LES HELICES

MOTEUR CRITIQUE

Source: Moteur critique de Wikipédia en français



Introduction

La plupart des bimoteurs légers à hélice (bimoteur) sont des avions dissymétriques, c'est à dire que les hélices tournent dans le même sens. Sur ce type d'avions à moteurs non-contrarotatifs, lorsque l'un des deux devient inopérant, il se produit un déséquilibre de la poussée exercée entre les côtés de l'appareil. Ce déséquilibre a des effets négatifs en plus de la perte de poussée du moteur en panne. Comme expliqué ci-après, le moteur gauche d'un bimoteur à hélices classique (c'est-à-dire dont les deux hélices, vu de l'arrière, tournent en sens horaire) est généralement considéré comme étant le moteur critique.

Rappel

Le profil d'une pale d'hélice ressemble au profil d'une aile, c'est à dire doté d'un bord d'attaque, d'un bord de fuite, d'une corde de référence, d'une épaisseur moyenne, d'une cambrure etc... Il détermine les performances d'une hélice, mais aussi sa résistance. L'optimisation de la géométrie d'une pale est donc un compromis entre performance et résistance mécanique.

Facteur P

Le facteur P est un phénomène aérodynamique provoqué en vol par une hélice en rotation. Pour un angle d’assiette (incidence) de l'avion supérieur à zéro, l'angle d’attaque d’une pale descendante est plus important que celui d’une pale montante. Ceci provoque une poussée supérieure d’un côté de l'hélice et par conséquent une asymétrie de poussée. Sur un monomoteur dont l'hélice tourne en sens horaire, ceci provoque une tendance à virer à gauche, le centre de poussée étant situé à droite de l'axe longitudinal perpendiculaire au plan de rotation de l’hélice. Le facteur P est important pour déterminer le moteur critique d’un avion multimoteur à hélices.

Couple de lacet asymétrique

Sur un multimoteur, lorsqu'un moteur tombe en panne, une force (couple - dessin ci-dessous) apparaît dont l'importance est fonction de la distance latérale séparant le centre de gravité CdG du vecteur de poussée du moteur en fonctionnement, multipliée par la poussée de ce dernier. L’effet de couple (lacet) tend à faire tourner l’avion du côté du moteur en panne, tendance que le pilote doit contrer au moyen des commandes de vol. Sous l’influence du facteur P , le moteur droit développe un vecteur de poussée dont la résultante est plus éloignée du CdG que le moteur gauche. La panne du moteur gauche provoquera un couple de lacet plus important au niveau du moteur droit en fonctionnement que dans le cas inverse. De ce fait, le pilote devra exercer un effort plus important sur le palonnier pour maintenir le cap désiré. La panne du moteur gauche sera donc plus préjudiciable que celle du moteur droit, et le gauche sera par conséquent considéré comme critique.
Il importe de rappeler que cet exemple s’applique aux moteurs dont l’hélice tourne en sens horaire (sens des aiguilles d'une montre). Ceux équipés d'hélices contra-rotatives n’ont pas de moteur critique. Sur les avions dont les hélices tournent en sens anti-horaire (inverse des aiguilles d’une montre) le moteur critique est le moteur droit.

Moteur Critique

Portance asymétrique

La portance résulte des différentes vitesses d’écoulement de l’air par le dessus et par le dessous de l’aile (voir aussi intrados et extrados). Sur les avions dont les moteurs sont montés en avant de l’aile, le flux généré par la rotation de l’hélice accélère l’écoulement sur la portion de l’aile située en aval, derrière le moteur. Ceci génère par conséquent une plus grande portance dans cette zone. Du fait de l’effet du facteur P , le point de portance maximale de l’aile droite sera plus éloigné du CdG que celui de l’aile gauche. La panne d’un quelconque moteur provoquera un couple de roulis positif en direction du côté du moteur en panne mais la panne du moteur gauche sera plus pénalisante. Là aussi, le moteur gauche est considéré comme critique (toujours pour un moteur dont les hélices tournent en sens horaire)

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