De l'idée aux plans : un VTOL deux places Géométrie et visualisation d'une première hélice Point de design et hors design d'une hélice

Logiciel de calcul d'hélices et d'ailes en 3D : bateaux, avions, éoliennes, hydroliennes, hydrofoils

Heliciel est un logiciel de calcul et de conception d'hélices et d'ailes en 3D. Il calcule la poussée, le couple, la puissance et le rendement d'une hélice, dessine le vrillage optimal de ses pales par la méthode des éléments de pale (BEM, Blade Element Momentum), puis exporte la géométrie 3D pour la CAO (conception assistée par ordinateur) et la fabrication. Il traite les hélices de bateau, d'avion et de drone, les éoliennes et hydroliennes, les ventilateurs et pompes axiales, les ailes et les hydrofoils. Une extension PRO calcule le même projet par CFD (Computational Fluid Dynamics, mécanique des fluides numérique), et un connecteur MCP (Model Context Protocol) le met à la disposition d'un assistant IA.

Heliciel, logiciel de calcul et de conception d'hélices et d'ailes en 3D : fenêtre principale avec le menu Nouveau projet et la liste des modèles d'hélices et d'ailes

La fenêtre principale d'Heliciel : le menu « Nouveau projet » propose les types d'hélices (propulsive air ou eau, ventilation, captage d'air ou d'eau, pompe axiale) puis l'hydrofoil et l'aile, avec la vue 3D du prototype derrière le menu.

Au sommaire :

1 : Description rapide du logiciel de calcul et de conception d'hélices et d'ailes

Le calcul d'une hélice consiste à déterminer les performances de couple et de poussée de l'hélice, mais aussi les dimensions et la forme à donner aux pales pour obtenir une efficacité optimale. HelicielIcône du logiciel de calcul d'hélice Heliciel est un logiciel d'aide à ce calcul, destiné aux techniciens, aux ingénieurs, aux étudiants et aux concepteurs amateurs qui veulent calculer et réaliser une hélice optimisée pour un cahier des charges précis, en toute autonomie.

Heliciel est aussi un logiciel d'introduction à l'étude et à la réalisation des hélices et des ailes. Il permet une démarche autodidacte de découverte, puis d'approfondissement, de la conception et du calcul d'hélices et d'ailes. Il s'adresse :

Heliciel est adapté aux bureaux d'études mécaniques et ne demande pas de connaissance approfondie en calcul de mécanique des fluides. Il associe une base de données de profils et un calculateur de performances dans une interface 3D ergonomique. Il rassemble ainsi tous les éléments nécessaires à la conception autodidacte des hélices et des ailes.

Le calcul des performances peut aussi se faire pour une hélice existante, déjà montée, dont on relève les dimensions et le pas (le calage des profils), afin de vérifier si elle convient aux conditions de fonctionnement. C'est la rétro-conception d'une hélice existante.

Heliciel adopte une démarche de conception de prototypes. Les tables d'hélices que l'on peut trouver limitent parfois les choix, et obligent à un compromis qui ne donne pas au projet son rendement optimal. L'hélice doit correspondre au projet sans le contraindre : vous entrez les paramètres de fonctionnement que vous connaissez, et vous testez les différentes géométries d'hélices ou d'ailes qui s'implantent au mieux dans l'environnement de votre projet.

2 : Calculer tous les types d'hélices et d'ailes : bateau, avion, éolienne, ventilateur, hydrofoil

Avec Heliciel, le calcul d'hélice (éoliennes, hydroliennes, bateaux, avions, ventilateurs, pompes axiales…) est accessible aux techniciens et aux concepteurs qui souhaitent créer une hélice adaptée à leur projet. Heliciel permet la conception et le calcul des performances de tous les types d'hélices :

La page types d'hélices et d'ailes modélisables décrit les quatre types d'études et leurs objectifs. Pour les éoliennes, hydroliennes et turbines axiales, une page dédiée présente le logiciel de calcul d'éoliennes, d'hydroliennes et de turbines. Une galerie de modèles en 3D aide à choisir le point de départ de chaque projet.

Direction de la traînée et de la portance sur le modèle d'hélice 3D d'Heliciel : vue 3D de l'hélice avec les forces de chaque élément de pale

La vue 3D d'une hélice, avec les forces de portance et de traînée de chaque élément de pale représentées par des traits bleus.

3 : Les deux difficultés du calcul d'hélice, et comment Heliciel les traite

Les difficultés rencontrées dans la conception et le calcul des performances des hélices et des ailes sont principalement de deux natures :

  1. collecter les données des profils des pales de l'hélice ou des ailes (coefficients de portance et de traînée aux incidences et aux vitesses d'utilisation), et les intégrer dans le calcul des performances ;
  2. déterminer les vitesses induites, qui dévient le courant de fluide, influent sur l'angle d'attaque et sur les performances des hélices ou des ailes.

Les projeteurs et les techniciens qui veulent inclure des hélices ou des ailes dans leurs projets ont rarement le temps d'approfondir les calculs théoriques, et ne sont pas toujours spécialisés en mécanique des fluides. Heliciel s'occupe de ces deux difficultés. Il réunit les données de profils et une méthode de calcul des performances dans une interface de contrôle des formes, et il permet d'obtenir très rapidement une hélice prête à être réalisée. Les polaires des profils se calculent aussi dans le logiciel, avec le solveur Xfoil : voir la soufflerie numérique.

4 : Concevoir une hélice ou une aile en trois phases

Des onglets et un arbre de progression mettent en évidence l'organisation des phases de conception des hélices ou des ailes proposée par Heliciel, et permettent aussi de naviguer librement entre les différentes phases de réalisation. Les trois phases sont : entrer les données du projet (fluide, objectif, point de fonctionnement), décrire la géométrie de la pale (dimensions et loi de profils), puis optimiser (vitesse de rotation, nombre de pales).

Phases de conception d'une hélice ou d'une aile dans Heliciel : arbre de progression des données du projet, de la géométrie de pale et de l'optimisation

L'arbre de progression des phases de conception : 1 entrer les données du projet, 2 géométrie de pale, 3 optimiser.

Dans Heliciel
Vous imposez le fluide, l'objectif, le point de fonctionnement, les dimensions de pale et la loi de profils ; Heliciel calcule les vitesses induites, le vrillage optimal et les performances. Quand l'hélice ou l'aile convient à l'objectif, un plan de pale ou d'aile peut être édité. L'image de chaque profil qui décrit votre pale ou votre aile, avec son angle de calage, vous est fournie, et vous pouvez aussi collecter les coordonnées de chaque profil, à l'échelle ou normalisées, sous forme de tables.

5 : Exporter le modèle 3D de la pale pour la CAO et la fabrication

Heliciel construit la pale ou l'aile en 3D et exporte le modèle 3D de la pale ou de l'aile. Le choix du format dépend de l'usage : STL ou OBJ pour l'impression 3D, STEP pour la CAO paramétrique, IGS pour les surfaces lissées, GLB pour montrer l'hélice dans n'importe quelle visionneuse 3D, DirectX (.x) pour les jeux, les simulateurs et l'animation. La page des exports 3D d'hélice compare ces formats. Certains centres d'usinage à commande numérique exploitent directement ces fichiers, et si vous disposez d'un logiciel de CAO, vous pouvez y exporter la pale ou l'aile.

Pour une grande pale, une pale d'essai ou une maquette de bassin, le kit de pale en plaques à assembler décompose la pale calculée en pièces découpables et sort la planche au format DXF. Les fonctions de lissage améliorent aussi l'état de surface : voir le bout de pale arrondi, le congé de pied et le lissage.

6 : Aller plus loin : rétro-conception, optimisation, structure, drones et turbines

Le logiciel ne s'arrête pas au calcul d'une hélice isolée. Voici les fonctions les plus utilisées, chacune décrite sur sa page :

Pour une description plus détaillée des fonctions d'Heliciel, voir Heliciel à la loupe. Pour les didacticiels et les vidéos, voir les didacticiels Heliciel.

7 : Vérifier un calcul : validations publiées et extension PRO CFD

Un logiciel de calcul d'hélice n'est utile que si l'on sait à quoi comparer ses résultats. Nous publions les écarts, tels quels. La validation sur la série B de Wageningen compare Heliciel à des polynômes publiés, et la validation par des mesures en soufflerie traite deux hélices aériennes de l'Université de l'Illinois.

Pour pousser plus loin, l'extension Heliciel PRO CFD/BEM ajoute au concepteur un banc de test CFD fondé sur OpenFOAM : le modèle du projet en cours y est injecté d'un clic, et le domaine, la zone tournante, le maillage et le solveur sont déduits du projet. La CFD donne ce que la BEM ne produit pas, comme la carte de pression sur les pales. Les pages suivantes montrent la démarche :

8 : Piloter Heliciel avec un assistant IA : le connecteur MCP

Le connecteur Heliciel MCP relie un assistant IA (Claude, ChatGPT, Le Chat ou tout client compatible) au logiciel. L'assistant ne devine plus un diamètre ou un rendement : il pilote une véritable instance d'Heliciel, qui lance un calcul BEM et lit les alertes de conception. Chaque chiffre rendu vient d'un calcul du logiciel, pas d'une estimation du modèle de langage, et un paramètre manquant est demandé plutôt que supposé. Voir la page Heliciel MCP : concevoir une hélice avec ChatGPT ou Claude.

9 : Télécharger Heliciel : licence et configuration

Télécharger le logiciel de calcul d'hélices et d'ailes HelicielTéléchargement et modalités d'achat d'HelicielIcône d'Heliciel

Heliciel, logiciel d'aide à la conception d'hélices et d'ailes : achat et téléchargement immédiat

Pour aller plus loin, nous pouvons suivre le didacticiel de conception d'une hélice de bateau, ou parcourir la découverte de l'interface avant d'ouvrir un premier projet.