Avez-vous déjà observé des avions ou des bateaux à hélices ? Ces engins utilisent, pour la plupart, des hélices à pales en forme d’ailettes torsadées ou des hélices à vis comme le cas des bateaux, inventées au début du XVIIIᵉ siècle. Les hélices ont peu évolué depuis toutes ces années. Elles fonctionnent en prenant un fluide, l’air ou l’eau, puis en effectuant un mouvement de rotation pour pousser le fluide. Des chercheurs du MIT affirment avoir inventé des hélices toroïdales, avec une étrange forme qui les rendrait beaucoup plus silencieuses que les hélices traditionnelles. De plus, elles seraient beaucoup plus efficaces, en termes de puissance. Les chercheurs sont persuadés qu’en proposant des hélices en forme d’anneaux toroïdaux torsadés, ils pourraient rendre les avions et les bateaux plus silencieux et plus performants. Découverte.
Pourquoi inventer ce type d’hélices ?
Les hélices d’avions présentent un problème principal, elles provoquent un bruit strident qui ressemble aux pleurs d’un bébé lorsqu’elles tournent. Avec le développement annoncé des livraisons aériennes par drone, ou petits engins volants, les hélices classiques deviendraient donc une pollution sonore supplémentaire. Il faut savoir que l’oreille humaine est très sensible aux sons compris de 100 à 5 kHz, exactement dans la fourchette des hélices classiques. L’idée est donc de concevoir de nouvelles hélices qui réduiraient le bruit pour les usagers. Les chercheurs du Lincoln Laboratory du MIT se sont alors penchés sur le projet d’un avion silencieux à propulsion ionique en se demandant si le changement de la forme des hélices pouvait permettre l’atténuation du bruit. « À l’époque où les personnes avaient toutes sortes d’idées folles pour les avions, au début des années 1900 et pendant la Seconde Guerre mondiale, il y avait quelques modèles qui étaient essentiellement des ailes annulaires. Je me suis alors demandé ce que ça donnerait si l’on transformait une aile en anneau en une hélice. » confie le Dr Thomas Sebastian l’un des responsables de ces recherches.
Comment ont-ils conçu cette hélice nouvelle génération ?
Persuadé que la forme toroïdale pourrait résoudre le problème du bruit des hélices, le docteur a sollicité l’un de ses stagiaires pour fabriquer un prototype. Celui-ci a alors imaginé de nombreux prototypes imprimés en 3D. Après quelques essais, l’équipe a trouvé un concept qui peut réduire le niveau de bruit global, mais surtout dans la plage de 1 à 5 kHz, celle qui est la plus agressive à l’oreille humaine.
Selon les inventeurs, l’hélice conçue produit un bruit semblable à celui d’un vent et non plus au grincement caractéristique d’une hélice classique. Pour les chercheurs, l’élément clé de leur concept, ce sont les tourbillons générés par l’hélice, car ils sont répartis sur la totalité de l’hélice et non plus uniquement à son extrémité. Le sifflement se dissipe alors mieux dans l’atmosphère, ce qui le rend moins audible pour l’oreille humaine.
Quels sont les premiers résultats ?
Parmi les modèles imprimés en 3D, ils ont choisi de tester le B160, le plus performant créé pour l’occasion. Selon les premiers tests effectués, l’hélice toroïdale serait plus silencieuse, mais elle serait aussi plus performante qu’une hélice traditionnelle. Une découverte qui pourrait changer beaucoup de choses, car les hélices n’ont pas évolué depuis leurs débuts. Grâce à leur forme en boucle, ces nouvelles hélices auraient également l’avantage d’ajouter une stabilité structurelle à l’engin, leur évitant de s’accrocher sur des obstacles. Leurs seuls inconvénients seraient qu’elles soient plus compliquées à fabriquer, car de forme complexe, et donc beaucoup plus chères. Même s’il n’est prévu aucune commercialisation pour le moment, l’équipe du MIT a tout de même fait breveter le concept et serait prête à accorder les licences si des fabricants s’y intéressaient. Plus d’informations : mit.edu.