Une hélice à vis est un dispositif constitué d’un ensemble de pales inclinées tournant autour d’un moyeu pour fournir une poussée. Les hélices sont conçues pour être utilisées dans différents environnements tels que l’eau ou l’air, mais elles utilisent toutes les mêmes principes. Au fur et à mesure que les pales tournent, elles éloignent l’air ou l’eau de l’hélice, produisant une poussée. Les navires, sous-marins, avions et hélicoptères utilisent ce type d’hélice, tout comme les ventilateurs, les moulins à vent et les turbines.
Comme son homonyme, l’hélice à vis fonctionne un peu comme une vis, se tordant à travers un fluide tel que l’eau ou l’air de la même manière que le mouvement de la vis à travers le bois. Les pales sont fixées au moyeu de l’hélice à un angle ou à un pas, et elles fonctionnent un peu comme le filetage de la vis. Une pente raide produit plus de mouvement vers l’avant mais est plus difficile à tourner. La plupart des pales sont tordues plutôt que plates, ce qui signifie que le pas varie le long de la longueur de la pale, ce qui confère à l’hélice une plus grande efficacité.
Les hélices à vis fonctionnent en repoussant l’air ou l’eau, et fidèle à la troisième loi de Newton, ce mouvement crée une poussée dans la direction opposée, propulsant le véhicule vers l’avant. Les hélices d’avion et d’hélicoptère ont des pales longues et étroites, et les navires utilisent des hélices avec des pales plus larges et plus courtes. Ceci est principalement dû à la différence de densité entre l’air et l’eau. L’air est beaucoup moins dense que l’eau, il faut donc déplacer plus d’air pour créer une poussée. De plus, les navires, qui sont naturellement flottants, n’ont pas besoin de se déplacer à des vitesses suffisamment élevées pour atteindre la portance, ce qui réduit encore la demande d’hélices à base d’eau.
Les premières racines de l’hélice à vis reposent sur la vis d’Archimède, une tarière tournant à l’intérieur d’un cylindre utilisé pour l’irrigation. On pense qu’il a été créé par Archimède au troisième siècle avant JC Les moulins à vent datent au moins du neuvième siècle. Léonard de Vinci a esquissé des plans pour un hélicoptère au 16ème siècle, ce qui en fait la première conception à utiliser l’hélice à vis pour déplacer un véhicule, mais bien sûr, il n’a jamais construit la machine. En 1796, l’inventeur John Fitch des États-Unis a créé une hélice en forme de tarière pour un bateau à vapeur.
Il y a un débat concernant l’inventeur de l’hélice à vis moderne. Au début du 19e siècle, plusieurs inventeurs travaillaient chacun indépendamment sur l’hélice à vis comme méthode de propulsion des navires. Ces innovateurs comprenaient Francis Pettit Smith en Angleterre; Robert Wilson, James Watt et James Steadman d’Écosse; Frédéric Sauvage de France; Richard Jordan Gatling, John Stevens et John Ericsson des États-Unis; et Joseph Ressel d’Autriche. Smith et Ericsson ont déposé des brevets en 1836 et sont généralement crédités de la création de l’hélice à vis.