Pale

Pour les articles homonymes, voir Pale (homonymie).

Cet article est une ébauche concernant l’aéronautique. Vous pouvez partager vos connaissances en l’améliorant (comment ?) selon les recommandations des projets correspondants.

Une pale d'éolienne prête à être mise en place

Une pale d'hélice (avion ou navire), de rotor (hélicoptère), de turbine, de pompe ou d'éolienne est une surface portante en rotation autour d'un axe. C'est un dispositif aérodynamique ou hydrodynamique destiné à transformer une énergie motrice en accélération du fluide dans lequel il se déplace ou au contraire à transformer l'énergie de déplacement du fluide en énergie motrice.

Plusieurs pales sont fixées à un moyeu central pour former une hélice ou un rotor.

Rotor d'hélicoptère

Vitesse en bout de pale

Les pales de l'Eurocopter EC665 Tigre

La vitesse de rotation est limitée par la vitesse en bout de pale, celle-ci pouvant approcher la vitesse du son, provoquant le bruit caractéristique d'un hélicoptère (« tchop-tchop », qui lui a donné son nom familier de « chopper » en anglais). On peut pallier ce problème en partie en donnant à l'extrémité de la pale la forme en plan d'une aile d'avion supersonique, exemple : les pales de l'hélicoptère Tigre et leur forte flèche et courbure vers le bas pour annuler la portance.

Charge du disque

En augmentant le nombre des pales d'un système, on peut augmenter la surface portante et la force de traction (à charge alaire égale) d'un rotor sans augmenter la longueur des pales, c'est le cas du Sikorsky CH-54, une grue volante à six pales. Cela permet aussi, pour une même portance, de réduire la vitesse de rotation du rotor et permettre d'augmenter la vitesse d'avancement de l'hélicoptère, comme sur l'Eurocopter EC155 à cinq pales.

Fabrication des pales

Les pales d'un hélicoptère doivent être légères et robustes et celles-ci peuvent mesurer jusqu'à 20 mètres de long. Les contraintes mécaniques qu'elles subissent sont énormes que ce soit en flexion, torsion ou compression. À l'origine, elles étaient en bois, puis en métal, elles sont de nos jours fabriquées en matériau composite (sandwiches de fibre de carbone, fibre de verre, mousses).

Structure d'une pale

La pale peut être constituée de stratifié de verre-résine. On peut distinguer trois zones :

la zone d'attache 

les fibres de verre qui forment le longeron sont enroulées autour des bagues d'emplanture en acier; du moltoprène et du remplissage résine-bourre comblent les zones vides entre les fibres longeron ;

la partie courante 

de la fibre de verre forme le longeron, du nid d'abeille emplit la partie centrale de la pale, des bandes de protection en inox ou titane recouvrent le bord d'attaque contre l'érosion, de la fibre de carbone renforce le bord de fuite ;

zone d’extrémité 

des masses d'équilibrage statique et dynamique sont placées sur des tiges filetées, elles sont protégées par un « saumon ». Ces masses équilibrent la pale en poids (centre de gravité) et en moment (piqué et cabré).

Réglage d'une pale

De par leur méthode de fabrication, les pales réagissent différemment aux sollicitations mécaniques. Elles sont donc équilibrées après fabrication sur un banc de réglage. En plaçant une pale sur le banc, un technicien compare son comportement par rapport à une pale étalon, puis ajuste ses masses d'équilibrage statique et dynamique. Il n'est pas permis aux utilisateurs de toucher aux masses d'équilibrage, alors qu'il sera possible d'intervenir sur un ou deux « tabs » pour affiner le réglage de la voilure.

Pales d'éolienne

Le profil d'une pale d'éolienne est inversé par rapport à celui d'une hélice (une hélice montée sur une éolienne aurait soit son bord de fuite utilisé comme bord d'attaque soit son intrados utilisé comme extrados). Presque tous les aérogénérateurs modernes de grande taille sont à trois pales, compromis idéal pour optimiser les coûts de fabrication, un bon rendement et un bruit de fonctionnement acceptable. Elles peuvent mesurer de 23 à 45 mètres de long, voire 60 mètres et plus.