Effet ESR : EXTENDED SPEED RANGE
Chez E-Props, on utilise le terme « effet ESR » pour parler d'une hélice à pas fixe (ou à pas réglable au sol) dont le comportement s'approche de très près de celui d'une hélice à pas variable, soit une forte traction à tous les régimes de rotation moteur. ESR signifie Extended Speed Range (plage de vitesse étendue).
Cette page détaille cette caractéristique en deux volets, à dérouler ci-dessous : ce qu'est l'effet ESR, les hélices E-Props concernées et les moyens techniques pour l'obtenir ; puis les performances mesurées et les retours en vol réels qui en découlent.
1 — Qu'est-ce que l'effet ESR ?définition, hélices concernées (Durandal, Excalibur, Ascalon), traction plutôt que régime moteur, moyens techniques pour l'obtenir.
Les hélices E-Props à effet ESR sont les modèles à pas réglable au sol DURANDAL, EXCALIBUR et ASCALON.
Traction avant tout, pas régime moteur
Cet effet ESR induit très peu d'écart entre le régime en statique et le régime en vol, ce qui permet de conserver une forte puissance au décollage. Grâce à des profils creux capables de plus de portance, les pales ne décrochent pas, d'où une très forte traction au décollage.
Avec une hélice à effet ESR, le régime moteur plein gaz reste quasiment constant. Mais attention : ce n'est pas parce qu'une hélice garde le même régime tout le temps qu'elle a forcément le bon rendement — une hélice peut être « Constant Speed » sans présenter cet effet ESR, alors qu'une hélice à effet ESR est forcément « Constant Speed ».
| Phase de vol | Régime moteur plein gaz |
|---|---|
| Décollage | 5400 tr/min |
| Vitesse max, 200 km/h | 5500 tr/min |
Écart de régime entre 0 et 200 km/h : seulement 100 tr/min, contre jusqu'à 1000 tr/min sur une hélice traditionnelle (non ESR) entre décollage et croisière max.
Comment obtenir techniquement cet effet
D'un point de vue technique, il existe différents moyens d'obtenir cet effet ESR :
- corde de pale dite « étroite » avec profil classique (intrados quasi plat), impliquant généralement le décrochage plus ou moins profond des pales ;
- réduction du pas à basse vitesse par déformation en torsion des pales (la tenue mécanique correcte de ces pales est alors complexe à obtenir) ;
- corde dite « étroite » avec profil creux (intrados creux) afin d'éviter le décrochage des pales — c'est le cas des hélices E-Props.
L'augmentation du diamètre réduit l'effet ESR ; la diminution du nombre de pales permet de le retrouver.
2 — Performances mesurées et retours en volgain de poussée chiffré, importance de la traction entre 40 et 80 km/h, résultats en vol réels (VL3, Virus), comparaison avec les hélices à pas variable.
Gain de poussée chiffré
Exemple pour un moteur Rotax 912, pas réglé pour 5800 tr/min à 120 km/h :
| Sans effet ESR | Avec effet ESR (E-Props) | |
|---|---|---|
| Écart de régime au décollage | – 600 à – 1000 tr/min | – 200 tr/min (5600 tr/min) |
| Poussée statique | < 185 kg | 210 kg (+10%) |
Quand on cherche à réduire la distance de décollage d'un avion, la traction entre 40 et 80 km/h a beaucoup plus d'importance que celle entre 0 et 40 km/h : pendant que l'avion passe de 0 à 40 km/h, sa vitesse moyenne n'est que de 20 km/h, la distance parcourue reste donc faible (ex. 16 m en 3 s) ; entre 40 et 80 km/h, la vitesse moyenne est de 60 km/h — c'est là que se « consomme » la longueur de piste (ex. 60 m en 3,5 s). Dans le cas de pales décrochées, la perte de rendement peut parfois être supérieure au gain de puissance : c'est pourquoi l'optimisation de la courbe « traction max en fonction de la vitesse » est essentielle lors de la conception de l'hélice.
Résultats en vol réels
Grâce à leurs géométries et à leurs profils, les E-Props présentent un effet ESR très marqué, permettant d'améliorer fortement les performances des aéronefs au décollage et en croisière par rapport à une hélice à pas fixe traditionnelle, et même par rapport à certaines hélices à pas variable.
Voir de nombreux autres rapports d'essais montrant tout l'intérêt de l'effet ESR : E-Props : essais comparatifs en vol.
Des questions sur cet effet ESR ? Contactez notre bureau d'études : helices@e-props.fr.
