L'hélice : une aile qui tourne
L'hélice se comprend comme une aile qui tourne : chaque pale a un profil aérodynamique (extrados/intrados, page La portance) et génère une force perpendiculaire à son propre "vent relatif" local — qui combine la rotation de l'hélice ET l'avancement de l'avion. Cette force, projetée dans l'axe de l'avion, c'est la traction.
Sur la grande majorité des avions légers, l'hélice est tractive — montée à l'avant de l'avion, elle tire l'avion en avant (par opposition à une hélice propulsive, montée à l'arrière, qui pousse — configuration plus rare en aviation légère).
Le calage vrillé de la pale
Sur une hélice à calage fixe (l'angle des pales ne peut pas être ajusté en vol), en partant du moyeu (le centre, où la pale s'attache au moteur) vers l'extrémité de la pale (le bout), l'angle de calage diminue.
Pourquoi : chaque section de la pale se déplace à une vitesse différente. Le bout de la pale parcourt un cercle bien plus grand que la racine près du moyeu, donc va beaucoup plus vite pour un même tour par minute. Pour que chaque section de la pale travaille à peu près à la même incidence efficace malgré ces vitesses très différentes, la pale est vrillée : angle de calage plus fort près du moyeu (où la vitesse locale est faible), plus faible vers le bout (où la vitesse locale est grande).
Le givrage de l'hélice
Le givrage de l'hélice est dangereux pour plusieurs raisons : il modifie l'aérodynamique des pales (la glace change la forme du profil de la pale, comme elle le ferait sur une aile) ; il peut générer des vibrations violentes en déséquilibrant l'hélice (si la glace se dépose ou se détache de façon inégale entre les pales) ; et il peut abîmer le fuselage ou le bord d'attaque de l'aile/l'empennage, par des projections de morceaux de glace éjectés par la rotation.
Densité de l'air et traction
La diminution de la masse volumique de l'air (air chaud, haute altitude, humidité — page Atmosphère) entraîne une diminution de la traction de l'hélice. Même logique que pour la portance et la traînée d'une aile : l'hélice est elle-même une aile tournante, et sa force dépend aussi de la densité de l'air qu'elle brasse. Moins de molécules d'air à "pousser" par tour = moins de traction générée pour un même régime moteur.
Les effets secondaires de la puissance
Les variations de puissance du moteur provoquent des effets secondaires qui imposent des manœuvres correctives sur les 3 axes de pilotage à la fois : tangage, roulis ET lacet. Trois mécanismes en jeu :
| Effet | Origine |
|---|---|
| Souffle hélicoïdal | l'air brassé par l'hélice tourne en spirale autour du fuselage et frappe l'empennage de travers — crée un effet de lacet/roulis parasite |
| Couple de réaction | l'hélice tourne dans un sens, par réaction l'avion a tendance à vouloir rouler dans l'autre sens |
| Changement d'assiette d'équilibre | le changement de puissance modifie le souffle sur l'empennage horizontal — effet tangage |
Plus la puissance est élevée, plus ces effets sont marqués — d'où la nécessité de corriger aux 3 axes à chaque changement de gaz important.