RECHERCHE & DEVELOPPEMENT
LE BUREAU D'ETUDES E-PROPS
Le bureau d'études "Hélices" d'ELECTRAVIA est dirigé par Jérémie BUIATTI. L'équipe est composée de techniciens et d'ingénieurs spécialisés à forte expertise technique, ayant une grande expérience des hélices aéronautiques. Ils réalisent les calculs théoriques, la modélisation, la mise au point de prototypes et les expérimentations au banc sol et en vol. L'équipe utilise des logiciels de CAO performants, et a développé en interne un logiciel d'optimisation des hélices itératif très efficace, le programme LmPTR© (voir détail plus bas).
Le bureau d'études élabore les spécifications et le cahier des charges de chaque hélice en prenant en compte :
- les caractéristiques du moteur thermique ou électrique (puissance, couple, régimes)
- l'appareil qui va être équipé avec ce groupe motopropulseur optimisé (configuration tractive ou propulsive, caractéristiques aérodynamiques, interactions ailes / fuselage...)
- les performances souhaitées de l'appareil
Les Hélices E-PROPS sont étudiées pour obtenir le meilleur rendement possible tout en générant très peu de nuisances sonores.
L'entreprise mène tous ses travaux selon une démarche qualité rigoureuse afin de satisfaire totalement le client. Les aspects de confidentialité sont soigneusement respectés. Les différents concepts novateurs développés au sein de la société sont protégés auprès de l'INPI (Institut National de la Propriété Industrielle).
ELECTRAVIA est partenaire de l'ONERA, le centre français de recherche aérospatiale. Voir ici la fiche de la société sur le site "Retour sur Innovation" de l'ONERA.
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Les Hélices E-PROPS sont conçues et réalisées aussi bien pour les particuliers que pour les professionnels.
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modèles de pales en cours d'optimisation
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METHODE D'OPTIMISATION D'HELICES AERONAUTIQUES
Optimiser une hélice pour un moteur donné sur un appareil existant est un problème complexe car :
- la cellule et le moteur étant fixés, la vitesse de vol, le régime de rotation et la puissance sont imposés;
- le diamètre est souvent restreint par la géométrie de l’appareil. Et si par chance il ne l’est pas, c’est la vitesse périphérique et les problèmes supersoniques qui vont limiter le diamètre.
Le diamètre et la puissance du moteur fixent le rendement propulsif, c'est-à-dire la limite supérieure absolue du rendement possible de l’hélice. Ensuite, c'est au concepteur de l'hélice de se rapprocher de ce rendement.
Comme paramètres d’optimisation, il reste :
- le nombre de pales
- la répartition de traction sur l’envergure de la pale
- la répartition de corde
- la répartition de pas
- l’évolution de profils
Augmenter le nombre de pales permet de réduire la portance de chaque pale, et donc de réduire la traînée induite de chaque pale. Mais à corde constante, cela augment la traînée de frottement. Et si l’on réduit la corde, la chute des Reynolds dégrade l’aérodynamique des profils, sans compter les problèmes de tenue mécanique.
La recherche d’une répartition de traction optimum doit prendre en compte les effets de celle-ci sur la traînée induite des pales. En effet, le saumon ne peut pas générer une forte portance sans causer une énorme traînée induite.
L’optimisation en corde cherche à ce que chaque profil travaille à finesse maximum, sans négliger les effets de la variation des Reynolds, et en vérifiant l’adaptation des profils à leurs conditions de fonctionnement en CZ, en Reynolds et en Mach.
La répartition de pas sert de variable d’ajustement pour maintenir chaque profil à son coefficient de portance optimum en vue d’obtenir la répartition de traction choisie avec une répartition de corde et de profil optimisé.
De par sa complexité, la conception d’une hélice est un procédé itératif, chaque modification influant sur les autres paramètres.
C’est pourquoi seuls le traitement numérique et la finesse de la modélisation LmPTR© développée par les ingénieurs d'ELECTRAVIA permettent un processus de conception efficace, capable d’obtenir l’hélice optimum pour chaque configuration. Ce logiciel analyse les écoulements aérodynamiques et le comportement mécanique de l'hélice. Ce programme comporte plus de 15.500 lignes de code en langage avancé.
Graphes issus du programme LmPTR© développé par les ingénieurs de la société ELECTRAVIA
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EXEMPLE D'OPTIMISATION D'HELICES : LE CONCEPT QD²
Les nuisances sonores d’une hélice sont en grande partie constituées par un bruit de raie dépendant de la fréquence de passage des pales.
Les ingénieurs du Bureau d'Etudes E-PROPS ont conçu une géométrie d’hélice capable de réduire significativement cette nuisance en créant plusieurs déphasages dans le phénomène générateur du bruit de raie.
Il s’agit d’une hélice quadripale composée de deux bipales décalées angulairement et axialement : concept QD²
hélice E-PROPS QD²
Grâce à la modélisation numérique LmPTR©, la géométrie de chaque bipale est adaptée aux conditions dynamiques locales, elles-mêmes dépendantes des décalages angulaires et axiaux.
Des campagnes d'essais sol et vol ont été effectuées sur différents appareils dans des configurations variées pour valider ce concept :
- campagne d'essais de fin juillet 2009 : cliquez ICI (paramètres, résultats, photos et vidéo)
- campagne d'essais de mi-novembre 2009 : cliquez ICI
- campagne d'essais de fin novembre 2009 : cliquez ICI
=> Les résultats font apparaître des gains significatifs en taux de montée, en vitesse max en palier, en consommation et surtout en bruit par rapport à une hélice de référence traditionnellement utilisée pour le même type d'appareil et de moteur.
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sur la boutique en ligne E-PROPS
