Pour revenir à la question : une hélice de bateau bloquée freine-t-elle plus ou moins que laissée libre et sans frein ?

Il me semble que les démonstrations par analogie (aérienne ou marine) tendant à montrer l’un ou l’autre peuvent toujours se contrer avec une autre analogie démontrant l’inverse. Ce que j’avais lu il y a quelques années et qui m’avait paru convaincant en terme de mécanique des fluides mais dont je ne sais pas évaluer la validité, était :

• Le critère qui fait basculer de l’une à l’autre des réponses (bloqué ou libre sans frein est mieux) dépend de la traînée de chaque pale et de la traînée d’interaction entre les pales quand elles sont immobiles et quand elles sont libres de tourner
   
• A l’état bloqué le sillage (forcément turbulent) d’une pale n’interfère pas avec l’autre pale si la surface projetée des pales est faible, mais les sillages interfèrent si la surface projetée est forte
   
• En rotation libre sans frein ET en régime turbulent ET à faible surface projetée des pales, on peut avoir une situation (rotation très rapide) où la traînée est supérieure quand l’hélice tourne parce que la pale qui tourne entre dans le sillage de celle qui la précède . Ceci était donné comme possible dans le cas d’une hélice aérienne d’avion qui tourne librement, dont la traînée est supérieure en rotation par interaction entre les sillages des pales.
   
• En marine, la clé serait la même puisque les lois sont universelles : selon la surface projetée des pales, et la forme des pales (donc la turbulence faisant intervenir Reynolds) on pouvait retrouver ces deux cas de figue :
  • en « libre », on a une interaction des sillages (qui augmente la traînée) mais on est plus proche d’un écoulement laminaire (qui diminue la traînée), deux effets antagonistes.
  • en bloqué ET surface projetée faible on est en turbulent complet (traînée maximal pour chaque pale) mais sans interaction (traînée amoindrie pour l’ensemble des pales)
  • en bloqué ET surface projetée forte on est en turbulent complet (traînée maximal pour chaque pale) avec interaction entre pales (traînée plus forte que la somme des pales) ce qui est le pire des cas.
  • La forme des pales, la vitesse de rotation en libre et la viscosité de l’eau font qu’on peut être à la frontière entre ces divers cas ...

Je ne suis pas spécialiste, je ne sais pas si la démonstration était correcte, mais j’avais trouvé l’argumentaire convaincant ... parce qu’il autorise l’existence de divers cas de figure et ne démontre pas par analogie.

Edit : j’avais oublié ... En planeur avec une motorisation de décollage électrique l’effet est visible : quand on coupe l’alimentation du moteur et qu’on laisse l’hélice libre de tourner (pas de frein moteur) le planeur vole comme un « fer à repasser » comme on dit chez nous. En pratique, soit on met un frein moteur pour la bloquer , soit on utilise une hélice repliable et il faut parfois exécuter une ressource proche du décrochage pour qu’elle se replie malgré la force centrifuge. Cela montre bien qu’une hélice aérienne freine plus quand elle est libre, même si elle n’a aucun frein moteur qui consomme de l’énergie.