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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 Etendue).

ESR Effet

Cet effet ESR a les caractéristiques suivantes : il induit très peu d’écart entre le régime en statique et le régime de vol, ce qui permet de conserver une forte puissance au décollage, et, grâce à des profils creux capables de plus de portance, de ne pas avoir des pales décrochées, et donc d'avoir une très forte traction au décollage.

Ne pas oublier : ce qui fait décoller l’avion, et que ce l'on recherche, ce n’est pas un régime moteur, mais de la traction

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".


Quelques exemples :
- décollage : moteur plein gaz 5400 tr/min
- vitesse max 200 km/h : moteur plein gaz 5500 tr/min
L’écart de régime entre 0 km/h et 200 km/h n’est dans ce cas que de 100 tr/min. A titre de comparatif, une hélice traditionnelle (non ESR) peut avoir jusqu’à 1.000 tr/min d’écart de régime entre le décollage et la croisière max.

VL3 ULM très rapide
appareil très rapide : JMB VL3 avec Rotax 912S

Exemple pour un moteur ROTAX 912, pas réglé pour 5.800 tr/mn à 120 km/h :
- une hélice ne présentant pas d’effet ESR aura entre 600 et 1.000 tr/mn de moins au décollage, et sa poussée sera alors inférieure à 185 kg.
- une hélice ayant un effet ESR va permettre d’avoir seulement 200 tr/mn de moins au décollage (5.600 tr/mn), et donc une poussée statique de 210 kg, soit environ 10% de poussée en plus !


Selon le réglage du pas, l’effet ESR permet :
=> soit un décollage court et un meilleur taux de montée : l’aéronef est plus vite assez haut, ce qui est important pour la sécurité et également pour réduire le bruit qu’il génère.
=> soit, si le pas est réglé pour un décollage et un taux de montée standards, une notable augmentation de la vitesse de croisière.
Certains modèles E-PROPS permettent même d’avoir plus de tr/min au sol qu’en vol...


D’un point de vue technique, il existe différents moyens d’obtenir cet effet ESR :
- corde de la 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 desdites 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 retrouver cet effet ESR.


COURBES COMPARATIVES (TRACTION et TOURS/MINUTE)
entre une hélice E-PROPS à effet ESR et une hélice standard

traction esr effect
en % de traction (100% = hélice à pas variable idéale)
la traction de l'E-PROPS à effet ESR est toujours supérieure à celle d'une hélice standard


traction esr effect
nbres de tr/min indiqués en % du régime max du moteur
les tr/mn des E-PROPS avec effet ESR est toujours supérieur par rapport à une hélice standard




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.

Quand on recherche 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 sec)
- entre 40 et 80km/h, la vitesse moyenne est de 60 km/h : c’est là que l’on "consomme" de la longueur de piste (ex: 60 m en 3.5 sec)


Pour les hélices E-PROPS, la mesure de traction statique n'est pas une donnée pertinente, car elles sont conçues pour atteindre leur pleine traction pendant le roulage, et non pas en statique


VL3 E-Props performances
(cliquez sur l'image pour l'ouvrir en grand)
JMB VL3 moteur Rotax 912S hélice tripale DURANDAL-3 à pas réglable au sol
TAS = 276 km/h / RPM = 5410 / MAN = 26.2 inch / ALT = 1570 ft



VIRUS E-Props performances
(cliquez sur l'image pour l'ouvrir en grand)
PIPISTREL VIRUS SW moteur Rotax 912S hélice tripale DURANDAL-3 à pas réglable au sol
TAS = 243 km/h / RPM = 5163 / MAN = 25.8 inch / ALT = 2731 ft


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 pas fixe traditionnelle, et même par rapport à certaines hélices à pas variable.


Pennec Gaz-aile
une E-Props à pas réglable au sol meilleure qu'une hélice à pas variable
Par exemple, voir le Rapport d'Essais Comparatifs : E-PROPS / Hélice Pas Variable


Voir de nombreux autres rappports montrant tout l'intérêt de l'effet ESR ici : E-PROPS : ESSAIS en VOL

Vidéo : performances des Hélices E-PROPS

Des questions sur cet effet ESR ? Contactez notre bureau d'études => helices@e-props.fr



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