Plan des pales d'une éolienne : un exemple avec Heliciel

Le plan de pales d'une éolienne se résume à une série de profils, chacun placé à une distance précise de l'axe et incliné d'un calage donné par rapport au plan de rotation. Heliciel calcule ces profils, leur corde et leur vrillage, puis les fournit sous forme de fichier 3D pour la CAO (conception assistée par ordinateur) ou de plan papier pour fabriquer la pale.

Une éolienne comprend des organes de transmission, de freinage et de transformation de l'énergie, que l'hélice ne fait que faire tourner. Heliciel se concentre sur la partie hélice. Le plan de l'éolienne est donc abordé ici uniquement au niveau du plan des pales de l'éolienne. L'ensemble de la démarche se trouve dans l'article comment construire une éolienne.

Au sommaire :

• Plan de pale d'éolienne : formats IGS et plans papier
• Le plan d'un profil de pale : position, calage et corde
• Le plan de la pale : une somme de profils
• Du plan à la fabrication

1 : Plan de pale d'éolienne : formats IGS et plans papier

Aujourd'hui, les plans qui définissent la géométrie d'une pale sont des fichiers numériques échangeables entre logiciels de CAO. Heliciel exporte les plans de ses pales au format IGS, compatible avec la plupart des logiciels de CAO. Pour en savoir plus sur les plans 3D qu'il produit, voyez les hélices et ailes en 3D d'Heliciel.

Nous pouvons aussi avoir besoin d'un plan papier, sans passer par une CAO. Heliciel fournit également ce type de plan, comme nous le voyons plus bas.

2 : Le plan d'un profil de pale : position, calage et corde

Le plan d'une section de la pale est un profil. Il définit entièrement le vrillage de la pale, puisque chaque profil porte son propre calage. Voici un exemple de plan de profil de pale d'éolienne, tel que l'éditeur d'images des profils d'Heliciel l'affiche.

Dans l'éditeur d'images des profils, un onglet par élément de pale. Celui-ci montre un profil NACA 66210 situé à 168 mm de l'axe, avec son calage de 51,6°, sa corde de 75 mm, son épaisseur maximale de 8 mm et ses coordonnées normalisées, puis à l'échelle de la pale.

Sur cet écran, nous lisons le calage de la corde (51,6°) et l'incidence du profil (7°), deux angles à ne pas confondre : le calage est l'inclinaison de la corde par rapport au plan de rotation, l'incidence est l'écart entre cette corde et la direction réelle de l'écoulement (44,6° ici).

3 : Le plan de la pale : une somme de profils

Le dessin de la pale est une somme de dessins de profils, qui définissent entièrement la pale. Voici un exemple de plan de pale d'éolienne constitué de plans de profils.

Plan de pale d'éolienne : les profils, du pied (en bas) au bout de pale (en haut), se redressent et rétrécissent. Chaque ligne indique la position du profil sur l'axe, son calage par rapport au plan de rotation, sa corde et son épaisseur maximale.

Le logiciel Heliciel fournit donc le plan des pales de l'éolienne sous forme de profils, qui mentionnent leur position sur l'axe et leur calage par rapport au plan de rotation. Voici les valeurs que nous lisons sur ce plan, pour des profils NACA 1408 :

Ces valeurs illustrent le vrillage : le calage passe de 39,3° au pied à 3,8° au bout de pale, et la corde se réduit de 197 mm à environ 50 mm.

4 : Du plan à la fabrication

Construire une éolienne devient simple lorsque le plan de pale est fourni. Pour éditer le plan des pales, la marche à suivre est détaillée sur la page édition du plan d'une éolienne.

Pour aller plus loin, nous pouvons voir comment se calculent le vrillage et le calage d'une pale, quels matériaux et quelle structure donnent sa résistance mécanique de la pale, ou comment choisir un générateur d'éolienne.