Check-Six Forums

Tout est dans le titre... ou presque...

Nous avons eu une discussion sur le forum de notre squad où l'un de nos pilotes demandait:

qu'est-ce qui peut expliquer le fait que les chasseurs allemands aient toujours été tractés par des hélices tripales (et cela même à la fin de la guerre sur les derniers modèles), alors que les chasseurs alliés occidentaux sont tous passés sur des modèles tractés par des hélices quadripales (Tempest, spit., mustang, P.47, ...)?

Auquel j'ai répondu:

C'est le paradoxe allemand que de "simplifier" la mécanique de l'hélice en supprimant une pale, mais en collant un Kommandogerät derrière

En fait, c'est une question de surface alaire des pales. Les anglos-saxons ont privilégiés les hélices à pales fines, mais longues et plus nombreuses, tandis que les allemand utilisaient des pales épaisses. Ensuite, il y avait une question de tradition d'armement frontal requérant une synchronisation de l'armement au travers de l'hélice et donc une hélice à 3 pales permettait substantiellement de laisser passer plus de balles en une rafale. VDM (fabriquant allemand) avait testé les 2 types d'hélices sans en trouver d'un point de vue aréodynamique, une réellement plus performante que l'autre.

Le principe de l'hélice, c'est le facteur d'activité défini par la somme d'énergie en joules que l'hélice peut absorber et faire passer à la matière tractrice, qui est l'air. Une pale large à un meilleur facteur qu'une étroite, mais plus de pales étroites peuvent arriver au même résultat.

Ensuite, tu as toute une série de justifications techniques. Plus de pales signifie moins de vibrations (cf 1° séries de Typhoon à 3 pales et 4 ensuite), gain de garde au sol sur des appareils "bas" genre Spit ou 109 (plus de pales = pales - grandes, Spit XXIV), etc... Ensuite tout est question d'équilibrage. Une pale plus large signifie plus de couple et donc plus de vitesse de montée, au détriment de la vitesse en palier. Le tout agrementé du poids de l'appareil, de son Cx, de la puissance de son moulin, etc, etc... Maintenant, un moteur donné doit avoir besoin d'une hélice type. Par exemple, les DB601 et 603, en 110 ou 109 ont gardé les mêmes hélices, alors que dans le même temps, les moteurs BMW spécifiques au Do217 ou au He177 étaient à 4 pales, prouvant que les ingénieurs de VDM possèdait toute l'expérience requise en terme de 4 pales. Sans parler des hélicos Focke-Archgelis.

Mais je pense que la question principale pour les "bleus", était la synchronisation de l'armement au travers de l'hélice!

Me goure-je, ai-je une vision trop simpliste du "problème" comme me l'a fait remarqué un autre pilote?

Bref, j'aimerais votre point de vue!

Tout ce que je sais c'est que des avions allemands ont eu de façon standard des hélices 4 pales,donc la généralité n'est pas juste même si je la comprend tout à fait,il y a en effet quelque chose dans ce genre,mais je crois que c'est juste un hasard ou plutot une tradition des fabriquants..

Enfin à voir...les experts on vous demande en caisse s'il vous plait ^^

On trouvait des quadripales chez les chasseurs allemands dès 1917...

Je ne dis pas, mais:

Fw190, Me109, Ju88, He111, Me110, Me210, Me410, Ju87, Ju52, toutes versions confondues, sont tous à 3 pales. Et ce panel d'appareil représente bien 85% du matériel employé par la Luft' d'un point de vue quantitatif (je passe sur les version A et B du 109).

Mais je pense que la question principale pour les "bleus", était la synchronisation de l'armement au travers de l'hélice!

je ne sais pas car le P-63 avait une helice quadripale et des armes de capot.

Je ne dis pas que ca ne marche pas, mais pour le P63, c'était le canon la principale source de puissance de feu, non?

Au contraire du 190 ou les MG151/20E d'emplanture d'aile étaient dans le cercle inscrit de l'hélice!

Warlordimi a écrit :Je ne dis pas que ca ne marche pas, mais pour le P63, c'était le canon la principale source de puissance de feu, non?

bin pas plus que le Bf109.
ce que je voulais dire, c'est que la synchro des armes ne semble pas un obstacle a l'emploi d'une helice 4 pales.

En regardant sur wikipedia, j'ai un rate of fire d'environ 700 rpm pour le mg151/20.
En ordre de grandeur, on a donc un rate of fire plus de 2 fois inférieur aux rpm du moteur.

Donc on est loin de saturer tout l'espace interpale par des munitions.
Il faudrait quelques dizaine d'obus/balles par tour d'hélice pour que le fait d'enlever une pale permette une plus grande puissance de feu.

Je ne m'y connais guère, mais d'un côté une nation qui fabrique des hélices "composites" histoire de limiter l'utilisation de matières premières délicates à trouver, de l'autre des nations sans limitations d'approvisionnement.

Aux contraintes technologiques donc s'ajoutent peut-être des contraintes de ressources.


J'interpelle un spécialiste !!!

bandini a écrit :En regardant sur wikipedia, j'ai un rate of fire d'environ 700 rpm pour le mg151/20.

Tout d&#233]Je ne m'y connais guère, mais d'un côté une nation qui fabrique des hélices "composites" histoire de limiter l'utilisation de matières premières délicates à trouver, de l'autre des nations sans limitations d'approvisionnement.

Aux contraintes technologiques donc s'ajoutent peut-être des contraintes de ressources.


J'interpelle un spécialiste !!![/QUOTE]

Effectivement, mais pas entre 40 et 43 on va dire! D'autant que sur le 109K14, une hélice quadripale était prévue!

Vi vi j'en ai conscience, mais dans cette première période les appareils à 4 pales ne sont pas légion non plus. Il y a aussi quelques protos Allemands possédant ces hélices à 4 pales.

[quote="bandini"]En regardant sur wikipedia, j'ai un rate of fire d'environ 700 rpm pour le mg151/20.
En ordre de grandeur, on a donc un rate of fire plus de 2 fois inf&#233]

le DB 601 à un régime nominal d'environ 2400t/min, il entraîne via un réducteur(environ 2/3) une hélice à 1600t/min, soit une pale tous les 1600x3 = 4800pales/min pour une cadence de 700coups/min
Cela donne un intervalle de 0,0125sec entre deux pales pour un intervalle de 0,85sec entre deux obus, ou un obus tous les 7 pales.
je me trompe dans mes calculs ou pas?

Juste mes idées à 2 balles (je suis pas specialiste des moteurs à piston)

La puissance a absober par les moteurs allemands me semble un poil en dessou de celles des moteurs Anglais et US
- DB60x & Jumo213 tournent autour de 1700/2200 cv max alors que les Sabre, Griffon et PW sont plutôt dans les 2200 / 3000 cv
(Je sais il y a des exceptions : l'Allison plafonne à 1700 cv de même que le Merlin d'un P-51 qui a bien 4 pales)
Ce qui s'explique aussi par les masse maxi au décollage plus forte pour les US/RAF (entre 5.5t et 8t pour P-51,Tempest,Typhoon,P-47 quand un 109GouK ne depasse pas 3.5t ou 4t et un Fw-190 5t (A8)

Moins de masse, donc besoin de puissance, moins de puissance à absorber, moins besoin d'augmenter le diamètre et/ou le nombre de pales

Waroff a écrit :le DB 601 à un régime nominal d'environ 2400t/min, il entraîne via un réducteur(environ 2/3) une hélice à 1600t/min, soit une pale tous les 1600x3 = 4800pales/min pour une cadence de 700coups/min
Cela donne un intervalle de 0,0125sec entre deux pales pour un intervalle de 0,85sec entre deux obus, ou un obus tous les 7 pales.
je me trompe dans mes calculs ou pas?

J'avais oublié le reducteur.
Dans tous les cas, 3 pales ou 4 pales, si on tire tous les deux tours d'hélice, ça laisse quand meme pas mal de place.

Je pense que fondmentalement, c'est le genre de question qu'il ne faut pas trop se poser, sinon on va très rapidement déboucher sur : pourquoi les Allemands n'ont pas fabriqué de Sabre, Tempest, Stirling ou Battle (rayez la mention inutile) et pourquoi les Anglais n'ont pas fabriqué de Me 262, Junkers 88... (liste ad libitum...).

L'explication fondamentale du phénomène étant qu'au delà de contraintes strictement techniques ou technologiques - donc rationelles -, il y a un poids "culturel" et une tradition - un soupçon d'irrationalité qui fait opter pour tel ou tel choix. Sans parler du fait que les cheminements technologiques des divers pays ont été assez divergents de 1919 à 1945...

Les contraintes techniques ont été je pense assez bien listées plus haut : sur le strict plan du rendement aérodynamique, en fait, tripale ou quadripale se valent à peu prés, ce sont fort probablement d'autres raisons qui ont pesé dans la balance. Deux de celles avancées sont à mon avis remarquables :
1) Les contraintes de synchronisation.
2) Le choix des matériaux.
J'en ajouterai un troisième :
3) La puissance à absorber !

Concernant le premier point, il faut bien voir en premier lieu que l'hélice ne tourne pas à la vitesse du moteur (2500 à 3200 t/mn du côté Allemand) mais à celle du réducteur, soit 1200 à 1600 t/mn. Bien sûr, c'est bien plus que la cadence de tir d'une arme de capot, mais après ? Ce qui compte, c'est le nombre de fois où la salve est interrompue par le passage de la pale... moins il y a de pales, plus la cadence est forte ! et comme l'on a deux fréquences relativement proches (par exemple, 15 coups/seconde pour l'arme et 20 tours/seconde pour l'hélice), les chances d'interférences entre les deux sont d'autant plus importantes...

Observons d'aileurs que la grosse majorité des avions alliés étaient pourvus d'armes tirant hors du cercle de l'hélice - ce qui était loin d'être le cas des avions de la Luftwaffe !

Quant aux contraintes liées aux matériaux, elles sont évidentes : l'Allemagne est un pays qui manque de matières premières, surtout dans le domaine métallurgique, et la fine quadripale "à l'américaine" est un luxe qu'elle ne peut guère se payer. La très large hélice VDM est tout à fait adaptée à une fabrication artisanale et ne fait appel qu'à des matériaux éprouvés et susceptibles d'être fournis en grandes quantités...

Enfin dernier aspect du problème, n'oublions pas que les moteurs à pistons allemands plafonnent généralement aux alentours de 2.000 cv - de 20 à 35 % en dessous de ce que donnent un Griffon, un Sabre ou les dernières versions des R-2800, si ce n'est même des Merlin séries 100 et postérieur... Donc la puissance à absorber n'est pas tout à fait la même, ce qui nous force à constater que les Allemands n'ont pas eu les mêmes contraintes et ont pu se contenter de trois pales jusqu'à la fin du conflit.
Pour clore sur ce dernier chapitre, on peut se poser la question : comment obtient-on la surpuissance de part et d'autre du front ? Et l'on rejoint la question des ressources en matières premières tout autant que celle des "culture et traditions" ! En Allemagne, pays de chimistes s'il en est, les moteurs sont boostés en leur faisant ingurgiter de l'oxyde nitrique ou d'autres savants mélanges... en Angleterre, pays de métallurgistes qui trouve dans son Empire tous les minerais du monde, on fait ingurgiter au moteur une pression d'admission monstrueuse, après avoir forgé et usiné pistons, bielles, soupapes et tout le fourbi dans les meilleurs matérieux de la planète, ceux dont ne dispose pas l'adversaire !

Cordialement

Alain

Clair et limpide.

+1 belle démonstration!:detective

Enfin dernier aspect du problème, n'oublions pas que les moteurs à pistons allemands plafonnent généralement aux alentours de 2.000 cv - de 20 à 35 % en dessous de ce que donnent un Griffon, un Sabre ou les dernières versions des R-2800, si ce n'est même des Merlin séries 100 et postérieur... Donc la puissance à absorber n'est pas tout à fait la même, ce qui nous force à constater que les Allemands n'ont pas eu les mêmes contraintes et ont pu se contenter de trois pales jusqu'à la fin du conflit.

J'allais le dire.
En effet, comme ça, de mémoire, le seul avion Allemand que je connaisse avec 4 pales est le He-177... une très grosse puissance à faire passer !!

Au cas du He 177, les quadripales sont montées sur des DB610, des 24 cylindres donnant 2.900 ch.

Les mêmes moteurs montés sur quelques variantes du Junkers 288 (ou le modèle concurrent, le Jumo 222) recevaient aussi des quadripales, tout comme la combinaison "HZ Anlage" (deux DB 603B alimentés par un compresseur entraîné par un troisième - c'était la disposition du NC 130 "bi-tri" français) qui équipa le Do 217 P V1 ou le Henschel 130 B.

Ce qui aurait tendance à laisser penser que les puissances installées dans les monomoteurs de chasse étaient à la limite supérieure de l'énergie que pouvaient absorber des tripales...


Voir également que les appareils ci-dessus sont des avions de bombardement, où les problèmes de synchro des armes à travers l'hélice sont inexistants...

Alain

en fait, à y regarder de plus près, j'ai l'impression que, mise à part le P-51 et ses 1700 bourrins (à peu de choes près), les quadripales sont installées à partir de 2000 chevaux à faire passer, quelle que soit la nation... même les spits n'ont reçu des quadripales qu'à partir des moteurs griffon, plus puissants que les merlins les ayant équipé jusque là


j'me gourre?

Oui, les premiers Spit quadripales sont les Mk.VI à moteur Merlin. Et les Mark.IX, VII, VIII et XVI motorisés aussi avec des Merlin ou Packard Merlin, seront tous équipés d'hélices quadripales. Quant au Mk.XII et XIV à moteur griffon, il auront respectivement 4 et 5 pales. Je ne parle que des versions de chasse.

oki.. je m'a gourré...

Heu...

En me relisant, je m'aperçois que j'ai oublié de préciser un détail : ce que je dis des He 177, Do 217 P et autres ne vaut que pour les avions ALLEMANDS. Du côté allié - c'est là le sujet même du fil - des quadripales équipaient des moteurs de bien moins que 2.000 ch !

Alain

Merci Alain!

Excellent post

Il ya également les Ju 86 R avec leurs Jumo 207 B-3 diesel (1000 cv ??) qui sont dotés de quadripales.
La haute altitude explique l'usage de ce type d'hélice ? (cf le spit VI)