Hélice contrarotative

Hélices contrarotatives sur un Spitfire Mk. XIX

Une hélice contrarotative ou hélice à contra-rotation désigne un cas particulier d'hélice utilisée sur certains avions et navires.

Elle comprend deux hélices placées l'une derrière l'autre dans l'axe, et tournant en sens contraire.

Aéronautique

Principe

Les hélices contrarotatives se trouvent par couples ou par doublets. Ce sont deux hélices coaxiales, entraînées par le même moteur, ou par deux moteurs différents (Bristol « Brabazon »), et dont l'une tourne à droite et l'autre à gauche.

Elles sont destinées à transmettre de grandes puissances moteur sans que les extrémités de pales n'atteignent la vitesse du son (dans le cas des avions), ce qui dégraderait considérablement le rendement des pales.

Cette vitesse du son en bout de pale peut être atteinte du fait d'un grand diamètre ou d'une grande vitesse de rotation.

Hélices contrarotatives sur un P-51 (moteur Rolls-Royce)

Avantage - Inconvénients

• Possibilité de passer une plus grande puissance avec le même diamètre d'hélice.
• Suppression du couple de renversement de l'avion autour de son axe de roulis.

Ce couple pose problème, spécialement au décollage, pour des monomoteurs à hélice très puissants.

• Amélioration du rendement propulsif, le flux hélicoidal de la première hélice étant redressé par la seconde.

• L'inconvénient majeur des hélices contrarotatives est la complexité de la transmission :

réducteurs, arbres, boîtes de transmission ; le coût, le poids et la fragilité de l'ensemble.

Cette formule fut le chant du cygne de la propulsion par moteur à pistons mais des avions à turbopropulseurs, tels le Tupolev Tu-95 "Bear" les utilisent encore pour leur excellent rendement.

Avions à hélices contrarotatives

• Utilisant le moteur Griffon 85 de 2 400 ch : Spitfire 22

• Utilisant un moteur (Bristol Centaurus) pour chaque hélice : Bristol Brabazon

• Utilisant le turbopropulseur Kouznetsov NK-12 :

Antonov An-22

Tupolev Tu-95

Tupolev Tu-114

• Utilisant le turbopropulseur Ivtchenko Progress D-27 (en) :

Antonov An-70

Domaine maritime

Applications

Une torpille du Redoutable et ses hélices à contra-rotation.

• Les hélices contrarotatives (ou CRP pour Contra-Rotating Propeller) sont principalement utilisées sur les torpilles, bien que quelques essais aient été effectués sur des navires en taille réelle. Le principe est d'utiliser deux hélices montées sur deux arbres coaxiaux ; l'hélice avant se trouve sur l'arbre extérieur et l'hélice arrière sur l'arbre intérieur. En général, les deux hélices n'auront ni le même diamètre ni la même vitesse de rotation.

• Elles sont quelquefois montées sur des moteurs hors-bord puissants pour vedettes rapides (plaisance).

Les avantages des hélices contrarotatives incluent la possibilité de récupérer une partie de l'énergie de rotation perdue par l'hélice avant, d'où une meilleure efficacité globale ; la possibilité d'utiliser une plus faible vitesse de rotation pour le même diamètre qu'avec une hélice classique (ou la même vitesse de rotation pour un plus faible diamètre) ; une plus faible charge par pale, ce qui permet de réduire la cavitation et le bruit associé. Ceci explique l'application très courante sur les torpilles, qui ont besoin de vitesse élevée. De plus, ces hélices permettent de compenser en partie le moment de roulis qui serait induit par une seule hélice, très fort sur une torpille.

Sur un navire de commerce en revanche, les complications mécaniques et les coûts d'entretien sont trop élevés pour pouvoir adopter ce système. Certains navires de construction offshore utilisent néanmoins cette technologie.

Liens

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• Hélice marine
• Propulsion

Source

• Kenneth Rawson et Eric Tupper, Basic Ship Theory [détail des éditions]

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