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DONNEES

 

 

 

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FABRICATION DES HELICES E-PROPS

 

 

 

1 - Pales

2 - Moyeux

3 - Procédé de fabrication

4 - Equilibrage

5 - Tracking

 

 

Les hélices E-Props sont intégralement fabriquées en France, à Vaumeilh, dans les Alpes de Haute Provence. Les ateliers de 1700 m² sont équipés en machines à commande numérique. La société a développé plus de 185 modèles d'hélices différents à ce jour (19-11-2018).

 

Les Hélices E-Props sont conçues et fabriquées pour être très légères et extrêmement résistantes. Elles sont composées de pales 100% carbone à bord d'attaque blindé et, pour les modèles à pas réglable, d'un moyeu également en carbone. De nombreux essais valident en continu les matériaux et les procédés de fabrication des différents éléments.

 

 

hélice e-props en composite

 

hélices e-props les plus solides du marché

 

 

 

1 - Pales

 

Les pales sont les éléments constitutifs d'une hélice ayant une forme d'aile vrillée.

Celles des hélices E-Props sont composées de :

- tresse 100% carbone avec fibres continues entre l'intrados et l'extrados (très haute résistance)

Le carbone présente un excellent compromis rigidité/poids. L'utilisation d'un seul matériau (le carbone) sollicite beaucoup moins la résine que l'utilisation de deux matériaux, comme par exemple de la fibre de verre et du carbone. Les hélices comportant un seul matériau de base possèdent un potentiel beaucoup plus élevé.

- résine époxy : c'est la résine privilégiée en aéronautique car elle possède de très bonnes propriétés mécaniques et thermiques, un faible retrait au moulage, une très grande résistance à la fatigue, une bonne stabilité dimensionnelle et une bonne tenue chimique, ainsi qu'une excellente adhérence sur les fibres.

- noyau alvéolaire avec longeron interne (D-Box) pour renforcer la rigidité.

 

- pied de pale : fibres de carbone enroulées sur un tore titane.

Les pieds de pale des hélices E-Props de la gamme UL sont largement dimensionnés. Leur diamètre est identique à celui des hélices Arplast, Neuform ou WarpDrive, par exemple. Les contraintes liées au couple moteur nominal du Rotax 912S sont de 310 N.m à l’hélice, soit 103 N.m par pale. Cela correspond à une force de 23 kgf appliquée au milieu de la pale (à 45 cm de l’axe de l’hélice). La contrainte générée dans le pied de pale est de 13 mPa. Sachant que le composite carbone / époxy possède une résistance de 2.000 mPa, les pieds de pales E-Props peuvent donc affronter des sur-couples de coefficient 153.

 

Aucune pièce métallique n'est apparente : la corrosion galvanique est impossible

 

Le procédé HCF (Helical Continuous Fibers : Fibres Continues Hélicoïdales), développé spécifiquement par E-PROPS, assure une résistance exceptionnelle de la pale 100% carbone + résine époxy, du bord d'attaque au bord de fuite, du pied de pale au saumon. Contrairement au process traditionnel dit "demi-coquille", les fibres sont continues entre l'intrados et l'extrados (tresse de carbone, fabriquée comme une chaussette). La résistance mécanique de l'ensemble est accrue : pas le moindre risque d'explosion de la pale par délaminage de bord d'attaque, pas de criques sur la pale ou le moyeu.

 

tresse carbon carbon braid tresse carbon carbone braid

tresse de carbone très haute résistance, à base de milliers de fils de carbone

 

 

- bord d'attaque blindé : injection au bord d'attaque de résine avec additif Nanostrength® (produit ARKEMA : additif nanostructuré à haute capacité d'absorption d'énergie cinétique).

Cette protection, plus résistante qu'un blindage métallique, n'induit aucun décollement et aucun couple électrolytique.

Voir page BLINDAGE

 

- additif offrant une résistance exceptionnelle aux UV (UVA et UVB-haute altitude) intégré dans la résine époxy. Les pièces sont polishées pour assurer une parfaite qualité de finition.

 

- chaque pale est référéncée avec un n° de série unique pour la traçabilité et le suivi qualité. Elle comporte une puce RFID pour le suivi de production (voir plus bas).

 

 

Pour déterminer le potentiel réel de ses hélices, l'équipe a mis au point un banc de fatigue spécifique. Le potentiel démontré de chaque modèle est de plus de 2.000 heures. Voir page essais

 

 

cannelure hélice EPROPS NGDinterieur pale e-props carbonepied de pale hélice e-props ng-dtor acier pied de pale hélice E-PROPS NG-D

noyau alvéolaire, longeron interne, tore titane au pied de pale

 

 

e-props no de série pales

 

 

2 - Moyeu

 

Le moyeu est la pièce centrale sur laquelle sont assemblées les pales, pour les modèles d'hélices à pas réglable au sol.

- matériau : 100% carbone + résine époxy haute température

Les pales et le moyeu sont fabriqués avec les mêmes matériaux (carbone et résine époxy, voir plus haut). Il n'y a ainsi pas de problèmes d'interférences entre matériaux (type couple électrolytique).

- une contre-plaque en aluminium anodisé vient se positionner sur le moyeu pour répartir parfaitement le serrage.

- les vis de serrage du moyeu sont assurées par des rondelles Nord-Lock®, conçues pour empêcher le desserrage des assemblages boulonnés causé par des vibrations.

 

 

moyeu e-props hub

moyeu E-Props avec contreplaque

 

modélisation moyeux carbone e-props simulation sofflerie numérique

analyse des contraintes du moyeu sous charge

 

 

 

 

3 - Procédé de fabrication

 

Les pales et le moyeu sont injectés selon le procédé RTM (Resin Transfer Molding).

Ce procédé high tech, utilisé par Airbus et Boeing pour certaines pièces carbone critiques d'avions de ligne, est réalisé en suivant un cycle de températures strict. La cuisson des pièces en carbone permet d'améliorer certaines propriétés, en particulier mécaniques et de tenue à la température (T° max de tenue des moyeux = 120°C pour les moteurs réductés, 170°C pour les moteurs en prise directe).

 

RTM EPROPS

 

L'atelier possède trois étuves : deux étuves moyenne température / petite capacité et une étuve haute température / grande capacité, toutes gérées par des systèmes électroniques de régulation dédiés.

 

 

hélice e-props carbone pour ULM et paramoteurs

 

 

 

Afin d'assurer un strict suivi de la qualité et la reproductibilité de la production, les différents composants sont pesés très précisément tout au long de la fabrication (15 pesées sont nécessaires lors de la fabrication d'une hélice pour ULM / Avions).

 

Hélices E-PROPS utilise la méthode KANBAN pour piloter ses ateliers et le RFID pour le suivi des composants et des pièces de ses hélices.

L’identification RFID est effectuée par le biais de puces électroniques, que l’on retrouve sur la ligne de production, dans les pales, les moyeux et tous les accessoires. Une quinzaine de lecteurs sur la ligne de production permet de mettre à jour le contenu de chaque puce RFID par un simple passage devant le détecteur.

 

E-PROPS suivi RFIDE-PROPS suivi KANBAN

E-PROPS : suivi de production par RFID et KANBAN

 

Couplé à la méthode de gestion de pilotage des ateliers par KANBAN, le suivi de production global par RFID sécurise les étapes de fabrication, évite tout arrêt de production, maintient la qualité de la production et permet de faire à des contraintes strictes de traçabilité, évidentes quand on fabrique des produits aéronautiques high-tech.

Ces méthodes et moyens optimisent la qualité de la fabrication, sécurisent et fluidifient les approvisionnements, permettent le suivi temps réel du process de production, la traçabilité de toutes les étapes de la fabrication, et offrent un ensemble d’indicateurs performants et fiables.

 

 

L'équipe E-PROPS a développé et fabriqué intégralement un centre d’usinage 8-axes avec scanner laser TRM-8. Cette machine à commande numérique a été conçue et réalisée pour permettre l’analyse dimensionnelle, la rectification et la finition des composants carbone de façon complètement automatique, sans démontage de la pièce. Elle est équipée d’une broche orientable sur 5-axes programmée en fonction de la définition numérique de la pièce, avec un large magasin d’outils. La précision de mesure par le scanner laser est de 5/100e de millimètre.
Le scanner balaye la pièce, puis le programme la reconnaît à l’aide de sa base de données, et ensuite les différents outils viennent effectuer toutes les tâches de finition : ébavurage, découpe, perçage, ponçage et lustrage. Toutes les étapes entre la sortie du moule et le transfert au stock de pièces finies sont automatiques.

 

E-PROPS CNC Machining Center with Laser Scanner

vidéo du fonctionnement du TRM-8

centre d'usinage 8-axes avec scanner laser

 

 

La tenue des hélices E-Props à la force centrifuge est systématiquement testée, et cela pour toutes les géométries de pales. Le coefficient de sécurité à la force centrifuge est de 7,2. De plus, l’ensemble pale – moyeu hélice E-Props est capable de supporter 6 fois la force centrifuge maximale calculée pendant 1 heure sans subir de dommages.

=> Voir essais à la force centrifuge

 

 

L'équipe utilise ses 12 centres d'usinage à commande numérique pour fabriquer les moules et faciliter chaque étape de la production, permettant de proposer toutes sortes d'hélices en carbone, pour toutes les applications et tous les aéronefs.

=> Voir Moyens de Production

 

 

 

 

4 - Equilibrage

 

Les hélices E-Props sont toutes livrées parfaitement équilibrées.

L'équilibrage des hélices comportant un moyeu et des pales (hélices pour ULM par exemple) est réalisé avec tous les éléments. Si possible l'équilibrage est réalisé avec les accessoires (cônes).

L'équipe utilise un banc très précis pour réaliser cette opération : un banc de test fréquentiel (avec oscilloscopes).

La tolérance maximum est de 0,4 grammes / mètre.

Les hélices E-Props sont réputées pour leurs masses très faibles et leur équilibrage parfait, ce qui génère très peu de vibrations.

 

Attention : les pales ne doivent pas faire forcément la même masse. Pour équilibrer une hélice, la masse respective des pales entre en jeu, mais également la répartition de la masse tout au long de la pale.

 

Exemple :

equilibrage balancing

 

 

Les masses P1 et P2 de chaque pale s'appliquent respectivement aux centres de gravité G1 et G2, qui ne sont pas à égale distance du centre O de rotation de l'hélice (on considère G1 et G2 alignés avec l'axe longitudinal de l'hélice, mais ce n'est pas toujours le cas).

L'équilibrage de l'hélice doit être réalisé pour obtenir la relation : P1 x d1 = P2 x d2

 

Il est fortement déconseillé d'ajouter de la masse dans une des pales pour qu'elle se retrouve avec la même masse que l'autre (ou les autres) pale(s). L'hélice se retrouverait alors déséquilibrée, et cela pourrait alors générer des vibrations. En cas de doute, il est possible de renvoyer l'hélice chez E-Props pour vérification d'équilibrage. Merci de nous contacter : helices@e-props.fr

 

Lorsque les hélices sont légères, un équilibrage statique bien fait, avec une faible tolérance, est suffisant pour éviter la perception des vibrations et leurs conséquences. Dans ce cas, un équilibrage dynamique n'apportera rien.

 

=> PLUS d'INFOS ICI : Equilibrage / Tracking

 

 

 

5 - Tracking

 

Le "tracking" est la difference de position longitudinale d'un saumon à l'autre.

 

Les hélices E-Props ont une tolérance de tracking vont jusqu'à 20-25 mm, même plus.

Si vous n'avez pas de vibrations, le tracking n'a absolument aucune importance.

 

 

tracking helice

 

 

HELICES PARAMOTEURS :

 

Certains pilotes positionnent une rondelle en caoutchouc entre l'hélice et le flasque d'un moteur de paramoteur pour reprendre un défaut de planéité du moyeu et diminuer le tracking.

 

Hélices E-Props déconseille fortement de mettre cette rondelle de caoutchouc. Si une rondelle caoutchouc est placée entre l'hélice et le flasque, les efforts passent par les vis. Celles-ci peuvent alors céder en fatigue. La perte d'une hélice en vol peut entraîner de graves dommages, et même des accidents aux conséquences dramatiques.

 

 

=> PLUS d'INFOS ICI : Equilibrage / Tracking

 

 

 

série de pales NG-D 

 

 

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