Module 17A : Hélice (A/B1) – Matériel d'étude complet
1. Aperçu du module
Le module 17A couvre la conception, la construction, le fonctionnement, la maintenance et le dépannage des hélices d'aéronefs pour les installations de moteurs à pistons et à turbines. Ce module est essentiel pour le personnel de certification B1.1 (avion à turbine) et B1.2 (avion à piston), car l'hélice est un composant critique affectant directement la sécurité du vol, les performances du moteur et la maniabilité de l'aéronef.
Le programme est structuré selon les domaines clés suivants :
17.1 Construction de l'hélice – Matériaux, conception des pales, types de moyeux, cône d'hélice et méthodes de fixation des pales.
17.2 Commande de pas d'hélice – Pas fixe, pas variable, vitesse constante, mise en drapeau et systèmes d'inversion de pas, y compris les régulateurs et les mécanismes de commande.
17.3 Régulation de l'hélice – Composants du régulateur, fonctionnement et réglage ; conditions de survitesse et de sous-vitesse.
17.4 Inspection et maintenance de l'hélice – Inspections programmées, limites de dommages, contrôle de la trajectoire des pales, équilibrage et stockage.
17.5 Systèmes d'hélice – Synchroniseurs, synchrophaseurs, systèmes de dégivrage et commandes associées.
17.6 Installation et dépose de l'hélice – Procédures de montage, séquences de couple et essais fonctionnels.
2. Concepts clés expliqués en détail
2.1 Principes fondamentaux et terminologie de l'hélice
Une hélice convertit la puissance de rotation du moteur en poussée en accélérant une masse d'air vers l'arrière. La pale agit comme un profil aérodynamique rotatif, générant une portance (poussée) perpendiculaire à sa direction de mouvement.
Termes clés :
Angle de pale (pas) : L'angle entre la corde de la pale et le plan de rotation. Mesuré à une station spécifique, généralement à 75 % du rayon de la pale à partir du centre du moyeu.
Pas géométrique : La distance théorique parcourue par une hélice en une révolution, en supposant qu'il n'y a pas de glissement.
Pas effectif : La distance réelle parcourue par révolution, qui est inférieure au pas géométrique en raison du glissement.
Glissement : La différence entre le pas géométrique et le pas effectif, exprimée en pourcentage.
Station de pale : Une distance radiale spécifiée à partir du centre du moyeu, utilisée pour mesurer l'angle et l'épaisseur de la pale.
Plan de rotation : Le plan perpendiculaire à l'axe de l'arbre d'hélice dans lequel les pales tournent.
Trajectoire : Le chemin tracé par les extrémités des pales pendant la rotation ; toutes les pales doivent tourner dans le même plan.
Mise en drapeau : Rotation des pales à un angle de pas élevé (environ 90°) pour minimiser la traînée lorsque le moteur est arrêté en vol.
Pas inverse : Rotation des pales à un angle négatif pour produire une poussée inversée pour le freinage ou les manœuvres au sol.
Plage bêta : La plage de fonctionnement au ralenti au sol et en pas inverse sur les moteurs à turbine, contrôlée par le levier de puissance plutôt que par le levier de condition.
| Bois (bois durs lamellés tels que le bouleau, l'acajou ou l'érable) | Léger, absorbe les vibrations, faible coût | Sensible aux dommages dus à l'humidité, aux fissures et à l'érosion ; résistance limitée | Hélices à pas fixe sur les avions légers |
| Alliage d'aluminium (forgé ou extrudé) | Rapport résistance/poids élevé, résistant à la corrosion, durable, réparable | Sensible aux fissures de fatigue et aux dommages par impact | La plupart des hélices à pas variable et à vitesse constante |
| Acier (revêtement du bord d'attaque) | Résistance élevée à l'érosion | Lourd | Protection du bord d'attaque sur les pales en bois ou en composite |
| Composite (fibre de carbone, fibre de verre, Kevlar avec résine époxy) | Résistance élevée, léger, résistant à la fatigue, tolérant aux dommages | Sensible au délaminage et aux dommages par impact ; nécessite une inspection spécialisée | Hélices modernes de turbopropulseurs et d'avions haute performance |
2.2.2 Hélices en bois
Les hélices en bois sont généralement construites à partir de plusieurs lamelles de bois dur collées avec un adhésif imperméable. Les lamelles sont disposées de manière à ce que la direction du grain alterne, améliorant ainsi la résistance et réduisant la tendance à se fendre. Un revêtement métallique du bord d'attaque (laiton ou acier inoxydable) est souvent installé pour protéger contre l'érosion et les dommages par impact.
Considérations critiques pour les hélices en bois :
Toute fissure, en particulier le long du grain, est un défaut grave. Les fissures dans les zones critiques (près du moyeu ou de l'emplanture de la pale) nécessitent un remplacement immédiat – la réparation n'est pas autorisée.
L'absorption d'humidité peut provoquer un gauchissement, des fissures et une perte de résistance. Les hélices doivent être stockées dans un environnement sec.
Les hélices en bois ne sont pas réparables pour les dommages structurels ; les défauts de surface mineurs peuvent être éliminés uniquement si cela est dans les limites du fabricant.
2.2.3 Hélices en alliage d'aluminium
La plupart des hélices modernes à pas variable utilisent des pales en alliage d'aluminium forgé. Le processus de forgeage aligne la structure du grain pour suivre les contours de la pale, maximisant ainsi la résistance. Les pales sont usinées à la forme aérodynamique finale et polies pour réduire la traînée de surface.
Composants de la pale :
Tige de pale : La section de racine épaissie qui s'insère dans le moyeu.
Retenue de pale : La tige est retenue dans le moyeu par une bride, un roulement ou un collier fileté, selon la conception.
Manchons de pale : Carénages aérodynamiques installés autour de la tige de pale pour réduire la traînée et diriger l'air de refroidissement.
2.2.4 Hélices composites
Les pales composites sont constituées d'un longeron structurel (généralement en fibre de carbone ou en fibre de verre) entouré d'un noyau en mousse ou en nid d'abeille, avec une coque extérieure en matériau composite. Un bouclier anti-érosion en nickel ou en polyuréthane est collé sur le bord d'attaque.
Avantages des pales composites :
Un poids plus faible réduit les contraintes sur le moyeu et les charges gyroscopiques.
Une durée de vie en fatigue plus élevée que les pales métalliques.
Tolérance aux dommages – les petites entailles et l'érosion peuvent être réparables.
Des formes aérodynamiques complexes peuvent être fabriquées, améliorant l'efficacité.
Problèmes de dommages :
Délaminage (séparation des couches) est le défaut le plus critique, en particulier à l'emplanture de la pale où les contraintes sont les plus élevées. Même un délaminage mineur à l'emplanture nécessite le retrait de la pale du service.
Les dommages par impact peuvent ne pas être visibles en surface ; une inspection par ultrasons ou thermographique peut être nécessaire.
L'érosion de la protection du bord d'attaque peut exposer la structure composite à l'infiltration d'humidité.
2.2.5 Cône d'héliceLe cône d'hélice est un carénage aérodynamique qui recouvre le moyeu de l'hélice et les pieds de pales, réduisant la traînée et dirigeant le flux d'air de refroidissement.
Points clés :
Les cônes d'hélice sont généralement fabriqués en alliage d'aluminium ou en matériaux composites.
Un cône fissuré, particulièrement près de la bride de montage, est non réparable et doit être remplacé. Les fissures peuvent se propager en raison des vibrations, entraînant la séparation des pièces du cône.
Un mauvais alignement du cône avec le capot moteur est généralement causé par une installation incorrecte du cône ou de sa plaque arrière. Un alignement correct est essentiel pour éviter la traînée aérodynamique et les vibrations.
La plaque arrière du cône peut intégrer la platine de montage du régulateur d'hélice et le mécanisme d'accès au changement de pas.
2.2.6 Types de moyeux
Type de moyeu
Description
Application
**Moyeu à pas fixe**
Moyeu monobloc avec des pales réglées en permanence à un angle fixe
Avions légers, moteurs de faible puissance
**Moyeu réglable au sol**
Les pales peuvent être réglées au sol mais pas en vol
Certains avions légers, planeurs motorisés
**Moyeu à pas variable**
Les pales peuvent être réglées en vol, manuellement ou automatiquement
Hélices à vitesse constante
**Moyeu à contrepoids**
Utilise des contrepoids sur les pieds de pales pour fournir un moment de torsion vers le pas grossier
Hélices à vitesse constante, particulièrement sur les moteurs à turbine
2.3 Systèmes de commande de pas d'hélice
2.3.1 Hélices à pas fixe
L'angle de pale est fixe et ne peut pas être modifié en vol. L'hélice est conçue pour fonctionner efficacement à une vitesse moteur et une vitesse anémométrique spécifiques. Le régime moteur est contrôlé uniquement par la manette des gaz.
2.3.2 Hélices à pas variable
L'angle de pale peut être modifié en vol, soit manuellement (via un levier de commande), soit automatiquement (via un régulateur). Le mécanisme de changement de pas est généralement actionné hydrauliquement, utilisant la pression d'huile moteur.
Deux configurations hydrauliques de base :
71.Système à simple effet : La pression d'huile déplace les pales dans une direction (généralement vers le pas fin), tandis que les contrepoids ou le moment de torsion centrifuge les déplacent dans la direction opposée (vers le pas grossier). Utilisé sur de nombreuses hélices à vitesse constante légères et moyennes.
72.Système à double effet : La pression d'huile est appliquée sur les deux faces d'un piston pour déplacer les pales dans les deux directions. Une liaison de rétroaction mécanique fournit des informations sur l'angle de pale au régulateur. Utilisé sur les hélices plus grandes et les installations de turbopropulseurs.
2.3.3 Hélices à vitesse constante
Une hélice à vitesse constante ajuste automatiquement l'angle de pale pour maintenir un régime moteur sélectionné, quelle que soit la puissance ou la vitesse anémométrique. Le système comprend :
Régulateur d'hélice – détecte la vitesse du moteur et régule la pression/débit d'huile vers le mécanisme de changement de pas.
Mécanisme de changement de pas – convertit la pression hydraulique en rotation des pales.
Levier de condition – permet au pilote de sélectionner le régime souhaité dans la plage de régulation.
Principe de fonctionnement :1. Le pilote sélectionne un régime via le levier de condition, qui comprime le ressort du régulateur de vitesse.
79.Les masselottes du régulateur tournent à la vitesse du moteur. Au régime sélectionné, la force centrifuge des masselottes équilibre la force du ressort du régulateur, et le tiroir de pilotage est en position neutre (fermée).
80.Si le régime du moteur augmente (par exemple, avance de la manette des gaz), les masselottes se déplacent vers l'extérieur, soulevant le tiroir de pilotage. Cela dirige l'huile vers le côté augmentation du pas du piston, déplaçant les pales vers un angle plus grossier. La charge aérodynamique accrue réduit le régime à la valeur sélectionnée.
81.Si le régime du moteur diminue, les masselottes se déplacent vers l'intérieur, abaissant le tiroir de pilotage. Cela dirige l'huile vers le côté diminution du pas, déplaçant les pales vers un angle plus fin, augmentant le régime à la valeur sélectionnée.
Composants du régulateur :
Ressort du régulateur : Définit le régime souhaité. La compression est ajustée par le levier de condition.
Masselottes : Détectent le régime du moteur via la force centrifuge.
Tiroir de pilotage : Dirige le débit d'huile vers le mécanisme de changement de pas.
Engrenage d'entraînement : Entraîne le régulateur depuis la boîte d'accessoires du moteur. Une usure excessive des dents nécessite le remplacement – les engrenages ne sont pas réparables.
Pompe à huile : Certains régulateurs intègrent une pompe à engrenages pour augmenter la pression d'huile pour l'actionnement du changement de pas.
2.3.4 Mise en drapeau
La mise en drapeau fait pivoter les pales à un angle de pas d'environ 90°, présentant la pale par son chant au flux d'air. Cela minimise la traînée et le moulinet lorsqu'un moteur tombe en panne en vol.
Méthodes de mise en drapeau :
Mise en drapeau normale : Initiée par le pilote en appuyant sur le bouton de mise en drapeau, qui alimente une électrovanne dans le régulateur. L'électrovanne dirige l'huile vers le côté mise en drapeau du piston de changement de pas, déplaçant les pales vers la position drapeau.
Mise en drapeau d'urgence : Peut utiliser un système séparé, tel qu'un mécanisme à ressort, une pompe de mise en drapeau dédiée, ou un accumulateur. Si l'électrovanne de mise en drapeau normale tombe en panne, le système d'urgence contourne le composant défectueux.
Vérification de la mise en drapeau lors de l'essai au sol : Après la maintenance, une vérification de la mise en drapeau confirme que les pales peuvent se déplacer vers la position drapeau et que le système fonctionne correctement. Il s'agit d'un test fonctionnel standard.
2.3.5 Pas inversé
Le pas inversé fait pivoter les pales à un angle négatif, produisant une poussée dans la direction opposée. Ceci est utilisé pour :
Réduire la distance d'atterrissage après le toucher des roues.
La manœuvre au sol.
L'inversion sur l'eau pour les hydravions.
Le pas inversé est généralement disponible uniquement sur les hélices à pas variable avec une plage bêta, contrôlée par le levier de puissance sur les moteurs à turbine.
2.3.6 Contrepoids
Les contrepoids sont fixés aux emmanchements des pales (ou intégrés dans la rétention des pales) et fournissent un moment de torsion centrifuge qui tend à déplacer les pales vers le pas grossier.
Fonction :
Dans un système hydraulique à simple effet, les contrepoids s'opposent à la force hydraulique qui déplace les pales vers le pas fin.
En cas de perte de pression hydraulique, les contrepoids déplacent automatiquement les pales vers le pas grossier (ou le drapeau), fournissant un mécanisme de sécurité intégrée.
Les contrepoids aident également le régulateur à effectuer des changements de pas rapides.
2.4.1 Réponse du régulateur aux changements de puissance
Scénario : Moteur au ralenti, régulateur réglé à 1200 tr/min. Le moteur est accéléré à un réglage de puissance plus élevé.1. L'hélice a tendance à accélérer en raison de l'augmentation de la puissance du moteur.
109.Les masselottes du régulateur, détectant l'augmentation de la vitesse de rotation, se déplacent vers l'extérieur sous l'effet de la force centrifuge.
110.Ce mouvement soulève le tiroir pilote.
111.L'huile est dirigée vers le côté augmentation du pas du piston de l'hélice.
112.L'angle des pales augmente, ce qui accroît la charge aérodynamique sur l'hélice.
113.La puissance supplémentaire est absorbée et le régime revient à la valeur sélectionnée de 1200 tr/min.
Scénario : La puissance du moteur est réduite.
115.L'hélice a tendance à ralentir.
116.Les masselottes se déplacent vers l'intérieur.
117.Le tiroir pilote s'abaisse.
118.L'huile est dirigée vers le côté diminution du pas.
119.L'angle des pales diminue, réduisant la charge et permettant au régime de revenir à la valeur sélectionnée.
2.4.2 Réglage du régulateur et essais fonctionnels
Les régulateurs sont réglés pour maintenir le régime sélectionné dans une faible tolérance (généralement ±20 à 30 tr/min).
Si le régime du moteur dépasse la valeur de consigne de plus que la tolérance (par exemple, 2450 tr/min avec un réglage de 2400 tr/min), le régulateur ne fonctionne pas correctement. Les causes possibles incluent :
Régulateur défectueux (par exemple, masselottes usées, tiroir pilote collant).
Plage d'angle de pales incorrecte (pales réglées trop fines).
Pression ou débit d'huile insuffisants.
Passages d'huile obstrués.
Lors de la révision générale, tous les composants du régulateur doivent être inspectés selon les limites du fabricant. Les engrenages d'entraînement usés doivent être remplacés – le soudage ou le réusinage ne constitue pas une réparation approuvée.
2.4.3 Débit d'huile du régulateur et effet sur l'angle des pales
Dans un système d'hélice à vitesse constante typique, le régulateur régule la pression d'huile vers le dôme de l'hélice. L'augmentation du débit d'huile vers le dôme augmente la pression hydraulique, déplaçant les pales vers le pas fin (augmentation du régime). Inversement, la réduction du débit d'huile permet aux pales de se déplacer vers le pas grossier (diminution du régime).
Important : Le sens de déplacement des pales pour une pression d'huile donnée dépend de la conception spécifique de l'hélice. Dans certains systèmes, la pression d'huile déplace les pales vers le pas grossier (pour le mise en drapeau) ; dans d'autres, elle les déplace vers le pas fin. Consultez toujours la documentation du fabricant.
2.5 Essais de l'unité de commande d'hélice (PCU)
La PCU (également appelée régulateur d'hélice ou commande d'hélice) est testée après révision générale pour vérifier :
Une action de régulation correcte.
Un fonctionnement correct du mise en drapeau et du dédrapeau.
Des taux de fuite d'huile acceptables.
Essai d'étanchéité : Le fabricant spécifie un taux de fuite d'huile maximal (par exemple, 5 gouttes par minute à une pression donnée). Si la fuite mesurée dépasse la limite (par exemple, 8 gouttes par minute), l'unité ne doit pas être remise en service. La cause doit être recherchée et réparée, puis l'essai doit être répété.
2.6 Inspection et maintenance de l'hélice
2.6.1 Inspections programmées
Les hélices nécessitent des inspections régulières conformément au programme de maintenance de l'aéronef et au manuel de maintenance des composants (CMM). Les intervalles d'inspection peuvent être basés sur :
Les heures de vol (par exemple, inspections de 100 heures ou annuelles).
Le temps calendaire (par exemple, inspections de corrosion).
Les conditions opérationnelles (par exemple, après un atterrissage dur ou un impact d'objet étranger).
Zones d'inspection :- Surfaces des pales : Éraflures, bosses, rayures, érosion, corrosion, fissures, délaminage (composite).
Bords d'attaque : Dommages d'impact, érosion, état de la gaine de protection.
Embase et queue de pale : Corrosion de fretting, fissures, état du filetage.
Moyeu : Fissures, corrosion, fuites d'huile, alignement des repères de couple.
Cône : Fissures, déformation, sécurité des fixations.
Mécanisme de changement de pas : Joints de piston, usure des tringleries, mécanisme de rétroaction.
Régulateur : Fuites d'huile, état de l'engrenage d'entraînement, sécurité du montage.
2.6.2 Limites de dommages et réparations
Éraflures et bosses sur les pales métalliques :
Les petites éraflures et bosses sur le bord d'attaque ou les surfaces des pales sont généralement réparées par arasage (limage et polissage) pour éliminer la concentration de contraintes.
La raison principale de l'arasage est que les éraflures créent des points de concentration de contraintes, qui peuvent conduire à l'amorçage et à la propagation de fissures sous charge cyclique.
L'arasage n'est autorisé que si le dommage est dans les limites spécifiées dans le CMM ou les instructions du fabricant.
Après l'arasage, un contrôle par ressuage est requis pour s'assurer qu'aucune fissure n'est présente.
Si le dommage dépasse les limites d'arasage, la pale doit être remplacée ou envoyée dans un atelier de réparation agréé.
Fissures :
Toute fissure dans une pale d'hélice, en particulier dans la zone de l'embase, est un défaut entraînant le rejet. La pale doit être retirée du service.
Les fissures dans les hélices en bois, en particulier le long du fil du bois, nécessitent le remplacement.
Les fissures dans les cônes ne sont pas réparables – le cône doit être remplacé.
Corrosion :
La corrosion de fretting sur les embases de pales peut être acceptable si elle est dans les limites du fabricant.
La bonne action consiste à nettoyer la corrosion, à inspecter les dommages sous-jacents et à appliquer un revêtement protecteur conformément au manuel de maintenance.
Une corrosion excessive peut nécessiter le remplacement de la pale.
Dommages aux pales composites :
Le délaminage à l'embase de la pale nécessite le retrait immédiat du service, même s'il semble mineur.
Les dommages d'impact peuvent nécessiter une inspection par ultrasons ou thermographique pour déterminer l'étendue des dommages internes.
L'érosion de la protection du bord d'attaque doit être surveillée ; si la structure composite est exposée, l'ingestion d'humidité peut provoquer un délaminage.
2.6.3 Mesure de l'angle de pale
L'angle de pale est mesuré à une station spécifique (généralement 75 % du rayon de la pale) à l'aide d'un rapporteur ou d'une jauge d'angle numérique.
Procédure :
172.Positionner la pale horizontalement (ou comme spécifié dans l'AMM).
173.Placer l'instrument de mesure sur la surface de référence de la pale.
174.Enregistrer l'angle et le comparer à la spécification du fabricant.
Si l'angle est hors tolérance :
Vérifier la mesure (contrôler l'étalonnage de l'instrument, repositionner la pale).
Consulter l'AMM pour la procédure correcte.
L'AMM peut exiger une vérification à une autre station ou le réglage du mécanisme de changement de pas.
Ne pas remplacer immédiatement la pale ou régler le régulateur – cela serait prématuré sans diagnostic approprié.
2.6.4 Voile d'hélice
Le voile est la trajectoire que suivent les extrémités des pales pendant la rotation. Une hélice est dans son voile lorsque toutes les pales tournent dans le même plan.
Procédure de contrôle du voile :
183.Monter un indicateur de voile (une pointe ou un bloc de craie) près des extrémités des pales.
184.Faire tourner lentement l'hélice à la main.
185.Observer le jeu entre chaque extrémité de pale et l'indicateur.
186.La différence entre la pale la plus haute et la plus basse indique l'erreur de voile.Limites de piste : Le fabricant spécifie une erreur de piste maximale admissible (par exemple, 2 mm). Si l'erreur dépasse la limite :
Corriger en ajustant l'angle de pale de l'hélice concernée (généralement en modifiant le réglage de pas ou en utilisant une butée de pas réglable).
Le remplacement de la pale n'est nécessaire que si la piste ne peut pas être corrigée dans les limites.
Le repositionnement de l'hélice n'est pas un réglage de piste standard.
Conséquences d'un défaut de piste : Vibrations, déséquilibre, contraintes accrues sur le moyeu et le moteur, et réduction du rendement de l'hélice.
2.6.5 Équilibrage d'hélice
Équilibrage statique : L'hélice est équilibrée sur un couteau ou un mandrin pour garantir que le centre de gravité est au centre de rotation. Des masses sont ajoutées ou de la matière est retirée du moyeu ou des caches de pales pour obtenir l'équilibre.
Équilibrage dynamique : Effectué sur l'aéronef à l'aide d'un analyseur de vibrations. L'analyseur mesure les vibrations à la vitesse de l'hélice et identifie l'amplitude et l'emplacement du déséquilibre.
Procédure d'équilibrage dynamique :
195.Installer l'analyseur de vibrations conformément aux instructions du fabricant.
196.Faire tourner le moteur au régime spécifié.
197.L'analyseur indique le déséquilibre résiduel (par exemple, 0,2 in-oz à un emplacement de pale spécifique).
198.Comparer avec la limite du fabricant (par exemple, 0,3 in-oz).
199.Si le déséquilibre résiduel est dans les limites, aucune action supplémentaire n'est requise. L'ajout de masses inutilement pourrait introduire d'autres déséquilibres.
200.Si le déséquilibre dépasse les limites, ajouter des masses d'équilibrage à l'emplacement de pale indiqué et refaire le test.
Unités : L'équilibrage dynamique est souvent exprimé en pouces-onces (in-oz) ou en grammes-millimètres (g·mm). 1 in-oz = 719,4 g·mm.
2.6.6 Stockage de l'hélice
Les hélices retirées de l'aéronef pour des périodes prolongées (plus de 30 jours) nécessitent des procédures de stockage spécifiques :
Position : Stocker horizontalement pour éviter l'affaissement et la déformation des pales.
Position des pales : Les pales doivent être en position de pas faible pour éviter les contraintes sur le mécanisme de changement de pas.
Protection : Les surfaces métalliques exposées doivent être protégées avec un composé anticorrosion.
Étanchéité : Toutes les ouvertures (par exemple, les orifices d'huile du moyeu) doivent être scellées pour empêcher la contamination et l'infiltration d'humidité.
Environnement : Stocker dans un environnement sec, à température contrôlée, à l'abri de la lumière directe du soleil et des sources de vibrations.
2.7 Installation et dépose de l'hélice
2.7.1 Séquence de serrage des boulons de montage
Les boulons de montage de l'hélice doivent être serrés selon un motif en croix ou en étoile pour garantir une répartition uniforme de la force de serrage et éviter la déformation de la bride.
Procédure :
213.Nettoyer la bride de l'hélice et les surfaces de contact.
214.Installer l'hélice sur la bride, en s'assurant d'un alignement correct (clavette, cannelures ou repères d'indexation).
215.Installer tous les boulons de montage et les rondelles.
216.Serrer les boulons selon un motif en croix en deux étapes ou plus :
Première étape : Serrer tous les boulons à un couple faible.
Deuxième étape : Appliquer le couple spécifié selon le motif en croix.
Étape finale : Revérifier chaque boulon au couple spécifié.
220.Appliquer une marque de couple ou un frein filaire selon les exigences.
Important : Le couple spécifié doit être appliqué conformément aux instructions du fabricant. Un serrage excessif peut endommager la bride ou les boulons ; un serrage insuffisant peut entraîner un desserrage et la séparation de l'hélice.
2.7.2 Contrôles avant installation
Avant d'installer une hélice :- Inspectez la bride d'hélice pour détecter tout dommage, corrosion et débris de corps étrangers.
Vérifiez que les boulons de fixation ont la bonne longueur, un bon état du filetage et l'absence de corrosion.
Vérifiez que l'hélice porte le bon numéro de pièce et qu'elle est en état de service.
Inspectez le cône et la plaque arrière pour détecter tout dommage.
Vérifiez le bon fonctionnement du mécanisme de changement de pas (si applicable).
2.8 Systèmes d'hélice
2.8.1 Synchroniseur et Synchrophase
Synchroniseur : Fait correspondre automatiquement le régime (RPM) de tous les moteurs d'un avion multimoteur afin de réduire les fréquences de battement, le bruit et les vibrations dans la cabine.
Synchrophase : Un perfectionnement du synchroniseur qui maintient également une relation de phase fixe entre les hélices, réduisant davantage le bruit et les vibrations.
Fonctionnement :
Un moteur maître (ou un signal de référence) est sélectionné.
Le synchroniseur ajuste les régulateurs des moteurs esclaves pour correspondre au régime du moteur maître.
Le système de synchrophase ajuste l'angle de phase entre les hélices.
Remarque : Le synchroniseur ne met pas automatiquement les hélices en drapeau, ne fournit pas de commande de pas de secours et ne permet pas le réglage manuel du régime – ces fonctions relèvent d'autres systèmes.
2.8.2 Systèmes de dégivrage d'hélice
Objectif : Éliminer la glace qui s'est déjà accumulée sur les pales de l'hélice. L'accumulation de glace provoque :
Une réduction de la poussée due à la perturbation de l'écoulement d'air sur les pales.
Une augmentation des vibrations due au détachement asymétrique de la glace.
Une possible ingestion de glace dans le moteur.
Types de systèmes de dégivrage :
243.Dégivrage électrique :
Des éléments chauffants (fil résistif ou caoutchouc conducteur) sont collés sur les bords d'attaque des pales.
Le courant est appliqué par cycle (par exemple, 30 secondes de marche, 90 secondes d'arrêt) pour détacher la glace.
Une minuterie ou un contrôleur automatique séquence les éléments chauffants.
247.Dégivrage par fluide :
Le fluide de dégivrage est distribué aux bords d'attaque des pales par des anneaux centrifuges ou des rampes de pulvérisation.
Le fluide abaisse le point de congélation de l'eau, empêchant l'adhérence de la glace.
Essai statique : Le système de dégivrage est testé au sol en :
Vérifiant la continuité électrique des éléments chauffants.
Mesurant l'intensité du courant de chaque élément.
Vérifiant le fonctionnement de la minuterie/du contrôleur.
Vérifiant le débit du fluide (pour les systèmes à fluide).
3. Formules et réglementations importantes
3.1 Formules clés
Formule
Description
**Pas géométrique** = 2πr × tan(angle de pale au rayon r)
Avance théorique par tour
**Glissement** = (Pas géométrique – Pas effectif) / Pas géométrique × 100%
Pourcentage de perte dû à l'inefficacité aérodynamique
Rapport entre la puissance utile fournie et la puissance absorbée du moteur
**Vitesse en bout de pale** = √(V² + (2πrN)²)
Vitesse résultante au bout de la pale, où V = vitesse vraie, r = rayon du bout, N = vitesse de rotation
3.2 Réglementations et références- **Règlement (UE) n° 1321/2014, Annexe III (Part-66) :** Établit les exigences de licence pour le personnel de certification de maintenance aéronautique. Le Module 17A fait partie des exigences de connaissances de base pour les licences B1.1 et B1.2.
Part-145 : Exige que la maintenance soit effectuée en utilisant des données approuvées (par exemple, CMM, AMM, Bulletins de Service).
AMC/GM de la Part-66 : Fournit des moyens de conformité acceptables et des documents d'orientation pour le programme de connaissances de base.
CS-P de l'EASA (Spécifications de Certification pour les Hélices) : Définit les exigences de navigabilité pour les hélices.
Documentation du fabricant : La CMM, l'AMM et les Bulletins de Service sont les sources principales pour les procédures de maintenance, les limites et les tolérances.
Niveaux de connaissances pour le Module 17A :
Niveau
Description
**Niveau 1**
Aperçu du sujet – familiarisation avec les composants et leurs fonctions.
**Niveau 2**
Connaissances générales – compréhension du fonctionnement du système, des procédures d'inspection et du dépannage.
**Niveau 3**
Théorie détaillée – compréhension approfondie des principes de conception, des modes de défaillance et des interactions complexes entre systèmes.
4. Relations Courantes Entre les Concepts
4.1 Angle de Pale et Vitesse du Moteur
Pas fin (angle de pale faible) → Faible charge aérodynamique → Régime moteur élevé.
Pas grossier (angle de pale élevé) → Charge aérodynamique élevée → Régime moteur faible.
Le régulateur maintient un régime constant en ajustant l'angle de pale pour correspondre à la puissance de sortie du moteur.
4.2 Pression d'Huile et Changement de Pas
Système à simple effet : La pression d'huile déplace les pales vers le pas fin ; les contrepoids ou la force centrifuge déplacent les pales vers le pas grossier. Une faible pression d'huile empêche le changement de pas.
Système à double effet : La pression d'huile déplace les pales dans les deux directions. Une liaison de rétroaction fournit des informations sur l'angle de pale au régulateur.
4.3 Masselottes du Régulateur et Soupape Pilote
Condition de survitesse : Les masselottes se déplacent vers l'extérieur → La soupape pilote se soulève → L'huile est dirigée vers l'augmentation du pas (ou la diminution, selon la conception) → L'angle de pale change pour réduire le régime.
Condition de sous-vitesse : Les masselottes se déplacent vers l'intérieur → La soupape pilote s'abaisse → L'huile est dirigée vers la diminution du pas (ou l'augmentation) → L'angle de pale change pour augmenter le régime.
4.4 Défaillance de la Liaison de Rétroaction
Dans une hélice hydraulique à double effet avec rétroaction mécanique :
Si la liaison de rétroaction tombe en panne en position « diminution du pas », le régulateur détecte en continu une condition de sous-vitesse et continue de commander une augmentation de l'angle de pale.
Le signal de rétroaction incorrect conduit à une augmentation incontrôlée du pas, provoquant une survitesse de l'hélice car le moteur ne peut pas maintenir la charge réduite.
4.5 Relation du Système de Mise en Drapeau
La mise en drapeau normale utilise la soupape électromagnétique du régulateur pour diriger l'huile vers le côté de mise en drapeau du piston.
La mise en drapeau d'urgence peut utiliser un système séparé (ressort, pompe dédiée ou accumulateur).
Si la mise en drapeau normale échoue mais que la mise en drapeau d'urgence fonctionne, la panne se situe probablement dans l'électrovanne de mise en drapeau normale ou son circuit de commande.
4.6 Plage d'Angle de Pale et Survitesse
Si les pales sont réglées à un angle de pas trop fin, elles ne peuvent pas absorber suffisamment de puissance moteur, provoquant une survitesse même avec un régulateur correctement réglé.
Le régulateur ne peut contrôler le régime que dans la plage d'angle de pale disponible. Si l'angle de pale minimal est trop fin, le régulateur ne peut pas empêcher la survitesse à des réglages de puissance élevés.
5. Points d'Examen Typiques
5.1 Construction et Matériaux- Connaître les propriétés, les avantages et les inconvénients des pales d'hélice en bois, en aluminium et en matériau composite.
Comprendre les défauts critiques pour chaque matériau (fissures dans le bois, entailles dans le métal, délaminage dans les composites).
Connaître la fonction et les exigences d'inspection des cônes d'hélice.
5.2 Systèmes de commande de pas
Comprendre la différence entre les hélices à pas fixe, à pas variable et à vitesse constante.
Connaître les principes de fonctionnement des systèmes hydrauliques à simple et double effet.
Comprendre le rôle des contrepoids et leur fonction de sécurité intégrée.
Connaître les composants du système de mise en drapeau et la différence entre la mise en drapeau normale et la mise en drapeau d'urgence.
5.3 Fonctionnement du régulateur
Être capable de décrire la séquence des événements lorsque la puissance du moteur est augmentée ou diminuée.
Comprendre la fonction des masselottes, du ressort de tarage et du tiroir de distribution.
Connaître l'effet du débit d'huile sur l'angle de pale.
Comprendre les conséquences des pannes de composants du régulateur (par exemple, engrenage d'entraînement usé, tiroir de distribution collant).
5.4 Inspection et maintenance
Connaître l'action correcte pour divers défauts (entailles, fissures, corrosion, délaminage).
Comprendre le but du meulage d'adoucissement et quand il est autorisé.
Connaître la procédure de mesure de l'angle de pale et l'action correcte si la valeur est hors tolérance.
Comprendre les procédures et les limites de voile et d'équilibrage de l'hélice.
Connaître les exigences de stockage des hélices retirées de l'aéronef.
5.5 Installation et essais
Connaître la séquence de serrage correcte des boulons de fixation (motif en croix, étapes multiples).
Comprendre le but des essais fonctionnels (vérification de la mise en drapeau, essai du régulateur, essai de fuite de l'unité de commande de pas).
Connaître l'action correcte lorsque les résultats d'essai dépassent les limites.
5.6 Systèmes
Comprendre la fonction des synchroniseurs et des systèmes synchrophases.
Connaître les types de systèmes de dégivrage et leurs procédures d'essai.
5.7 Scénarios de dépannage
Être capable de diagnostiquer les pannes courantes :
Aucun changement d'angle de pale avec une pression d'huile de régulateur normale → Panne en aval du régulateur (mécanisme de changement de pas, électrovanne).
Survitesse au sol avec un régulateur correct → Plage d'angle de pale trop petite.
La mise en drapeau normale échoue mais la mise en drapeau d'urgence fonctionne → Panne dans l'électrovanne de mise en drapeau normale.
Le régime dépasse la valeur de consigne de plus que la tolérance → Dysfonctionnement du régulateur ou plage d'angle de pale incorrecte.
Résumé
Le Module 17A exige une compréhension approfondie de la construction des hélices, des systèmes de commande de pas, du fonctionnement du régulateur et des pratiques de maintenance. La clé du succès réside dans la compréhension des relations entre les composants et les systèmes – comment le régulateur détecte la vitesse, comment la pression d'huile déplace les pales, et comment les pannes dans une partie du système affectent l'ensemble. Reportez-vous toujours à la documentation du constructeur pour les limites et procédures spécifiques, car celles-ci prévalent sur les pratiques générales.
