Qu’elle soit montée sur un bateau ou un avion, une hélice est essentiellement un ventilateur chargé de propulser l’engin sur lequel elle est montée. Bien que superficiellement, il puisse sembler qu’une hélice se compose simplement d’un certain nombre de pales fixées à un arbre, les hélices comportent un certain nombre de pièces différentes qui sont essentielles à leur fonctionnement. Les pièces de l’hélice, l’arbre et la connexion entre les deux sont soigneusement conçus pour offrir une efficacité maximale.
Les principales pièces de l’hélice sont la pale et le moyeu. La pointe de la pale est la toute fin de la pale la plus éloignée de sa racine, qui est attachée au moyeu de l’hélice, ou au bossage. Les moyeux de certaines hélices de bateau auront des parties intérieure et extérieure, reliées par trois ou quatre nervures, un peu comme les rayons d’une roue de bicyclette, créant une ouverture pour les gaz d’échappement des moteurs qui déchargent leur échappement à travers le moyeu. Les pales sont attachées au moyeu, qui est attaché à l’arbre d’hélice. L’arbre est relié au moteur et transmet la puissance à l’hélice.
Une hélice aura généralement au moins deux pales, pour équilibrer les forces produites lors de sa rotation. La plupart des petits bateaux, comme les bateaux à moteur, ont des hélices à trois, quatre ou cinq pales; les hélices des plus gros bateaux peuvent avoir jusqu’à six pales. En général, plus une hélice de bateau a de pales, plus elle fonctionnera silencieusement; de nombreux sous-marins ont des hélices à sept pales.
Le bord d’attaque d’une pale d’hélice de bateau est la partie qui coupe dans l’eau. Le bord opposé est le bord de fuite. Le bord d’attaque est assez tranchant et forme un bord défini pour rationaliser le mouvement de la lame dans l’eau. La face de la lame est le côté qui fait face au bateau, parfois appelé le côté à pression positive de la lame; le côté de la pale qui fait face au bateau, le côté à pression négative, est appelé le dos de la pale.
L’une des pièces d’hélice uniques aux hélices de bateau est appelée la coupelle, qui est une petite lèvre ou une courbe sur le bord de fuite de la pale. La coupelle permet à la pale de mieux retenir l’eau et ajoute également au pas de l’hélice, qui est la distance vers l’avant que le bateau parcourrait dans des conditions idéales pour un seul tour complet de l’hélice. Certaines pales d’hélice sont également en forme de coupe sur leur extrémité ou bord d’attaque; ceci est fait principalement pour modifier les caractéristiques de conduite d’un bateau.
Les pièces d’hélice d’avion sont similaires, mais les pales d’une hélice d’avion sont longues et étroites, plutôt que les pales beaucoup plus larges que l’on trouve sur la plupart des hélices maritimes. De plus, le bord d’attaque n’est pas du tout net, mais arrondi. Ceci est dû au fait qu’une hélice d’avion est essentiellement une aile, en ce qu’elle utilise des principes aérodynamiques et qu’elle a donc la forme d’un profil aérodynamique avec un bord d’attaque plus arrondi et un bord de fuite plus net. En général, plus le bord d’attaque de la pale est large, plus la poussée produite par l’hélice est importante.
Lorsqu’une hélice de bateau tourne à pleine vitesse, tout contact qu’elle a avec quoi que ce soit – roches, bûches, souches, poissons ou personnes – entraînera de graves dommages non seulement à l’objet heurté, mais également à l’hélice. Pour cette raison, de nombreuses hélices de bateau sont équipées de protections de conception variable; des barres ou des cages métalliques solides sont souvent placées sous ou autour de l’hélice pour réduire la probabilité que les pales heurtent un objet étranger. Les hélices d’avion ne sont généralement pas protégées de cette manière.
Que ce soit pour une utilisation maritime ou aéronautique, les pièces d’hélices doivent être construites à partir de matériaux solides pour résister aux forces sous lesquelles elles seront soumises, faisant souvent des milliers de tours par minute pendant de longues périodes. De plus, les hélices et les moteurs doivent être soigneusement assortis, à la fois les uns pour les autres et pour l’engin qu’ils utiliseront. Pour une efficacité et des performances maximales, le moteur et l’hélice ne doivent être ni trop petits ni trop grands pour le bateau ou l’avion conduit.