Les hélices à pas variable permettent au pilote d’ajuster la position des hélices et la vitesse du moteur pour n’importe quelle situation en vol, en maintenant la poussée du moteur la plus efficace. La conception de base des hélices à pas variable sert à des fins différentes. L’hélice à vitesse constante permet au pilote de choisir les tours par minute (RPM) souhaités. Le régime est maintenu par l’angle, ou le pas, des pales de l’hélice pendant le vol. Une hélice à mise en drapeau complète permet à une hélice d’atteindre un pas très élevé lorsqu’un moteur tombe en panne sur un avion bimoteur.
La plupart des avions à hélices utilisent des hélices à pas variable. Un pilote peut «mettre en drapeau» les hélices au sol pour se préparer au décollage sans créer de poussée. Une fois en l’air, et à mesure que le pilote augmente la puissance, l’angle de la pale s’ajuste au réglage du régime. A l’altitude de croisière, le pas de l’hélice peut être diminué tout en maintenant le régime souhaité. Les deux caractéristiques améliorent les performances et l’efficacité de l’avion.
Les hélices contrôlables permettent également aux navires en mer d’économiser du carburant. Les hélices à pas variable augmentent la maniabilité du navire, qu’il se déplace vers l’avant ou vers l’arrière. La position des pales peut être ajustée en fonction du poids de la charge transportée sur le navire, contrairement à une hélice à pas fixe.
La première idée d’hélice à pas variable est née en France avant que les frères Wright ne prennent leur envol en 1903. Plusieurs concepteurs d’avions ont reconnu l’avantage d’une hélice qui pouvait changer la poussée du moteur sans changer la vitesse de l’hélice elle-même. Les premiers systèmes d’hélices à pas variable amélioraient les performances de l’aéronef, mais l’avantage n’était pas suffisamment significatif pour générer un intérêt général pour l’invention.
Ce n’est qu’en 1910 que la première hélice à pas variable a été utilisée sur les dirigeables pour permettre une diminution rapide de la vitesse et l’inversion du mouvement. Bien que la conception convenait aux navires, la technologie n’était pas considérée comme suffisamment sûre pour les avions. À l’époque, les hélices fixes servaient adéquatement car les avions volaient à des vitesses relativement basses. À mesure que la conception améliorée de l’avion augmentait la vitesse de l’air et l’altitude, la demande d’hélices à pas variable augmentait.
La Seconde Guerre mondiale a accéléré la demande. Les ingénieurs de plusieurs pays ont commencé à perfectionner la conception des hélices pour une utilisation sur les avions militaires et commerciaux. Au début des années 1930, des hélices à pas variable ont été installées sur le premier avion de ligne commercial Boeing 247. Les améliorations apportées au décollage, à la croisière et à la vitesse de montée de l’engin étaient si impressionnantes que des hélices à pas variable ont été ajoutées aux avions à l’échelle internationale. L’angle des hélices est modifié hydrauliquement pour maintenir le régime souhaité pendant le vol.