L’efficacité de l’hélice est utilisée pour définir dans quelle mesure une hélice transmet sa force de rotation ou son énergie en poussée. L’hélice, qu’elle soit utilisée pour propulser un bateau ou un avion, doit transformer l’énergie de rotation en poussée avant ou en poussée inverse lorsqu’elle est utilisée sur un avion ou un bateau. La quantité d’énergie nécessaire pour faire tourner l’hélice est presque toujours supérieure à la poussée de l’hélice. Réduire cette perte est l’objectif de l’efficacité de l’hélice.
La quantité de poussée générée par une hélice est contrôlée par l’angle auquel ses pales attaquent l’air ou l’eau dans lequel elle tourne. L’efficacité de l’hélice réside dans ces mêmes angles de pale. En produisant une pale avec l’angle correct et en la fixant à un moyeu correctement dimensionné, l’efficacité de l’hélice peut être considérablement modifiée. C’est donc la conception et la forme d’une hélice qui définissent son efficacité plus que la vitesse à laquelle elle tourne.
Dans un moteur à réaction, l’efficacité du moteur est mesurée comme une fraction de l’énergie thermique potentielle du carburant propulseur convertie en énergie de poussée. Avec un avion à hélice, l’efficacité de l’hélice est mesurée en chevaux-vapeur et non en poussée. Cela concerne la puissance du moteur ainsi que sa capacité à produire de l’énergie pour conduire l’avion.
L’un des aéronefs à hélice les plus efficaces était le moteur radial à turbo-composé Wright R-3350. Ce moteur d’avion à piston a pu capter une partie de son énergie d’échappement grâce à trois turbocompresseurs couplés à son arbre d’entraînement. Cela a permis au moteur d’atteindre une efficacité propulsive globale d’environ 32% à Mach 0.5. Ce nombre est important en raison de la résistance au vent ainsi que de la thermodynamique de la poussée d’un avion à hélice dans le vent.
La mauvaise efficacité de l’hélice est due, en partie, à la lutte de l’hélice pour traverser le vent. L’hélice se fraye non seulement un chemin dans le vent juste devant l’avion, mais chaque pale d’hélice doit se frayer un chemin dans l’air devant chaque pale d’hélice lorsqu’elle effectue sa révolution autour du vilebrequin. Ce coefficient de double traînée pèse sur l’efficacité de l’hélice.
Que ce soit l’eau ou le vent, l’efficacité de l’hélice d’un engin donné souffre de la traînée de l’environnement dans lequel elle se déplace. La résistance au frottement et à la traînée amène l’hélice à consommer plus d’énergie qu’elle n’en produit. Les évolutions dans la conception et les matériaux des hélices ont augmenté l’efficacité de ces hélices; cependant, ils n’auront jamais l’efficacité des moteurs à réaction plus modernes et des moteurs de bateaux hydro-propulsés.