, l'autre tractive. Remarque : traction et propulsion désignent la même chose, une propulsion. Il serait plus judicieux de parler d'hélice "amont" et "aval".
l'Hélice et les balles
Dans les premiers stades de l'aviation de guerre, l'emploi conjoint d'une mitrailleuse et d'un système de propulsion sur les avions de chasse obligeait à placer l'arme hors du disque décrit par la rotation des pales (la plupart du temps sur la voilure supérieure des avions biplans) pour éviter leur destruction par les projectiles. Ceci avait comme inconvénient que le pilote devait tenir compte de la parallaxe entre son regard (la ligne de visée) et l'âme de l'arme. C'est l'aviateur Roland Garros qui mettra au point le premier mécanisme de synchronisation permettant d'assurer le passage des balles entre les pales de l'hélice. Plus tard, certains avions comme le Morane-Saulnier MS.406 ou le Dewoitine D.520 recevront un canon de Hispano Suiza de 20mm tirant au travers du moyeu d'hélice, mais cette disposition est restée marginale malgré sa grande efficacité du fait de la difficulté de placement du canon (placé entre les 2 rangées de cylindres du moteur V12) et de la faible capacité en munitions limitée par le volume disponible.
