On trouve en revanche des abaques qui donnent le rendement, et le calage des pales lorsque l’on entre "Cp" (coef. de puissance) en ordonnée, et le "J" (Coef. d’avancement) en abscisse.

$C{p} =\frac{P}{rho, N^3.D^5 }$

$J =\frac{V}{N.D }$

Or il existe un abaque pour chacune des hélices bipales, tripales et quadripales (chaque stagiaire les reçoit avec l’épaisse documentation remise durant notre stage). Et nous savons par ailleurs que la NACA a publié dans les années trente des rapports concernant des hélices à 5 et 6 pales.
En outre, il existe des formules de correction du facteur d’activité par pale, les abaques étant donnés pour un AF (activity factor) de 80. Or, il se trouve, par exemple, qu’une hélice bipale corrigée pour un AF global de 210 (AF par pale de 105), a quasiment les mêmes caractéristiques qu’une hélice tripale corrigée de même AF Global (210) mais d’AF par pale de 70. Bien entendu, il y aura une petite différence sur le rendement avec la tripale, parce qu’il y a quand même une pale supplémentaire qui traîne.
Le facteur d’activité (AF) étant en gros un équivalent d’une sorte de rapport entre surface de la pale et l’Aire du disque balayé, le tout pondéré (évidemment) par la distance au rayon des portions de pale considérées.

Comme vous l’avez dit dans votre texte, la pale d’hélice peut être considérée comme une aile, sauf qu’elle tourne autour d’un moyeu. Le problème de la génération de la portance d’une aile est tout à fait identique... la rotation autour d’un moyeu en moins !
Pourquoi une aile génère-t-elle de la portance ? L’explication la plus simple est : parce qu’elle défléchit un tube de courant vers le bas (action égale réaction), un tube de courant dont le diamètre est... l’envergure ! Que l’aile soit monoplane, qu’elle soit biplane, triplane ou en store vénitien (ce qui a existé !), ne change strictement rien du point de vue de la portance (ou du point de vue de la traction en ce qui concerne l’hélice), dès lors que ces diverses géométries ne changent rien à la forme du tube de courant dévié vers le bas. La différence qu’il y a concerne la traînée, car lorsqu’il y a 2 ou 3 ailes, elles traînent 2 ou 3 fois plus qu’une aile seule, du moins en traînée parasite, car la traînée induite (par la portance), elle, n’est pas modifiée, puisque la portance n’a pas changé !

Question de D.R. Pourtant, il me semble logique de penser que plus le nombre de pales augmente sur une même surface balayée par le rotor, plus la force de traction est importante POUR LA MEME PUISSANCE ? Si l’AIRE balayée par la surface du rotor n’était que la seule condition pour augmenter la traction, pourquoi toutes les hélices ne seraient-elles pas à 2 ou 3 pales ?

La réponse :

Les divers abaques montrent qu’à conditions équivalentes, plus il y a de pales, moins le rendement est élevé, encore que la perte soit très faible (de 1 à 2 % environ).

Question de D.R:J’ai aussi entendu parler de soufflantes qui avaient un meilleur rapport traction/puissance qu’une hélice classique POUR LE MEME DIAMETRE (donc meme AIRE). Est-ce juste par le carénage que ce rendement est amélioré, où alors aussi parce-que ces soufflantes on PLUS DE PALES ?

La réponse :

Cela n’a rien à voir avec le nombre de pales. Il suffit, au moyen des abaques hélice, d’établir point par point, une courbe de traction hélice-moteur, depuis la vitesse zéro jusqu’à la vitesse de croisière pour se rendre compte qu’avec une hélice à pas fixe dont les pales ont été adaptées (calées ) pour une croisière, qu’en statique, la traction est relativement faible (parce que les pales sont plus ou moins, voire complètement, décrochées), puis que cette traction augmente à un maximum lorsque la vitesse a augmentée (parce que les pales ont fini par raccrocher), puis qu’elle diminue naturellement pour atteindre leur traction minimale, égale à la traînée de l’avion à la vitesse d’équilibre ( la croisière, ou la vitesse max si le moteur est à puissance max). Autrement dit, si la vitesse d’avancement est trop faible (ou nulle) les pales décrochent et la traction est faible.
Que fait un carénage de soufflante ? Il fait 2 choses : il canalise l’écoulement d’une part, il cloisonne le profil de pale à son extrémité.
En canalisant l’écoulement, il communique à la veine d’air une certaine vitesse avant qu’elle ne parvienne à l’hélice, c’est comme si celle-ci avait une certaine vitesse d’avancement. Les pales ne sont plus décrochées.
En cloisonnant les extrémités de pales, il empêche que l’écoulement ne contourne son extrémité. Comme une aile cloisonnée (telle qu’en soufflerie pour avoir un allongement quasi infini), la pale se comporte donc comme si son allongement était plus grand, ou comme si son facteur d’activité était plus petit.
La réalité confirme cela puisque les carénages d’hélice apportent effectivement un plus dans les engins qui ont une très faible vitesse d’avancement (paramoteur, overcraft, etc.). Ces mêmes carénages deviennent par contre un inconvénient pour des vitesses plus grandes, car le carénage traîne et cette traînée est fonction du carré de la vitesse, et parce que l’allongement de la pale (facteur d’activité inverse) perd son intérêt lorsque le Cz de fonctionnement diminue, comme pour une aile (les avions très rapides n’ont aucun intérêt à avoir beaucoup d’allongement.
Voilà, pour le reste, rendez-vous au stage...