Cours n°7 du 24 octobre 2008: Les moteurs d’avion

5 11 2008

Les « propulseurs » sont des machines composées d’un moteur thermique. Ils fournissent l’énergie nécessaire à la propulsion de l’avion et à l’entraînement des équipements et des servitudes à bord de l’avion (production d’électricité, air pressurisé, etc).

I- les Groupes Moto-Propulseurs (G.M.P.)

Ce sont des moteurs à pistons et à hélices. Le moteur à combustion interne, est couplé à une hélice, qui peut être tractive (si elle est placée à l’avant de l’avion) ou propulsive (si elle est placée au niveau des ailes par exemple).

Caractéristiques techniques: basse vitesse de rotation, à cause de l’utilisation de l’hélice (2500 tours/minute). Le carburant utilisé est l’essence aviation LL. Les GMP équipent donc des avions volant aux basses altitudes et à basse vitesse (maximum 150 à 200 kt), dans le cadre de l’aviation légère et sportive, ou bien encore le travail aérien.

1 kt: 1 knot = 1 noeud = 1 mille nautique soit 1, 852 km/h ou 0,514 mètre/seconde) Le noeud et une unité de vitesse utilisée en navigation aérienne (et maritime).

Il s’agit d’un moteur à explosion, comme ceux des engins terrestres. Ils sont constitués en général de 4 à 8 cylindres. A l’intérieur du cylindre, un piston mobile se déplace sous l’effet de l’explosion des gaz. Il est relié au vilebrequin par une bielle. Le vilebrequin permet de transmettre le mouvement du piston à l’arbre moteur, mais aussi de faire remonter le piston dans le cylindre pour comprimer les gaz avant la combustion. Le carter en bas du piston contient l’huile qui permet de lubrifier les parties mobiles. La tête du cylindre contient des soupapes reliées aux pipes d’admission pour faire entrer le mélange air-carburant et aux pipes d’échappement pour évacuer les gaz brûlés.

Cliquer sur le lien pour plus d’explication:

le moteur a 4 temps

Les cylindres peuvent être disposés de façons différentes: en ligne, en V, à plat ou en étoile.

en étoile:cylindre en étoile

en ligne, en V, à plat: disposition des cylindres

II- Les Groupes Turbo-Propulseurs (G.T.P.)

Il s’agit d’une turbomachine couplée à une hélice tractive ou propulsive. GTP

Caractéristiques techniques: basse vitesse de rotation, à cause de l’utilisation de l’hélice. Le carburant est le kérosène. Meilleur rendement aux moyennes altitudes et aux vitesses moyennes (300 à 400kt). Moyen de propulsion utilisé pour le frêt, le transport de passagers en court courrier et pour le transport militaire en opération.

Pour palier le manque de puissance des moteurs à piston et la grande consommation en carburant des réacteurs, des ingénieurs ont développé ce concept hybride. Il s’agit donc d’un réacteur de faible puissance que l’on utilise pour faire tourner une hélice multipales via un réducteur. Ce type de moteur a permis d’augmenter très fortement les performances des hélicoptères, notamment, en terme de vitesse, d’autonomie, de charge utile et d’altitude.

Le turboréacteur : comme les turboréacteurs à double flux, le turbopropulseur est structuré de la même façon qu’un turboréacteur. Comme lui, il comprend un diffuseur d’entrée, un compresseur, une chambre de combustion, une turbine, et une tuyère d’éjection. Son fonctionnement est donc le même.

L’hélice : l’arbre entraîné par la turbine agit, à son tour, sur le compresseur mais aussi sur une hélice placée en avant du diffuseur d’entrée. C’est elle qui fournit la principale poussée. La turbine peut être « libre »si elle est indépendante des corps du moteur, ou « liée » (ou à prise directe) si l’hélice est reliée au corps basse pression du moteur.

Le réducteur : comme la vitesse angulaire de la turbine est trop forte pour alimenter une hélice, de masse et de diamètre bien trop important, un réducteur de vitesse est intercalé entre l’arbre de la turbine et celui de l’hélice. Il a pour effet de diminuer la vitesse de cette dernière, mais surtout d’augmenter le couple qui lui est appliqué.

III- Les Groupes Turboréacteurs (G.T.R.)

GTR simple corps simple flux

Ils délivrent une force de propulsion indépendante de la vitesse appelée « poussée ».

Caractéristiques techniques: grande vitesse de rotation: 8000 tours/minute.

Carburant utilisé: kérosène. Meilleur rendement aux hautes altitudes; grandes vitesses, pouvant aller à des vitesses supersoniques. Moyen de propulsion utilisé pour le frêt et le transport de passagers en moyen et long courrier ainsi que pour les opérations tactiques militaires (avions de chasse).

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