Unité de réduction de vitesse d'hélice - Propeller speed reduction unit
Une unité de réduction de vitesse d'hélice est une boîte de vitesses ou un dispositif à courroie et poulie utilisé pour réduire les tours de sortie par minute (tr / min) à partir du régime d'entrée plus élevé du groupe motopropulseur. Cela permet l'utilisation de moteurs à combustion interne de petite cylindrée pour faire tourner les hélices d'aéronef dans une plage de vitesse efficace.
Histoire et fonctionnement
Les frères Wright ont reconnu la nécessité d'un réducteur d'hélice en 1903, mais il n'était généralement pas utilisé sur les moteurs d'avion jusqu'à ce que de plus gros moteurs aient été conçus dans les années 1920. Les gros moteurs avec des vitesses de vilebrequin et des puissances élevées exigeaient une réduction de l'hélice, les pilotes ont noté l'augmentation des performances d'avions similaires équipés de réducteurs.
Les types
Les types d'unités de réduction de vitesse d'hélice comprennent:
- Entrainement par CHAINE
- Réducteur simple ou engrenage droit
- Engrenage droit interne
- Type planétaire Farman ou biseauté
- Engrenage solaire fixe
- Pignon interne fixe
- Ceinture de sécurité
- Engrenage épicycloïdal
Variations de conception
Le moteur Rolls-Royce Falcon de 1915 comportait un engrenage de réduction à hélice épicycloïdal qui contenait un embrayage conçu pour limiter le couple maximal , protégeant ainsi les engrenages de réduction. Le dernier moteur Merlin de la même société utilisait des engrenages de réduction de rotation opposés pour fournir des hélices contrarotatives pour les avions bimoteurs, une méthode beaucoup moins chère que la conception et la construction des moteurs pour tourner dans des directions opposées.
Le défi de l'accouplement des boîtes de vitesses aux moteurs à combustion interne est principalement la résonance de torsion qui peut se développer à certaines vitesses. La charge d'une hélice et d'un réducteur peut modifier les fréquences de résonance du vilebrequin, permettant aux vibrations de torsion d'augmenter rapidement jusqu'à des niveaux élevés à certaines vitesses de rotation. Les mesures prises par le concepteur pour atténuer les résonances de torsion dans la conception originale du moteur peuvent être rendues inefficaces si la fréquence de résonance est modifiée par l'utilisation d'un réducteur. Des embrayages et / ou des accouplements flexibles sont parfois utilisés pour empêcher la résonance de torsion d'atteindre des niveaux dommageables.
Les moteurs de la série Continental Tiara utilisaient un seul engrenage pour entraîner à la fois l'hélice et l' arbre à cames , ce qui permettait à l'hélice de tourner à la moitié du régime du moteur.
Applications
L'utilisation d'un engrenage de réduction d'hélice était très courante au plus fort de l'utilisation des moteurs à pistons dans l'aviation (des années 1930 aux années 1940), la quasi-totalité des moteurs à pistons les plus puissants jamais construits pour les avions étant conçus pour utiliser des engrenages de réduction.
L'utilisation d'une unité de réduction est courante dans la construction d' aéronefs expérimentaux construits à la maison lorsque des moteurs automobiles peuvent être utilisés. Ces moteurs, en plus de leur moindre coût, ont généralement une cylindrée inférieure à celle des moteurs d'avions légers spécialement conçus et développent une puissance de pointe à des tours par minute (tr / min) élevés , généralement au-dessus de 4000 tr / min. Les moteurs d'avions traditionnels, où l'hélice est le plus souvent fixée directement au vilebrequin du moteur, développent une puissance de pointe proche de la vitesse maximale sûre et efficace de l'hélice - 2 500 à 3 000 tr / min. Cette vitesse est considérée comme le régime maximal typique d'une hélice d'avion monomoteur en raison de la nécessité de maintenir la vitesse de pointe de l'hélice en dessous de la vitesse du son.
Les moteurs d'avion certifiés en usine ont également utilisé des unités de réduction intégrées à leur conception. Le Cessna 175 utilisait un engrenage qui fait partie du moteur Continental GO-300 tandis que le Helio Courier et plusieurs jumeaux Beechcraft , entre autres, utilisaient les Lycoming GO-435 et GO-480 . De nombreux avions de sport légers utilisent des moteurs Rotax tels que le Rotax 912 qui intègre un réducteur à engrenages.